植物大戰(zhàn)僵尸 - 來自Anonymous

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腦部的進化

千百年來，人類苦苦探尋自己的由來,，這種情愫遍及整個文明,。然而直到最近，我們才開始揭示人類最神秘的謎團：人腦,。它是人類進化最大的成功,，也是所有這些疑問產(chǎn)生的地方。

我們的腦部包含數(shù)以億計的細胞,，稱為神經(jīng)元,，這些細胞彼此聯(lián)系，組成了活體的電路板,，我們所有的思想,、習(xí)慣，乃至呼吸的節(jié)律,，都源于此處,。許多生物都有腦，可是在腦的復(fù)雜性、以及相對于身體的大小上,，我們的腦是獨一無二的,。那么，百萬年來,，古代的生物腦經(jīng)歷了多少進化,，才最終形成了精密的生物計算機？

此圖示意人腦中神經(jīng)元之間的聯(lián)系,?；贛RI Dataset（磁共振數(shù)據(jù)庫）上提供的人體掃描數(shù)據(jù)Thomas Shultz.

不幸的是，腦組織柔軟均質(zhì)的性質(zhì)讓我們無法直接根據(jù)化石還原它的原貌,。骨骼如果埋在適當(dāng)?shù)牡貙又锌梢孕纬苫?，永遠保存下來。但是腦會很快分解,，幾乎不留痕跡,。

雖然化石不能直接告訴我們古代的腦是什么樣子，顱骨的化石可以提示我們古代的腦需要一個什么樣的容納空間,。相似地,，雖然大部分物種的共同祖先已經(jīng)滅絕了，還是有眾多現(xiàn)存物種可以用于推斷腦演化和遞增的過程,。舉例說來,，在現(xiàn)存的脊椎動物中，（同時具有脊柱和脊神經(jīng)索的動物）可以發(fā)現(xiàn)隨著動物從水生演化到爬行,，再到直立行走,，腦的構(gòu)造也變得更發(fā)達，更復(fù)雜,。

不過,，請記得，比較現(xiàn)存物種只能獲得針對腦部演化史的間接觀察,。與人類和魚類的共同祖先相比,，現(xiàn)代魚類也經(jīng)過了百萬年的進化。

然而,，腦部的演化史比起我們的動物近親所能展示的更加久遠,。

實際上，它的歷史可以追溯到第一個神經(jīng)元的誕生,。而神經(jīng)元構(gòu)成腦----即便是最簡單的腦,。為了理解腦的產(chǎn)生，我們必須了解那些最初的生命形式如何成功并及時地對外部環(huán)境做出反應(yīng),。人腦的演化從細菌的時代就開始了,。

細菌也可以思考（在一定程度上）

顯然,，細菌這樣單細胞的生物是不會再長出一個額外的神經(jīng)細胞來形成腦的。然而,，現(xiàn)代的基因?qū)W愈發(fā)傾向于認為細菌內(nèi)存在著比細胞更微小的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)人腦的功能,，那就是——離子通道。

離子通道是一些大分子蛋白質(zhì),，能夠選擇性地允許特定的離子（也就是帶電荷的分子）出入細胞,。在人腦，以及哪怕是腦結(jié)構(gòu)最原始的動物當(dāng)中,，離子通道也是神經(jīng)元之間交流,、發(fā)出信號的關(guān)鍵方式。它允許信息在各個神經(jīng)細胞之間傳遞,。這有點像是電荷通過一根電線,。腦做出的每一個反應(yīng)都基于這種通信方式。

令人著迷的是,，很多人類神經(jīng)細胞中的離子通道也同樣存在于細菌這樣古老原始的生物中，因為表達出這些通道的基因也同時存在于細菌當(dāng)中,。

但是如果細菌沒有神經(jīng)元,，它要離子通道有什么用呢？一些細菌同時具備機械敏感性通道[注1]以及產(chǎn)生運動的推進類細胞器[注2],。這同時賦予了它們最原始的觸覺和運動能力,。在單一的細菌細胞里，感覺,，以及信息處理（也可視為原始的“記憶”）以及反之間相互協(xié)調(diào),，部分依賴于這些離子通道。同樣的離子通道也傳遞著人腦中的信號,。在有機體通過神經(jīng)元來建立神經(jīng)系統(tǒng)之前數(shù)個世代,，離子通道就幫助細菌實現(xiàn)與外環(huán)境的相互作用了。

