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RE: 【转贴专帖】现代人类如此聪明，为何大脑还会缩小？
来源：科学松鼠会
链接：http://songshuhui.net/archives/56114
约翰·霍克斯（John Hawks）正在解释其对于人类进化的研究，突然他语出惊人，这位威斯康星大学的人类学家回顾了自石器时代起人类骨骼和头颅的变化，然后淡定地说道：“很明显，大脑一直在缩小。”
“缩小？”我问道，“我还以为大脑是在变大。”这可是在说人类的进化发展啊。
“以人类200万年的进化过程来说，大脑是在变大，”霍克斯说，“但确实存在倒退。”
他快速报出一串可怕的数字：过去2万年间，人类男性的平均脑容量已从1500立方厘米下降至1350立方厘米，足足减少了一个网球那么大的体积，而女性大脑也在以相同的比例减小。“我称之为进化过程中瞬间发生的严重缩减，”他说，“中国、欧洲、非洲——我们看到的所有地方都是这样。”如果我们的大脑在今后的2万年中仍以相同比例缩小，就会接近直立人（Homo erectus）的大小。直立人是一种生活在100万年前的古人类，脑容量只有1100立方厘米。大概是因为我的大脑真的萎缩了吧，过了好一会儿我才反应过来，“你是说我们正在变傻？”
霍克斯长得虎背熊腰，却有一张娃娃脸，他笑着看着我：“那么，你肯定不会觉得脑袋大是个优势了吧。”
在和霍克斯谈过之后，我又给其他专家打了一圈电话，问他们是否知道大脑在缩小。研究人类基因组进化的遗传学家们跟我一样惊诧（典型反应都是：“别逗了！”），我开始怀疑自己是不是全世界最容易被忽悠的人。不，霍克斯并没有和我开玩笑。我很快发现，只有一小部分古生物学家对这个问题有研究，但就算是他们，对这个问题的理解也很混乱。他们关于大脑体积缩小的理论各不相同，并没有达成共识。
一些人相信脑灰质的流失确实意味着现代人类正在变傻（夜间脱口秀的主持人们，注意记下来——这可是漫画的绝好素材）。而另一些权威人士认为恰恰相反：由于大脑萎缩，脑神经元间的信号传递变得更为高效，使我们思考更快更敏捷。还有些人相信，大脑的缩小证明我们正在驯服自己，就像我们驯养猪牛羊一样，这些家畜的大脑都要比他们的野生祖先小。了解的越多，我就越觉得困惑，我们的大脑在缩小这件事如此乏人关注，不仅是在媒体当中，在科学工作者中也是如此。“我同意，这确实很奇怪，”，伦敦自然历史博物馆的古人类学家及人类起源专家克里斯多夫·斯特林格（Christopher Stringer）说，“科学家们没有给予足够的重视，很多人都忽略了这种减少，或者认为它微不足道。”
不过媒体和科学家们的熟视无睹也并不像乍看起来那么奇怪，斯特林格称，这归因于人们对于体型比例问题的认识。“通常来说，”他说，“骨骼上附着的肌肉越多，就需要越大的大脑来控制大量肌肉群。”比如大象的大脑重量是人类的四倍。而同样是因为体型原因，尼安德特人（Neanderthals），一种约3万年前灭绝的健壮的原始人类，拥有较大的大脑也就不足为奇了。
大脑最大的智人（Homo sapiens）生活于2万至3万年前的欧洲，被称为克鲁马努人（Cro-Magnon），他们长有桶装胸、大而突出的下颌，以及巨大的牙齿。因此，他们那巨大的大脑通常被认为是由于他们的肌肉较为健壮，而不是因为他们有多么聪明。作为对这个观点的的支持，一项被广为引用的研究发现克鲁马努人拥有和我们相等的大脑容量与身体重量的比值——通常称为脑化商数（encephalization quotient, EQ）。在此基础上，斯特林格说，可以推断我们的祖先也拥有同样的原始认知能力。
