“自然界那么大 为何唯独＂人＂进化出如此强悍的大脑”

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展出品|本科学生栏目组翟中超

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首先祝贺你。 因为灵长类动物的大脑这么大。 目前，科学家正在努力查明其原因。

注:本图由马特·维姆萨特( matt wimsatt )的作品改造而成。 (图/盖蒂图片公司)

我们古代的祖先露西( lucy )生活在300万到400万年前，她自己也是法阿南方古猿( australopithecus afarensis )的著名化石，她的身体结构看起来介于现代人类和动物之间。 南方古猿的骨盆和腿骨和现代人相似，但阿法南方古猿可能像现代人一样直立行走。 但是，这两种古猿和现代人在一个重要方面有很大的不同。 那就是大脑。 这两种古猿的大脑尺寸只有现代人的三分之一！

这是人类进化上的重大问题之一:是什么让露西他们的小脑变成了今天人类更大的大脑？

巨大的大脑是人类的典型特征。 人脑可以说是动物王国众多组织中最多、最复杂的器官。 另外，一些科学家主张人脑是宇宙中最多、最复杂的物体。

考虑到我们的体型，人脑比想象中要大。 明白为什么进化如此热爱大脑有助于应对人类学最大的挑战:对人类来说意味着什么？ 是什么让人类变得如此独特？

关于人脑，科学家有些推测。 我们的环境可能有挑战性。 这是因为我们为了征服这些挑战进化出了更大的大脑。 也许是因为我们作为社会动物要在集体中过得更好，更大的大脑需要解决许多复杂的社会交流生活。

这些理论可能在进化中确实起作用，但哪一个在前，哪一个更重要还不清楚。 最近刊登在《自然》杂志上的论文提供了新的观点，科学家们正在寻找应对这一课题的新方法。

大脑这么大的三种解释

首先，我们为什么要在意这个问题呢？ 我们现在有这么大的大脑。 知道这是怎么来的非常重要吗？

苏格兰安德鲁斯大学的进化生物学家毛利西奥·弗莱罗( mauricio forero )回答了上述问题。 福雷罗说，了解大脑的进化可能有助于更好地理解大脑是如何工作的。

“如果你想知道赛车是怎么工作的，看看设计师的笔记就更容易理解了。 这篇论文的主要作者弗雷罗说:“这样，我们就不需要自己分解和验证，从而节省了许多劳动力。” “这是因为，如果想了解大脑是如何工作的，了解大脑是如何设计的很重要。”以大脑为例，这意味着需要了解自然选择的力量对大脑进化的影响。

迄今为止，对比现代人为什么有这么大的大脑，进化人类学家列举了三类解释(三类解释下有很多更具体的子理论)。

环境:寻找食物、打猎、记住食物来源等身体上的挑战，给更大的大脑带来了选择性压力( selective pressure，也称为进化压力)。

社会:与他人交流，无论是合作还是竞争，头脑足够大的人竞争压力和合作能力都更强。

文化:能够多次积累知识，向别人传递知识的人，最有可能繁衍后代。 烹饪可能是这些文化因素之一。 生物学家理查德·朗厄姆在2009年出版的《catching fire》中指出:“当人类学会烹饪食物时，我们获得了更易消化的卡路里，释放了更大的大脑能量和时间。

这三个因素很可能起着一定的作用，同时相互影响着。 但是，为了创造出现的大脑，这种混合作用必须完全正确。 例如，如果自然选择的压力产生了高度的合作，实际上有助于形成更小的大脑。 如果很大程度上依赖他人的话，我觉得自己不怎么动脑。 蚂蚁的合作程度很高，但是大脑也不大。 蜜蜂也一样。

而且，拥有大脑也需要做出很大的权衡，事实证明，首要的原因是大脑会消耗很多能量。 现在，我们身体代谢活动产生的能量约有20%被送到了大脑。

“大脑这个组织‘支出很大’，需要大量的能源。 因为为了推进这个进程，需要有足够的特征来抵消这个劣势。 》马克斯·普朗克进化人类学研究所的进化人类学家西蒙·纽鲍尔这样写道。

