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如果现代人类如此聪明,为何我们的大脑会不断萎缩?

以下是一些关于自石器时代以来人类大脑不断萎缩的主要理论。

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图片来源:Stuart Bradford

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约翰·霍克斯正在解释他关于人类进化的研究,突然抛出一个重磅消息。这位威斯康星大学的人类学家漫不经心地列举着自石器时代以来我们骨骼和头骨发生的一系列变化,然后补充道:“而且,大脑显然一直在萎缩。”

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“萎缩?”我问。“我以为它在变大。”那可是人类进化的核心思想。

“在人类进化的200万年里,这是事实,”霍克斯说。“但现在情况发生了逆转。”

他迅速说出一些令人沮丧的数字:在过去的两万年里,人类男性大脑的平均体积从1500立方厘米减少到1350立方厘米,减少了网球大小的一块。女性大脑也按相同比例萎缩。“我称之为进化眨眼间的重大缩减,”他说。“这发生在中国、欧洲、非洲——我们所见的每一个地方。”如果我们的 Brain 在未来两万年里继续以这个速度萎缩,它将开始接近直立人(一种生活在50万年前的亲属,大脑体积只有1100立方厘米)的大小。也许是由于这种萎缩,我过了一会儿才明白。“你是说我们变得更笨了吗?”我问。

霍克斯,一个身材魁梧、面容圆润、性情开朗的人,用一种 amused 的表情看着我。“这确实让你对大脑袋的优势有了不同的看法,”他说。

和霍克斯见面后,我打电话给其他专家,看看他们是否知道我们正在萎缩的大脑。研究人类基因组进化的遗传学家们似乎和我一样惊讶(典型反应:“真的吗!”),这让我怀疑自己是不是世界上最容易上当的人。但不是,霍克斯没有骗我。我很快发现,只有一小撮古生物学家似乎知道这个秘密,甚至他们自己对这个问题也有些困惑。他们关于人类大脑为何萎缩的理论五花八门。

有些人认为我们灰质的流失确实意味着现代人类正在变笨。(深夜脱口秀主持人,注意了——这里肯定有很好的喜剧素材可挖掘。)其他权威人士则持相反观点:随着大脑的萎缩,它的线路变得更有效率,将我们变成了更敏捷、更灵活的思考者。还有一些人认为,大脑尺寸的减小证明我们已经驯化了自己,就像我们驯化了绵羊、猪和牛一样,这些动物的大脑都比它们的野生祖先小。我了解得越多,就越困惑于我们大脑萎缩的消息竟然如此被轻描淡写,不仅在媒体上,甚至在科学家之间也是如此。“这很奇怪,我同意,”克里斯托弗·斯特林格说,他是伦敦自然历史博物馆的古人类学家和人类起源专家。“科学家们没有给予这个问题应有的关注。许多人忽略它或认为它是一个微不足道的细节。”

但斯特林格认为,这种例行式的驳回并非初看时那么奇怪,这要归因于尺度问题。“一般而言,”他说,“你骨头上的肉越多,你需要控制的巨大肌肉块就越多的大脑。”例如,一头大象的大脑重量可以是人类的四倍。尺度问题也解释了为什么没有人对尼安德特人的大脑袋感到惊讶,这种粗壮的人族在大约3万年前灭绝了。

大脑最大的智人生活在两万到三万年前的欧洲。他们被称为克罗马农人,拥有桶状胸膛和巨大突出的大下巴,牙齿也很大。因此,他们的大脑通常被归因于强壮的体格而非智力。为了支持这一说法,一项被广泛引用的研究发现,大脑体积与身体质量之比——通常被称为脑化指数(EQ)——克罗马农人与我们相同。基于此,斯特林格说,我们的祖先被认为拥有相同的原始认知能力。

现在,许多人类学家正在重新思考这个等式。首先,石器时代以来 EQ 是否趋于平稳已不再明朗。最近对人类化石的研究表明,在近代,大脑的萎缩速度快于身体。更重要的是,基因组分析对现代人类只是更纤细但其他方面与祖先完全相同的观点提出了质疑,甚至包括我们的思维和感受方式。在大脑萎缩的同一时期,我们的 DNA 积累了许多与大脑发育和神经递质系统相关的适应性突变——这表明即使器官变小,其内部运作也发生了变化。这些突变的影响仍不确定,但许多科学家表示,我们的气质或推理能力因此发生变化是合理的。

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打了许多电话后,我才明白,世界上最顶尖的专家们并不知道我们智慧的器官为何正在消失。但长期以来一直忽视这个问题,他们中的一些人至少已经决定这个问题足够重要,值得进行正式调查。他们甚至得出了一些大胆的、尽管是初步的结论。