注1：機械敏感性性離子通道是一類對細胞膜張力敏感的通道,。就是說其開放概率（Ｐ０）隨著細胞膜的張力而變化,，毛細胞、壓力受體,、肌梭,、血管內(nèi)皮、感覺神經(jīng)組織等都有這類通道的分布,。細胞生長的調(diào)節(jié)也通過這樣的通道建立起來的系統(tǒng)來感受大小和形狀的生理變化,。癌細胞的無限制生長是建立在機械信號轉(zhuǎn)導(dǎo)崩潰基礎(chǔ)上的。

注2：說的很神秘,，其實就是鞭毛和纖毛,。

細菌展示了它們?nèi)绾卧谂囵B(yǎng)皿中運動。這種運動不像看上去一樣雜亂無章，因為部分通過離子通道,，細菌能夠感知到他們所處的環(huán)境并作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng),。

作為一個會思考的物種，我們有時會錯誤地假設(shè)復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu),，比如神經(jīng)元,，是專門為傳遞腦部的信號而進化出來的。但是進化本身進化出“思想”的唯一目的就是保證現(xiàn)存物種的延續(xù),，而不是為了將來的物種需要而準備一個復(fù)雜的結(jié)構(gòu),。

離子通道必須對產(chǎn)生它的最早的生物有所幫助，才會被未來的子代繼承,。因此,，細菌最原始形態(tài)的“思考”的存在實際上遠遠先于那些我們認為思考所必要的結(jié)構(gòu)（神經(jīng)細胞和腦）的誕生。細菌的離子通道提示我們,，感知和反應(yīng)的能力在沒有神經(jīng)細胞的原始生命當(dāng)中經(jīng)過了緩慢的進化,，最終形成了今天動物體內(nèi)特化的神經(jīng)系統(tǒng)。

海綿是最早長出突觸的動物嗎?

在幾十億年的時間里,，細菌和他們單細胞的表親(古菌)曾經(jīng)是地球上唯一的生命形式,。直到后來，它們家族當(dāng)中的某些成員彼此粘著,，形成了早期的多細胞生物,。這個進步使得生命以從未有過的姿態(tài)綻放。

Nick Hobgood攝影

600萬年前,，千姿百態(tài)的多細胞生物的興盛席卷了當(dāng)時的地球,，海綿動物則可以作為這一浪潮的代表。海綿的身體是由非常簡單的細胞的復(fù)制構(gòu)成的,。（它的身體沒有器官,，也沒有神經(jīng)系統(tǒng)之類的）然而，這些構(gòu)造簡單的細胞團利用細胞膜上的蛋白實現(xiàn)彼此的交流,。令人驚訝的是,，人類神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的突觸也必須依賴相同的蛋白質(zhì)來構(gòu)建。突觸是兩個神經(jīng)細胞之間的關(guān)節(jié),，它允許神經(jīng)細胞把信號傳遞給另一個神經(jīng)細胞,。

與細菌的離子通道相類似，這些“突觸蛋白”直接存在于沒有突觸的海綿細胞里,。我們的神經(jīng)系統(tǒng)（腦和神經(jīng)）很可能就是從這些原始細胞的新部件里衍生出來的,。科學(xué)家稱這個過程為擴展適應(yīng)（exaptation）,，這是一種不太受歡迎的進化形式,?？梢园阉氤晌锓N進化過程的“舊物改造”。和自然選擇當(dāng)中普遍的適應(yīng)相比,，擴展適應(yīng)體現(xiàn)了一個結(jié)構(gòu)對其他功能的可塑性和潛能,。羽毛讓今天的鳥類可以飛行，但是鳥進化出羽毛可能是為了適應(yīng)完全不同的功能,。早期的原始羽毛很可能是用來協(xié)助恐龍吸引異性的,。鳥能夠飛上天，完全是因為羽毛的擴展適應(yīng),。相似的,，神經(jīng)系統(tǒng)的演化也是來源于非常簡單的構(gòu)造，其功能不過是協(xié)調(diào)細胞的聚集,，和基本的感知,。