然而，目前很多人类学家开始重新审视这一相等关系。一方面，我们无法确定石器时代EQ保持不变。最近对于人类化石的研究显示，近代人类大脑比身体缩小的更快。更重要的是，对基因组的分析质疑了这样一个观点，即现代人类和祖先相比大脑只是更为精巧，而我们思考与感觉的方式并没有差异。实际上经历了大脑的缩小，我们的DNA积累了大量与大脑发育及神经传导系统相关的适应性突变——也就是说伴随着器官变小，内在运作方式也发生了变化。这些突变的影响尚无法确定，但很多科学家称，有理由相信性格与推理能力的变化就是这些突变造成的。
打过许多个电话之后，我明白了这些世界顶尖的专家并不清楚为什么我们蕴藏智慧的器官正在消失。不过在长时间的忽视之后，至少有一些专家已经认识到这件事的重要程度，应该开始正式的研究了，他们已经形成了一些虽然初步，但很大胆的结论。
越变越蠢
纵观对人类头颅尺寸缩小原因的各种解释，一些科学家提出了一个解释令我们略感宽慰，即地球气候也是在2万年前开始变暖的。庞大的身躯有利于保存热量，因而更容易熬过寒冷的天气。而在地球开始变暖之后，自然选择会更偏向于体型较小的人。所以该观点认为，骨骼与头颅随着气温升高而缩小——在这过程中大脑也一同缩小。斯特林格认为这一观点有些道理，但总体上值得推敲，如他所指出的，在过去的2百万年间曾多次变暖，而身体与大脑的尺寸却稳步增长。
另一个热门理论将大脑缩小归咎于农业的出现。这似乎自相矛盾，但农业的出现首先导致了营养的缺失，道理很简单，最初的农民无法依靠土地获得赖以生存的一切元素，他们的食物以谷类为主，缺乏蛋白质和维生素——这对身体和大脑的生长十分重要。作为对长期营养失衡的反应，我们的身体和大脑就会缩小。但许多人类学家质疑这一解释，理由是，农业革命直到近代才在澳洲及非洲南部出现，而那些地区的人类，大脑也同样从石器时代就开始缩小了。
这将我们引向了一个我们不愿接受的可能，“你可能不想听这个，”密苏里大学的认知学家大卫·吉尔里（David Geary）说，“但我想对于我们大脑缩小的最好解释就是‘蠢蛋进化论’（idiocracy theory）。”吉尔里指的是2006年麦克·贾奇（Mike Judge）拍摄的同名电影，电影讲述了一个普通人在21世纪末参与了一次冬眠实验，500年后苏醒过来时，他轻而易举地成为了这个已经变蠢的星球上最聪明的人。“我想发生在我们身上的就有点像这个电影里的事。”吉尔里说，换句话说，我们正经历蠢蛋进化。
吉尔里是在最近与其同事德鲁·贝利（Drew Bailey）共同进行的研究中得到这一结论的。他们的研究旨在弄清190万年至1万年前，头颅尺寸是如何适应日趋复杂的社会环境而发生变化的。由于在所研究的时期文字还没有产生，研究者们无法通过文字记录量化我们祖先的社会环境。因此，密苏里团队使用人口密度作为社会复杂度的指标，因为在一个地理区域内人口越集中，贸易在群体间萌生，就有越完备的劳动分工，食物采集更为有效，个体之间的互动也更为丰富和多样，社会复杂度也就越高。