智力退化

为了寻找我们颅骨缩小的一个普遍解释,一些科学家指出地球气候变暖的趋势,这个趋势也始于两万年前。由于体型庞大更有利于保持热量,较大的体型可能在较冷的气候中表现更好。随着地球变暖,自然选择可能偏爱体型较小的人。因此,有人认为,随着温度升高,骨骼和头骨收缩——大脑也随之变小。斯特林格认为这个想法有一定道理,但他怀疑这不是全部解释。他指出,在之前的200万年里,类似的变暖时期多次出现,但身体和大脑尺寸却普遍增大。

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另一个流行的理论将这种减少归因于农业的出现,而农业的出现,矛盾的是,最初造成了营养状况的恶化。很简单,最早的农民在土地上勉强维持生计,他们的谷物为主的饮食缺乏蛋白质和维生素——这些是身体和大脑生长所需的关键物质。为了应对长期营养不良,我们的身体和大脑可能萎缩了。然而,许多人类学家对此解释持怀疑态度。原因:澳大利亚或非洲南部直到近现代才出现农业革命,但这些地方的大脑尺寸自石器时代以来也一直在下降。

这就引出了一个令人不快的结果。“你可能不想听到这个,”密苏里大学的认知科学家大卫·吉里说,“但我认为我们大脑尺寸下降的最佳解释是‘白痴国理论’。”吉里指的是迈克·贾奇于2006年执导的同名电影,讲述了一个普通人在21世纪初参与冬眠实验的故事。当他500年后醒来时,他轻而易举地成为这个愚蠢星球上最聪明的人。“我认为我们身上也发生了一些类似的事情,”吉里说。换句话说,我们现在正处于“白痴国”时代。

(图片来源:Stuart Bradford)

Stuart Bradford

他与同事德鲁·贝利最近进行的一项研究,让吉里有了这个顿悟。他们研究的目的是探究在190万到1万年前,随着我们物种适应日益复杂的社会环境,颅骨尺寸如何变化。由于该时期早于第一批字母的出现,研究人员没有书面记录来衡量我们祖先的社会环境。因此,密苏里州团队使用人口密度作为社会复杂性的替代指标,推断当更多人集中在一个地理区域时,群体之间会产生贸易,分工会更加细化,食物采集会更有效率,个体间的互动也会更丰富、更多样。

贝利和吉里发现人口密度确实与大脑尺寸密切相关,但方式令人惊讶。当人口数量较低时,就像我们进化的大部分时间一样,颅骨会持续变大。但当一个特定区域的人口从稀疏变为密集时,颅骨尺寸却下降了,大约从1万5千到1万年前开始,EQ值突然下降了3%到4%。“我们发现这种趋势在欧洲、中国、非洲、马来西亚——我们所看到的所有地方都存在,”吉里说。

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这一观察结果使研究人员得出了一个激进的结论:随着复杂社会的出现,大脑变得更小,因为人们不必像以前那样聪明也能生存。正如吉里所解释的,那些仅凭自己的智力无法生存的个体,在其他人的帮助下也能勉强维持生计——可以说,他们得到了第一批社会安全网的支持。

吉里并不是暗示我们那些额头低平的祖先会在智力上超越我们。但他推测,如果克罗马农人从小接触科技玩具并接受现代教育,“我相信他们会取得好成绩。别忘了,这些人是‘文化大爆炸’的推动者”——一场思维革命,导致了诸如洞穴壁画、专用工具和雕刻成第一批长笛的骨头等令人惊叹的新表达形式。就原始的内在智慧而言,他认为,他们可能与“今天最聪明的人一样聪明”,甚至可能超越我们。

然而,吉里仍不愿用“天才”或“杰出”这样的词来形容他们。“实际上,”他解释说,“我们的祖先并非我们智力或创造力的对手,因为他们缺乏相同的文化支持。农业和基于经济专业化的现代城市的兴起,使得最聪明的人能够将精力集中在科学、艺术和其他领域。他们的古代同伴没有那样的基础设施来支持他们。他们竭尽全力也只是为了度过一生。”

更小但更聪明

当我再次联系到霍克斯,那位最初向我透露我们灰质缺失的人类学家时,我以为他对这一趋势的解释会和吉里一样。但尽管霍克斯不怀疑密苏里团队的发现,他对这些数据却有着完全不同的(在他看来,更积极的)解读。

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霍克斯去年夏天测量了从4000年前的青铜时代到中世纪的欧洲人头骨。在此期间,土地上的人口变得更加密集,正如密苏里团队的模型预测,大脑的萎缩速度快于整体身体尺寸,导致 EQ 值下降。简而言之,霍克斯记录了与吉里和贝利在他们更早期的化石样本中发现的相同趋势;事实上,他检测到的模式甚至更为显著。“自青铜时代以来,大脑的萎缩程度远超你根据身体尺寸减小所预期的,”霍克斯报告说。“对于今天欧洲男性平均大脑大小的个体来说,身体必须缩小到俾格米人的大小才能保持比例。”