Ramon Y. Cajal 于19世紀匯至的神經(jīng)元的樣本

科學(xué)家對神經(jīng)細胞的起源仍然有激烈的爭議。有一個十分招人喜歡的設(shè)想：有一個動物細胞,，能夠感知外界并且擁有細菌一樣的行為,，然后這種功能被分配到了兩個獨立的細胞里，一個成了神經(jīng)細胞,，另外一個是肌肉細胞,，兩者繼續(xù)親密無間地在分子層面上交換著信息。然而,，也很難排除另外一種可能，即這兩個細胞是獨立形成的,，然后發(fā)現(xiàn)了彼此交流的方式,。而后者符合絕大多數(shù)動物的發(fā)育規(guī)律。然而,，由于沒有最早的神經(jīng)細胞的化石,，所以這兩種假設(shè)的爭議還會持續(xù)下去。

神經(jīng)的產(chǎn)生引起動物生命的劇變

海綿出現(xiàn)之后僅僅五千萬年,，各種海洋蠕蟲和腔腸動物就誕生了,。這些多細胞生物已經(jīng)具備真正的神經(jīng)細胞，它們的神經(jīng)細胞同時具有離子通道和突觸,，松散地組成了網(wǎng)狀神經(jīng),。網(wǎng)狀神經(jīng)是由幾個獨立的神經(jīng)細胞彼此聯(lián)系形成的。和人腦中神經(jīng)細胞高度密集的情況非常不同,，這些細胞十分稀疏地分布在這些簡單的海洋生物的口周圍,。網(wǎng)狀神經(jīng)已經(jīng)足以支持十分簡單的捕食行為，比如捕捉,，這極大地降低了動物獲得食物的難度,。事實證明,，即使是擁有最原始的神經(jīng)系統(tǒng)，也能為動物在地球上生存帶來巨大的優(yōu)勢,。

這些新生的動物不斷地演化,，它們的網(wǎng)狀神經(jīng)也隨之變化著。網(wǎng)狀神經(jīng)的動物由一類發(fā)展成了3個完全不同的族群：頭足動物（章魚烏賊鸚鵡螺）腹足綱（各種螺,、蛞蝓,、海兔），和雙殼綱 (各種貝類),。（注：海參雖然和海兔長得很像,，但是它不屬于腹足綱，也不是軟體動物,。各種貝類里,，虎斑貝這種一個殼的，實際上是螺,，屬于腹足動物,。不是雙殼綱。）

頭足動物具有復(fù)雜,、發(fā)達的腦部,，腹足動物的頭部也有集中的神經(jīng)細胞，稱為神經(jīng)節(jié),。而雙殼綱只有簡單的網(wǎng)狀神經(jīng),。你可能會推測雙殼綱動物最早產(chǎn)生，而頭足動物是之后出現(xiàn)的,。因為理論上,，簡單的腦部應(yīng)該先于復(fù)雜的腦。

（注：雖然頭足綱動物也叫腦,，而且也很聰明,。但是它和你的腦還有很大很多的不同。如果你在生物試卷上答章魚有大腦,，老師會抄起恐龍腿骨化石揍你的）

一只條紋蛸,，這種頭足動物會“輕手輕腳”地移動，還懂得搬運附近的貝殼作為掩體,。Nick Hobgood攝

但是,！DNA鑒定得出了不同的結(jié)論。通過分析這三個動物族群的DNA,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)頭足綱較早從軟體動物當(dāng)中分支出來,，遠遠早于腹足綱和雙殼綱。而和傳統(tǒng)觀點相反,，三類動物的腦是彼此獨立演化的,。這也提示了另外一種可能,，即軟體動物的共同祖先有著較為復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)，而雙殼綱動物的腦退化掉了,，以適應(yīng)其泥瓦匠的生活方式,。

不得不承認，最初的神經(jīng)細胞和腦如何產(chǎn)生的問題仍然懸而未決（注：那你廢這么多話?。?/span>,。越來越多的基因數(shù)據(jù)傾向于認為腦沒有一個共同的進化祖先，而是許多動物種類都分別演化出了腦的結(jié)構(gòu),。如果進化獲得了正確的材料,，它很可能會反復(fù)地使用一個相近的方案來解決相同的問題。

劇情大反轉(zhuǎn)

鋪墊一下：這里開始介紹脊索動物了,。脊索動物門包括了脊椎動物亞門,、頭索動物亞門、尾索動物亞門,。脊椎動物亞門就是我們,，包括了從魚到人的所有脊椎動物。頭索和尾索雖然有脊索,，但是沒形成脊柱,。其代表分別就是文昌魚和海鞘。