贝利和吉尔里发现人口密度增减确实与大脑的大小密切相关，但令人惊讶的是，当种群密度较低时，这在人类进化过程中很常见，颅骨变得较大，而当特定区域内的人口从稀疏变得稠密时，颅骨的尺寸减小了。特别是在距今约1.5万年至1万年前之间，EQ值陡然下降了3~4%。“我们在欧洲、中国、非洲、马来西亚——每个我们研究的地区，都发现了这一趋势。”吉尔里说。
这让研究者们得到一个颇为激进的结论：由于复杂社会的出现，大脑变得更小，因为人们生存下来不再需要有多聪明。如吉尔里所揭示的，一些个体本来靠自身智慧无法生存，但在社会保障体系的支持下，他们也可以勉强度日了。
吉尔里并不是说我们那些粗眉毛祖先们的智慧胜于我们。但如果克鲁马努人也是玩高科技玩具长大并且接受现代教育的话，吉尔里大胆断言：“那我们肯定就会有好戏看了，别忘了这些家伙可是创造了‘文化大爆炸’的。”——文化大爆炸是一场思想上的革命，促使令人震惊的新表现形式比如岩画，以及专门工具和骨笛等的出现。以原始的先天智慧来说，吉尔里相信，他们可能“像当今最聪明的人一样聪明”，甚至可能会超过我们。
不过吉尔里仍然不愿使用天才或才华这样的词来描述他们。“实际上，”他解释道，“我们的祖先不像我们这样聪慧或有创造力，因为他们缺少像我们一样的文化支撑。建立在经济专门化基础之上的农业和现代城市的崛起，让最聪明的人得以将精力放在科学、艺术及其他领域上。远古同行们可不具备这样的基础支持，生存已经耗尽了他们的全部心力。”
更小更聪明
当我回想起和霍克斯的谈话时，发觉他是第一个提醒我关于脑灰质流失的，我以为他对于这一趋势的解释会和吉尔里类似。但霍克斯虽然没有质疑密苏里团队的发现，但却从完全不同的角度（在他看来更乐观的角度）来解读数据。
霍克斯去年整个夏天都在测量从4000年前的青铜器时代到中世纪的欧洲人头骨。这一时期人们居住的更为密集，正如密苏里团队的模型所预测的，大脑缩小的比身体更快，导致EQ值下降。简言之，霍克斯记录下了与吉尔里及贝利从更早期化石标本中发现的相同的趋势。实际上他发现的走势更为显著，“自青铜器时代以来，大脑的缩小程度远甚于你根据身体缩小比例得出的期望值，”霍克斯的报告写道，“以现在欧洲男性大脑的平均大小来看，需要一个侏儒大小的身体”才能维持原先的比例。
霍克斯解释道，他选择研究相对更近时期的欧洲人，是因为那一时期有数量异常庞大的完整遗骸留存，这让他可以重建一个大脑缩小过程的详细情形。他发现的这一过程是间断发生的，有时大脑的大小不变而身体在缩小的——他说最明显的是从罗马时期到中世纪，但更常发生的是大脑变小而身体不变。霍克斯说，在他所研究的数千年的期间内，确实存在一个总体趋势。
头小身体大的情景让我们想起了恐龙，一个我们不太清楚其智力水平的群体。不过霍克斯没有在这一趋势中发现什么值得恐慌的，恰恰相反，他相信我们脑容量的惊人减小——不论是从绝对值来说还是和相对于我们身高的来说——都显示我们是在变得更聪明。
这一乐观的观点是霍克斯从大脑能量需求的研究中得出的。大脑器官绝对是耗能大户，他说，大脑吞噬了我们消耗的全部卡路里的20%。“所以尽管更大的大脑也许具备更多的功能，但也需要更长的时间来发育，并消耗更多的能量。”大脑的大小可能更多取决于那些阻碍因素的作用。
这个问题的最优解，他说，“是大脑用最少的能量发挥出最大的智能。”而要在进化中产生出这个最优解，霍克斯承认，需要若干极为有利的突变——看起来是一场持久战。但2万至1万年前的人口爆炸，大大增加了产生这样一个偶然进展的可能性。他引用了一条群体遗传学的核心原理：个体越多，基因库越大，发生异常的有利突变的可能性也就越大。“达尔文都知道这个，”他说，“那也就是为什么他建议动物养殖者们保持较大的种群规模，这样你不用等太久就能得到想要的性状。”
