200万年前人类脑力惊人提升,推测与「好奇心」渐增有密切关係

  • X宅生活
  • 2020-08-08
  • 745已阅读
头越大,越聪明?

野生动物不像人类拥有直接走到最近的超市,然后买下所有信用卡额度付得起的食物的奢华(令人感伤的事实是,许多人也一样付不起这样的奢华)。

野生动物必须出外觅食。在野生动物健康开始走下坡之前,牠们每天可以花在搜索、狩猎、咀嚼和饮食方面的时间有限,因为牠们还需要睡觉、照顾幼崽以及躲避掠食者。这个受限的时间通常不会超过八、九个小时。平均而言,任何特定动物(包括灵长类)每天饮食所获得的能量不会超过一个定值。在广泛观察众多野生物种的经验中,研究人员归结认为,灵长类动物的每日食物摄取量取决于体重多寡,这个比例为当一物种的体重是另一种的10倍时,同一天可以累积及食用的觅食量热量(卡路里)大约是3.4倍。

然而,获得能量的同时,各物种也会消耗维持身体运作及大脑神经元功能的能量。这就是限制之处。首先,事实证明在体重上,生理(身体)的能量消耗速率比觅食获得的能量增加速率更快。从数量上看,一个体重为10倍重的物种,其身体代谢的成本约高出5.6倍,同时觅食获得的能量却仅多3.4倍。此结果限制了灵长类动物在花费最高时间量觅食时,可能具有的身体尺寸。贺库拉诺-胡赛团队据此计算出最重体重大约可达120公斤,与银背大猩猩(silverback gorilla)的重量很接近(但银背大猩猩的雄性首领体重更重些)。

当我们将大脑中大量神经元额外消耗的能量成本也一併考虑时,情况变得更加有趣。我们可以清楚发现,即使灵长类动物的身体允许长期维持最高觅食时间(大约八到九个小时),牠们也无法同时负担较大身体及较多神经元的能量花费。正如贺库拉诺-胡赛所说:「大脑与肌肉不可兼得。」牺牲其中一个才能成就另一个。

更具体地说,研究人员估计,即使野外的灵长类动物每天花八小时觅食,最多只能支援530亿个神经元的大脑(仍然远低于人类的860亿个);若想拥有人类的神经元数量,代价就是体重不能超过25公斤!如果我们可以直接用脑力交换体重(假设演化允许我们如此选择),一个体重75公斤的灵长类动物只会有约300亿个神经元,大约只有人脑数量的三分之一。大约在600万年前,现今黑猩猩和人类的最后共同祖先现身时,拥有的神经元数量便似乎是如此。接着,人族(hominin)化石的发现数量在大约450万年前开始显着增加,其中特别知名的是一具来自320万年前、很接近人类物种的女性化石骨架,明确显示人类祖先与演化成现代黑猩猩(modern chimpanzee)与倭黑猩猩(bonobo)的支系血统间的分歧。

这副化石骨骸是由古人类学家唐纳德・约翰森(Donald Johanson)于,在衣索比亚北部的哈达尔(Hadar)发现,并命名为「露西」(Lucy)。顺道一提,「露西」这个名字是由探险队员帕梅拉・阿尔德曼(Pamela Alderman)提出,灵感来自披头四合唱团(Beatles)某首歌的歌词:「露西在镶满钻石的天空中」(Lucy in the Sky with Diamonds)。露西的骨骸及1975年在哈达尔发现的至少13具遗骸,以及2011年发现的一块骨头,被认为是代表人族的阿法南方古猿(Australopithecus afarensis)成员。古人类学家从脚、膝盖和脊柱的结构判断露西身高大约106公分,大多时候以直立方式行走。饮食方面,她跟现代黑猩猩一样是素食主义者,以水果为主食。

如果露西所属的南方古猿(即「南猿」)与某些现代类人猿的祖先之间清楚的区分还不足为奇,其后的发现绝对相当惊人:演化成现代人类的人族灵长类大脑,在过去的150万年间,增大了将近三倍!

增大速率起初还算相对平缓,当露西和她的同类开始习惯双足直立行走时,能够探索的距离变得更长,涵盖的区域也更广。他们能深入探索更多环境,因为双脚行走与同时以脚和指节撑地移动相比,所消耗的能量少了四倍。能量成本的降低再加上可以採集到更广泛的食物,可能让后来(大约200万年前)的巧人(Homo habilis,指的是「有技艺的人」或「手巧的人」)的神经元数量适度增加。巧人的大脑已经大过现代大猩猩的大脑。

在不到200万年前,神经元数量和脑容量的增加速度开始真正提高。推测人类好奇心渐增与脑力惊人提升有密切关係的想法,实在相当诱人。好奇心可能让巧人发明了第一种工具,以两块岩石相互撞击而製成边缘锋利的岩块。一旦这些工具出现,好奇心将再一次帮助巧人发现这些石器可以让他们解决两个问题,这两个问题是露西与她的同类还无法轻易解决的,也就是将肉从骨头割下,切成更容易消化的小块,并且从食物的骨头中取得骨髓。根据他们的牙齿及食物遗骸显示,巧人摆脱了纯素饮食,将肉类当成日常食物的一部分,进而显着增加了热量摄取。

演化成为现代人类的下一个主要步骤,约在180万年前出现,他们是被称为直立人(Homo erectus)的物种。这种长腿、短脚趾的物种可能是出色的耐力跑者,因此能主动狩猎活体动物(儘管最初可能是小型动物),而不仅仅是腐食其他肉食动物遗留的尸体。

这些改进的特徵无疑都促成了智人物种脑内神经元数量的增加。天择的压力很可能也起了一定的作用,因为狩猎探险不像挖树根那样简单,组织探险队伍和执行狩猎需要高度的认知能力才能办到。然而,关键问题依然存在:是什幺使智人的大脑容量比直立人的大脑容量还要大幅增加一倍以上?而且这惊人的变化在不到100万年的时间完成。原因可能就是如今我们习以为常的行为。

相关书摘 ▶纳粹、塔利班政权为了有效统治,如何抑制人民的「好奇心」?

书籍介绍

本文摘录自《好奇心:从达文西、费曼等天才身上寻找好奇心的运作机制,其实你我都拥有无限潜能》,马可孛罗出版
*透过以上连结购书,《关键评论网》由此所得将全数捐赠儿福联盟。

作者:马里欧・李维欧(Mario Livio)
译者:顾晓哲

200万年前人类脑力惊人提升,推测与「好奇心」渐增有密切关係