如果选择压力略有不同，进化可能会有不同的结果。 利用这些能量增加繁殖，或者更快地性成熟，或者形成大块头。 但我们把这些能量传送到了大脑。 那么，哪些因素对进化最重要呢？

根据福雷罗的论文，与社会因素相比，环境因素起着更大的作用

一般来说，为了应对“为什么人脑这么大”的问题，相关的研究是必要的。 人类学家和生物学家试图研究不同物种的大脑大小，估计更大的大脑会计算它们行为的变化( behavioral change )。 例如，在众多灵长类中，更高级别的社会学习与更大的大脑大小密切相关。

从上一段的文案中也可以看到，我认为这种做法有点混乱，很难得出正确的结论。 另外，想对人类的进化进行实验也几乎不可能。 因为你不能为了把注意力集中在他们的进化上，去寻找人们，把他们安置在不同的环境压力的岛上。

福雷罗和论文的合着者另辟蹊径，他们转向了数学的做法。 他们建立了电脑模型。 这个模型展示了人类进化的不同情况。 一个是所有的选择压力来自环境，另一个是所有的选择压力来自社会交流生活。 福雷罗和合着者没有对文化选择的压力进行建模，但他们希望在未来的研究中弥补这一点。 该模型考虑了进化大脑产生的代谢的价格和收益，并与人体其他组成部分的代谢价格和收益相对应。 他们想运行这个程序，看看是什么混合因素造就了更大的大脑？

根据福雷罗的模型，我们拥有这样大脑最有力的解释就是环境条件。 环境中的挑战和社会集团中的少的挑战，导致了大脑的迅速扩大。 据推测，我们的进化大多发生在非洲的大草原上。 因为比起森林，在草原上更难找到食物和水。 我们必须足够聪明以避免恶劣的高温环境。

但问题依然存在。 “如果模型表明恶劣的环境促进了人脑的大小，就会引起新的问题。 为什么是人类呢？ 为什么不是其他物种？ ”弗洛说。

许多物种生活在充满挑战的环境中，有些物种完全适应了在黑暗的洞穴中的生存，但进化后的物种没有一个能像人一样在手机上点外卖。 这可能就是文化的关键。 这里的文化是指学习能力和教别人的能力。 我们发现，一旦能够积累环境方面的知识，在充满挑战的环境中生存下去就会变得更容易。

这并不是说其他社会因素在我们的快速发展中起不了什么作用。 毕竟，我们是高度社会化的群居物种。 可能是进化让我们变成了这样的模式。 例如，很难想象如果没有高度的社会合作，我们将如何分享文化知识。

大脑大小的谜题依然迷路

由这个模型得出的结论非常有限，美国华盛顿大学医学院比较神经生物学家( comparative neurobiologist )艾米·鲍文芬( amy bauernfeind )说。 模型总是简化现实。 如果关于进化的假设做得很好，那么这个模型即使是对这个推测的数学理解的做法，显然也不会直接注意进化本身，所以用这样的做法来得出确定的结论并不容易。

“现实中，大脑的进化有很多要素，这些要素不容易从整体中分离出来。 另外，对于“什么对进化更重要”的问题，从一开始就有点过于简单化了。 如上所述，福雷罗等人只列举了挑战性的环境和社会交流生活这两点。 ”。 在东南亚路易斯安那大学研究心理进化( psychological evolution )的马修·罗萨诺( matthew rossano )在电子邮件中写道:

罗萨诺解释说:“所有要素之间都有反馈。” “学习如何制作新工具将战胜环境的挑战，引起饮食的变化，影响大脑的发育，作用于怀孕和分娩，影响社会，增加社会的许多杂合性，这意味着新的许多杂合工具的出现和饮食的进一步变化，合作 ”这样的因素相互作用产生影响。

对人脑的进化进行建模并不容易。 这表明大脑在非常特殊的进化条件下扩张了。 我们的智力不是规定的，智力是很多复杂过程的结果。 如果有一天，我们更深刻地了解塑造人类思维的力量，也许就会意识到我们的智力多么稀少，不仅在地球上，在宇宙中也是如此。

到目前为止，大脑大小之谜还没有解开，但科学家认为，这个问题有相应的答案。 因为人脑如此独特，如此之多，纷繁复杂，真的不是随机进化的结果。

来源：安莎通讯社