霍克斯注意到这样的变化与过去2万年间产生的许多与大脑相关的DNA突变是一致的。他推测是由于脑组织的连结方式变得更为顺畅，或神经化学反应发生了转变，或者二者协力提升了我们的认知能力。
驯服的物种
其他研究者认为，他们的很多同行在解答脑灰质流失的谜题时着眼于智力，是搞错了对象。真正可能导致这样一个趋势的，应该是针对攻击性的而进行的选择。本质上讲，是我们在驯化自己，哈佛大学的灵长类动物学家理查德·兰厄姆（Richard Wrangham）是这一观点的领军人物。
他说，大约有30种动物已经被驯化，而每一种动物在被驯化的过程中脑容量都会减少——与野生祖先相比通常减少了10~15%。驯化的动物还具有更纤弱的体型、更小的牙齿、更扁平的面部以及种类更为繁多的颜色与毛发类型——在很多种类中还有更软的耳朵和更卷的尾巴。除了最后这两个特点，这些驯化的物种听起来和我们颇为相似。
“当你针对攻击性进行选择时，你会同时得到很多令人惊讶的性状。”兰厄姆说，“我的猜测是，如果自然选择的目的是减少攻击性，那么最简单的方法就是选择那些大脑比身体发育更慢的个体。”长大后，这样的动物不会显示出太多攻击性，它们的大脑更偏向幼年个体，因而攻击性会比拥有成年大脑的个体弱。“这对自然选择来说是非常容易实现的目标，”兰厄姆称，因为这可以不依赖于大量的突变，而只需要调整一两个决定整个发育过程的时间调控基因。他相信因此产生的结果是一个拥有幼年特点的成年个体，会拥有完全不同的性格。他说，“这是相伴发生的。”
为了说明这是如何发生的，兰厄姆引用了一个50年前在西伯利亚进行的实验。1958年苏联遗传学家德米特里·别里亚耶夫（Dmitri Belyaev）开始圈养银狐，并选择只喂那些在人类靠近笼子时，最慢发出嘶叫的个体。经过约12代繁殖之后，这些动物开始显现出被驯化的身体特征，在前额上长有一个显眼的白斑。它们随着时间的推移越发驯服，几代之后它们变得更像是家犬。它们发育出更小的骨骼，皮毛上的白斑，软塌的耳朵以及卷曲的尾巴；它们的头颅也改变了形状，此外，两性形态差异缩小，总体攻击性更低。
那么是什么驯化作用使得人类重蹈着银狐的覆辙呢？兰厄姆直言不讳：是死刑。“过去10万年中，”他推理道，“语言已变得足够复杂，如果有个恶霸不断惹是生非，人们会聚在一起说，‘我们得对乔这个人做点什么了。’他们会平静而从容的作出决定杀掉乔，或者将他驱逐出群体——在效果上等同于处决了他。”兰厄姆说，关于狩猎者的人类学记录显示，死刑已经成为我们人类的标准特征。最近两项关于新几内亚族群的研究证据充分显示，按照远古流传下来的部落传统，每一代人中至少有10%的青年男性会被处以极刑。
“写在我们骨子里的故事就是，过去5万年里我们变得越来越平和，”兰厄姆说。而且这还不是全部，如果他是对的，驯化过程同样改变了我们的认知模式。他的直觉来源于驯养动物与其野生亲缘的比较研究——这项工作大部分是由他以前的研究生布莱恩·黑尔（Brian Hare）完成的。兰厄姆说，好消息是“你不能说一个种群比另一个种群智力更高。” 现在已经是杜克大学进化人类学助理教授的黑尔表示赞同，“你只能说野生型和驯化型的想法不一样。”