大約就在軟體動物分化的同時,，其他的動物正在“試圖”進化出脊索,，并且將神經(jīng)分布到它們四周。這種新的神經(jīng)系統(tǒng)的組織形式,，其特征為貫穿背部,，具有骨性結(jié)構(gòu)保護的神經(jīng)系統(tǒng)，成為了腦進化史中一次重要的反轉(zhuǎn),。

加州大學(xué)伯克利分校的發(fā)育生物學(xué)家Phil Abitua專門研究一種細胞，稱為“神經(jīng)嵴”,。這一構(gòu)造促進了脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)的演化,。Abitua所在的實驗室是UC Berkeley的萊文實驗室，該機構(gòu)正在尋找原始的神經(jīng)嵴細胞和脊髓神經(jīng)系統(tǒng)的起源,。

“神經(jīng)嵴細胞極度強大,。它們能夠分化成你體內(nèi)的所有的色素細胞、絕大多數(shù)的外周神經(jīng)系統(tǒng),、還有頭部的顱骨和軟骨,。”Abitua如是說道,。

這些細胞在胚胎發(fā)育中擔(dān)任了非常重要的角色,，它們從動物發(fā)育中的頭部遷移出來,，穿過了身體,。神經(jīng)嵴細胞也形成了下頜,，這對捕獵的脊椎動物來說至關(guān)重要。

一條文昌魚,，這種長得和普通魚類一樣的動物實際上是現(xiàn)存的動物當(dāng)中和脊椎動物關(guān)系最近的近親,。Hans Hillewaert攝（注：脊椎動物指的是脊椎動物亞門,，不但要有脊索,，還要有脊椎骨,。）

文昌魚長得就像一條細長的魚,。許多年來，科學(xué)家們相信它是原始脊椎動物最后的祖先之一。而萊文實驗室更關(guān)注一種相對冷門的生物,，就是海鞘,，大部分人只知道它會朝著好無防備的潮汐動物噴射海水。

雖然頭索動物(比如文昌魚)看上去更接近脊椎動物,，但是廣泛地比對各種脊索動物的基因后得出,，海鞘與脊椎動物的關(guān)系更加密切,。Abitua解釋說。如果海鞘比文昌魚更接近于脊椎動物的祖先，那么很可能能在海鞘內(nèi)找到發(fā)育成神經(jīng)嵴細胞的初始細胞祖先,。

這是一只金黃多果海鞘Nick Hobgood攝

但是研究海鞘的神經(jīng)嵴細胞如何能夠幫助我們定位脊椎動物神經(jīng)系統(tǒng)的起源呢,？要知道,，海鞘自己也只在胚胎時期擁有神經(jīng)嵴細胞，發(fā)育之后就完全退化掉了,。如果我們只對進化的最終結(jié)果,，也就是大腦感興趣的話,，何必要研究胚胎發(fā)育呢,？

近幾十年，發(fā)育生物學(xué)令人信服地證明了胚胎發(fā)育和基因序列可以幫助我們還原進化的許多過程,。特定的基因要在發(fā)育過程的特定時間表達出來,，才能讓相應(yīng)的性狀，比如手和腦部,，在正確的時期形成,。

研究發(fā)現(xiàn)，所有動物（注：他應(yīng)該是說所有脊椎動物,。）的早期胚胎發(fā)育都是由相近的基因表達模式調(diào)控的,。而這部分基因高度保守，這就是說許多動物都靠同樣的基因來調(diào)控其早期胚胎發(fā)育,?？刂启~類眼球形成的基因也控制其他脊椎動物——包括人類——的眼球形成。

在進化樹的遠處,，某個魚類和人類共同的祖先產(chǎn)生了一段保守的眼部基因,，并且形成了一個具有形成眼部潛能的古代器官。

在這些線索當(dāng)中,，Abitua發(fā)現(xiàn)大量的有關(guān)脊椎動物神經(jīng)嵴形成的基因也在發(fā)育中的海鞘內(nèi)表達,。然而，這些基因調(diào)控形成的細胞不像脊椎動物那樣遷移,，也不能進一步分化成色素細胞以外的細胞,。是什么抑制了這些“類神經(jīng)嵴”細胞像脊椎動物的神經(jīng)嵴細胞那樣的發(fā)育呢？

Abitua發(fā)現(xiàn)這兩種細胞有一個迷人的基因差異：一個被稱為“Twist”的基因,，它在所有已知的脊椎動物神經(jīng)嵴內(nèi)存在,，然而它在海鞘內(nèi)缺失了?！癟wist”會是造成海鞘神經(jīng)嵴不能遷出和分化的原因嗎,？

通過一種萊文實驗室先導(dǎo),，至今已有幾十年的技術(shù)，Abitua可以把一段外源的基因?qū)牒Ｇ逝咛サ奶囟毎麅?nèi),。于是他將“Twist”導(dǎo)入了早期的海鞘胚胎細胞，然后靜觀其變,。

令人吃驚地,，僅僅一條基因，就徹底改變了這些細胞的命運,。它們從它們正常的位置遷移出來,，而且竟然分化成了另一種細胞類型。海鞘的“類神經(jīng)嵴“細胞不僅在原始的基因表達上與脊椎動物相似,，而且這個實驗證明了海鞘神經(jīng)嵴細胞具有表現(xiàn)出脊椎動物神經(jīng)嵴細胞行為的潛質(zhì),。Abitua成功地促進了實驗中的海鞘個體的進化。

表達“twist”不是讓神經(jīng)嵴演化的必要條件,，不過這個實驗展示了單一的一段基因具有的強大力量,，Abitua說。你可以想象,，某些原始的祖先本來有些小小的色素斑點,。然后經(jīng)過兩輪完整的基因復(fù)制，它獲得了在那個色素點表達“twist”的能力,，然后這些細胞繼續(xù)分裂,、擴張到整個動物內(nèi)。于是,，這個神經(jīng)嵴的前身可以提供一些優(yōu)勢,，保護這種動物減少紫外線的傷害?！?/span>

今天,，你皮膚內(nèi)的色素看上去可能沒有重要到組織形成你的神經(jīng)系統(tǒng)和大腦的程度，但是Abitua的發(fā)現(xiàn)展示了一個器官如何通過基因表達的進化和突變來實現(xiàn)看起來毫不相干的功能,。對海鞘而言,，神經(jīng)嵴細胞卡在了這種動物的頭部。即使它的神經(jīng)嵴細胞獲得了成為神經(jīng)細胞并且進一步穿過脊髓,，蜿蜒地進入動物四肢的潛能,，它們也無法發(fā)揮作用，除非它們能夠在目標(biāo)位置定植下來,。

（比如說和肌肉連接起來,，以操縱其運動）

Twist的出現(xiàn)一開始可能只為原脊椎動物的神經(jīng)嵴細胞提供遷移并且形成色素細胞的能力，這個性狀立刻能夠幫助原脊椎動物適應(yīng)當(dāng)時的環(huán)境,。只有這樣,，隨著進化的繼續(xù),，這些神經(jīng)嵴細胞才有可能在之后獲得進一步形成脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)的能力，這又是一個擴展適應(yīng)的例子,。

就像一開始海綿只利用突觸細胞來聚集身體那樣,，早期脊椎動物的神經(jīng)嵴最早只是用來防護紫外線。這再一次證明：進化不會青睞一個會在未來將會發(fā)揮功能的器官,。它只會保存對現(xiàn)存的動物就產(chǎn)生功能,，并且提升其生存能力的形狀。

多說一句,，海鞘不僅有原始的神經(jīng)嵴,，它還有一個有趣的腦子。Abitua開玩笑說,，海鞘的腦“沒那么牛X,，不會沉思自己是怎么形成的?！钡恰半m然它比起哺乳動物的腦小一些,，卻有著與后者相近的結(jié)構(gòu)。它由前腦,、中腦和后腦構(gòu)成,，但是沒有發(fā)達的端腦?！币苍S有一天,， 我們會發(fā)現(xiàn)脊椎動物的腦起源于這些結(jié)構(gòu)簡單、不會移動的海鞘,。

越是接近我們自己的腦部,，我們就越難一探究竟

知道神經(jīng)細胞、原始腦和脊椎動物的腦的出現(xiàn)都充滿了疑問之后,，你可能會猜想推測從海鞘到魚類,、爬行動物，最終到哺乳動物的過程也會充滿了各式各樣的彎路,。這非常正確,。