两位科学家指出了对于狼与狗的认知能力比较的研究结果。狼具有较大的大脑，具有很强的洞察力，能自行解决难题；狗的大脑较小，擅于利用人类来帮助它们。“和狗相比，狼在解决像打开盒子或者寻找路径这样的简单问题上表现的更为执着，”黑尔说，“在狗轻易放弃之后，狼还在坚持。”另一方面，狗在追寻主人的目光及手势上令狼望尘莫及——或者像黑尔说的，“它们很善于利用人类作为工具来为它们解决问题。”尽管狗表现的慵懒并被溺爱，但有些狗仍可在远离人类的地区生存数代——黑尔说，这一现象表明它们仍保留着适应野外的能力。
为了进一步证明自己的观点，黑尔目前在研究其他灵长动物，特别是倭黑猩猩（bonobo）。他告诉我他猜测这些类人猿就是被驯化的黑猩猩。就在这时，电话中一阵阵奇异的鸟叫一样的颤音盖过了他的声音。“不好意思，”他在电话中吼道，“是那些倭黑猩猩。”原来和我讲话时，他并不在杜克的办公桌前，而是在倭黑猩猩生活的刚果丛林中。“倭黑猩猩的外观和行为都像是幼年的黑猩猩，”他继续说，“它们很瘦弱，从未表现出致命的攻击性，也不会互相杀戮，它们的大脑比黑猩猩小20%。”
黑尔认为倭黑猩猩变得驯服是因为占据了一个偏好较弱攻击倾向的生态位（生态位：自然生态系统中，一个种群所占据的时空位置及其与相关种群之间的功能关系。——译者注）。他说，这个生态位提供了较为充足的营养来源，因此为争夺食物而打斗对生存来说变得毫无必要。于是这种以平和著称的高度合作的灵长动物得以将血统传承下来。
兰厄姆和黑尔都看到了倭黑猩猩和我们人类类似的发育过程。他们认为人类的自我驯化，可能是我们这一物种具有异乎寻常的合作与沟通动力的关键因素——合作与沟通可以说是支撑我们整个文明的两大基石。
180度转弯
正当我开始理解这各种各样的解释的时候，我又被人类进化故事中的奇事打击了：在长期而缓慢的缩小之后，人类大脑的大小又开始增加了。当田纳西大学的人类学家理查德·詹茨（Richard Jantz）在测量从殖民地时期到20世纪晚期的美洲、欧洲及非洲人头骨时，他发现脑容量再一次增加了。
进化不是一夜间发生的，可以假设这一突然的变化（像是身高和体重的增加）和遗传适应没什么关系。例如，霍克斯解释说，“基本就是因为营养。”詹茨同意这一观点，但仍认为这一趋势有“进化的成分，因为过去200年间自然选择的力量已经发生了本质变化。”他的理论是：在早期，当饥荒较为普遍的时候，拥有与众不同的较大大脑的人被饿死的风险较高，因为脑灰质需要大量的能量。但近现代食物史无前例的丰盛，那些自然选择的力量减弱了，较大大脑的进化成本减少了。
不论近代颅骨尺寸增加的原因是什么，詹茨相信这都会对我们的思想产生影响。根据詹茨及其他科学家的说法，最近的核磁共振研究表明，脑容量确实与智力存在相关性——至少以既为人称颂也饱受诟病的IQ测试来判断确实是如此。从这个观点来看，更大的大脑听起来是个好消息。不过如果攻击性也随之增加的话，就不能算好消息了。
也许就如同生活中的许多事情一样，我们大脑大小的波动是喜忧参半——与家畜育种不同，我们无法决定进化会将我们带往何方。“自然选择与人工选择的不同就在于它对所有性状同时起作用。”斯特林格说，“完全可以说我们的现代大脑在一些方面更聪明了，在另一些方面更笨了，但总的来说是更驯服了。” |
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楼主: 燕原
雷达卡
发表于 11-7-26 07:20:47
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