生物學(xué)家能夠輕易地在實驗室里養(yǎng)殖海鞘，而且還可以通過基因工程調(diào)查它們的腦演化,，然而對脊椎動物腦進化的研究局限在幾種標(biāo)準的實驗動物之中：果蠅,，斑馬魚，蟾蜍,，還有小鼠,。任何比它們更接近人類的動物都被限制，只能使用“傳統(tǒng)”的研究方式,，比如古生物學(xué)和解剖學(xué),。

所幸人腦的復(fù)雜讓我們不得不簡化我們提出的問題,。如果在海鞘形成神經(jīng)嵴的基因有一杯那么多，那控制人形成神經(jīng)嵴的基因至少有半盆,。而人的大腦比這還復(fù)雜,，而且毫無疑問，沒有什么道德的辦法能夠通過人的胚胎測試腦的發(fā)育,。

相反,，關(guān)于人腦進化的最大的問題實際上相當(dāng)簡單。我們知道腦部的大學(xué)和動物的智能存在某種程度的關(guān)聯(lián),，這個問題就是，我們是如何發(fā)展出相對于我們的身軀而言大得不成比例的腦來的呢,？

各種哺乳動物的腦

Drew Halley是一名UC Berkeley的人類學(xué)家,，他把對這個問題的研究記錄了下來。人類學(xué)們一直想知道,，為什么所有哺乳動物中,，靈長類會具有如此巨大的腦部。雖然探究靈長類的認知可以成為不錯的談資,，真正采取科學(xué)的手段研究這個問題卻并不容易,。

“理論上有一種先驗的原因可以解釋為什么腦子大一號的人會比較聰明?？蛇@可能是因為他們具有更多的神經(jīng)細胞——你控制你的身體只需要大腦的一部分,。所以腦子較大的人會多出來一點點額外的神經(jīng)細胞來更好地記憶和認知?！盚alley告訴我們說,，“有一些動物行為學(xué)的實驗支持這樣的觀點，但是細節(jié)有一些含糊,?！?/span>

Halley轉(zhuǎn)而研究發(fā)育，來確定靈長類腦部的大小,。和Abitua一樣,，Halley也研究動物的早期發(fā)育。但是Halley必須要去尋找數(shù)量稀少的標(biāo)本,，而不是自己培育它們,。他的標(biāo)本來自于美國各地，從紐約的美國自然歷史博物館,，到西海岸的Stranding networks(注：這是一個營救疾病和擱淺的海洋動物的公益機構(gòu),，字面是叫擱淺網(wǎng)）后者也處理被沖上岸的海洋哺乳動物的尸體。

Halley搜尋保存完好的靈長目胚胎和一些不太典型的哺乳動物（比如懷孕的海豚）的標(biāo)本,，還有一些近百年歷史的組織學(xué)切片,。他對靈長目相比其他動物腦部發(fā)育的時間感興趣,，正在著手研究靈長目大腦的一個有趣的怪癖。

雖然一些哺乳動物,，比如海豚和鯨,，具有相對大而復(fù)雜的腦部，但是包括人類在內(nèi)的靈長目的頭部在胚胎階段就比別的動物大一號,。胎兒階段中標(biāo)準的腦重占體重比接近6%,。對于幾乎所有的哺乳動物來說，這個數(shù)字在懷孕過程中非常穩(wěn)定,。令人吃驚的是,，發(fā)育中的靈長類胚胎的腦體重比維持在了12%。Halley說：“這數(shù)據(jù)大得嚇人,，在整個懷孕過程中都高出一倍.”

雖然大小不代表腦的一切,，（抹香鯨的腦重達17磅,而人只有平均3磅）多出一倍的腦重比差異肯定不會毫無意義。要知道,，發(fā)育生物學(xué)家很早就知道,，雖然動物成體看上去千差萬別，它們在胚胎早期的外觀是非常接近的——各種比例都很保守,。

各種動物的胚胎,，Ernst Haeckel繪制，George Romanes 1892年復(fù)制版

由于基因表達經(jīng)常在早期胚胎中保守,，動物往往到發(fā)育后期才出現(xiàn)種屬特異的性狀,。動物的解剖結(jié)構(gòu)也需要時間來分化。所有的脊椎動物在胚胎時期都會長出尾巴,，但是最終,，人類的尾巴在發(fā)育的過程中退化了。找出物種開始分化,，表達其特異的基因和解剖結(jié)構(gòu)的具體時刻有助于解釋生物是如何演化出新的性狀,，比如說一個超大的腦的。

這些關(guān)聯(lián)還是比較清楚的,?！叭绻銢]有先長出一個靈長目的腦，就無法形成人類的腦,?！盚alley說。所有靈長動物的腦部都很大,，但是人類的腦尤其大,，這有一部分要歸功于我們超大的額葉——腦的這個部分就在前額后面，它使人能夠做出高級的決定,，并且在許多其他的功能之上,，這個部位形成了人的性格,。如果沒有胚胎時期就開始的腦部發(fā)育，我們永遠也長不出更大的額葉,。

讓我們感謝一種已經(jīng)滅絕的古代人

終于,，我們來到了人腦演化這一節(jié)。腦可能是我們?nèi)祟愖畲蟮奶卣?，它象征著從猿到人的飛躍,。

黑猩猩是現(xiàn)存的和人最接近的近親，但是我們和黑猩猩的供同祖先生活在一千三百萬年前,。由于沒有腦部的化石,，我們對人腦演化的了解完全來自于過去一千三百萬年滅絕的靈長動物一直到人科的化石，而我們正是人科存留的后裔,。

Christopher Walsh - 哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院

古人類從大約兩百萬年前出現(xiàn), 而現(xiàn)代人 (Homo sapiens) 被認為產(chǎn)生于二十萬年前,。有限的化石證據(jù)顯示，古人類腦的大小在這一百八十萬年當(dāng)中有所增長,，但是我們?nèi)狈ο鄳?yīng)的實驗技術(shù)，無法找到引起此種變化的基因表達,，也不能確定這種變化在胚胎發(fā)育中發(fā)生的時間,。

實際上，我們最好的猜測是來自于分析古人類興盛的時間和地點,，以及是否存在其他的靈長動物與古人類競爭,。

畢竟進化不是孤立的，尼德安特人是我們在同屬內(nèi)親緣最近的物種,，興盛了幾十萬年,，在接近4萬年前滅絕了。

尼德安特人的腦要比之前靈長類的腦大得多,，但是相對于他們的體重而言,，還是比我們現(xiàn)代人小一點。為什么尼德安特人滅絕了,，而我們生存至今呢,？這個問題至今懸而未決，雖然專家很肯定尼德安特人滅絕的時間與我們遷入尼德安特人領(lǐng)地的時間十分一致,。

人類顱骨與尼德安特人顱骨

但是尼德安特人不是我們幾萬年前唯一的競爭對手,，不斷有新的發(fā)現(xiàn)修正我們對古人類進化的認識。就在十年之前,，人類學(xué)家在今天的印度尼西亞發(fā)現(xiàn)了一個矮小的古代人,，出現(xiàn)在一萬兩千年前?？吹侥X那么小的人種能夠存活到如此之近（大約是那個體型的人類的三分之一）,，專家們感到震驚,。之前這種腦大小的人類被認為在數(shù)百萬年前就消失了。

佛羅勒斯人的復(fù)原,，就是那個小矮人

古人類中,，只有我們留存下來了，然而人們越發(fā)認為其他古代人的滅絕是在較近的歷史發(fā)生的,。Peter Brown是最早檢查所謂“小矮人”化石的專家之一,，他在與Nature的訪談里強調(diào)了這個發(fā)現(xiàn)如何影響了他的認知。

摘自Nature:

Brown: 現(xiàn)在我對一些觀點更加開明了,。也許那些身材矮小,，腦容量也小的直立人在更早的時代就遷出了非洲，可能在三百萬年前,，也許還要早,。盡管古代人的腦部大小在不斷增加，智人（也就是我們）的腦容量實際上在過去兩萬年內(nèi)下降了,，直到近一百年,。有些科學(xué)家相信，在過去一百年間人腦的大小又開始增加了,。問題在于,，我們不能對我們的猜測進行證明——為什么我們的腦會一代代增大或縮水。城鎮(zhèn)生活帶來的便利和負擔(dān)似乎起到了一些作用,，我們基因的變化也有影響,，但是問題的真正答案還只是猜想。

我們只是生命之樹的分支,。也許永遠也不會知道我們的腦到底在哪個時間點出現(xiàn),。但是我們知道，我們的腦部絕不是進化的終點,。