霍克斯解释说,他选择关注欧洲最近的历史时期,是因为那个时代有异常大量的完整遗骸。这使他能够重建我们大脑萎缩过程的详细图景。他发现,这个过程是断断续续的。有时大脑大小不变,身体萎缩——他指出,最显著的是从罗马时代到中世纪。但更常见的是,大脑变小而身体保持不变。事实上,霍克斯说,这就是他研究的几千年来最主要的趋势。

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身体庞大而大脑矮小的形象让人联想到恐龙,一个并非以智力著称的群体。但霍克斯认为这一趋势并无 alarming 之处。恰恰相反,他认为我们大脑体积的惊人下降——无论是绝对值还是相对于我们的身高——可能是一个我们实际上正在变得更聪明的迹象。

这种乐观的观点是由霍克斯对大脑能量需求的关注所塑造的。他说,这个器官极其贪婪,吞噬了我们摄入所有卡路里中的20%。“因此,尽管更大的大脑 presumably 可以执行更多功能,但它的发育需要更长时间,而且消耗更多能量。”大脑尺寸可能取决于这些对立力量如何发挥作用。

他建议,解决这个问题的最佳方案是“以最少的能量产生最大的智能。”霍克斯承认,要让进化产生这样的产品,可能需要几次罕见的有益突变——这似乎是微乎其微的。但是,在两万到一万年前人类人口的激增,大大增加了这种 fortuitous 发展的可能性。他引用了群体遗传学的一个核心原则:个体越多,基因库越大,出现罕见有利突变的机会就越大。“连达尔文也知道这一点,”他说。“这就是他建议动物育种者保持大型畜群的原因。你不必等那么久才能出现理想的性状。”

霍克斯指出,这些变化与过去两万年来观察到的许多与大脑相关的DNA突变是一致的。他推测,大脑的布线模式变得更精简,神经化学发生了变化,或者两者同时发生以提高我们的认知能力。

更温顺的品种

其他研究人员认为,他们的许多同事在将智力作为我们灰质消失之谜的关键方面误入歧途。他们认为,可能导致这一趋势的原因是自然选择对攻击性的淘汰。本质上,我们驯化了自己,哈佛大学灵长类动物学家、这一观点的主要倡导者理查德·弗朗厄姆说。

他指出,约有30种动物已被驯化,在这个过程中,每一种动物的大脑体积都缩小了——通常比它们的野生祖先减少10%到15%。驯化动物的体型也更纤细,牙齿更小,面部更平坦,毛色和毛发类型范围更广——而且,许多品种的耳朵下垂,尾巴卷曲。除了最后两个特征,驯化品种和我们非常相似。

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“当你选择淘汰攻击性时,你会得到一些令人惊讶的附带特征,”弗朗厄姆说。“我怀疑,自然选择减少攻击性最简单的方法是偏爱那些大脑发育相对于身体较慢的个体。”当这种动物完全长大后,它不会表现出太多的攻击性,因为它拥有一个更年轻的大脑,而年轻的大脑往往比成年大脑更不具攻击性。“这对自然选择来说是一个非常容易的目标,”弗朗厄姆认为,因为它可能不依赖于大量的突变,而是在调整一两个决定一系列发育事件时机的调控基因。“因此,”他说,“它会持续发生。”他相信,结果是一个成年个体拥有一系列幼年特征,包括非常不同的性情。

为了说明这可能如何发生,弗朗厄姆提到了半个世纪前在西伯利亚开始的一项实验。1958年,俄罗斯遗传学家德米特里·别利亚耶夫开始在圈养环境下饲养银狐,最初只选择繁殖那些当人类靠近笼子时咆哮最慢的动物。大约经过12代之后,这些动物首次出现了与驯化相关的身体特征,特别是额头上的白色斑块。它们的温顺程度随着时间的推移而增加,几代之后,它们变得更像驯养的狗。它们骨骼变小,皮毛上出现了白色斑点,耳朵下垂,尾巴卷曲;它们的颅骨也改变了形状,导致性二态性减弱,并且整体攻击性水平降低。

那么,什么样的育种效应可能使人类走上同样的道路呢?弗朗厄姆给出了直截了当的回答:死刑。“在过去的10万年里,”他推测,“语言变得足够复杂,当出现一些反复犯罪的恶霸时,人们会聚在一起说,‘我们必须对乔做点什么。’他们会冷静、慎重地决定杀死乔,或者将他逐出群体——这实际上等同于处决他。”根据弗朗厄姆的说法,关于狩猎采集者的人类学记录表明,死刑一直是人类的一个常规特征。在最近两项关于遵循古老部落习俗的新几内亚群体的详细研究中,每代至少有10%的年轻男性受到最严厉的惩罚。

“刻在我们骨头里的故事是,在过去的5万年里,我们变得越来越平和,”弗朗厄姆说。这还不是全部。如果他是对的,驯化也改变了我们的认知方式。他的猜测是基于——许多由他以前的研究生布赖恩·黑尔完成的——比较家养动物和它们的野生亲戚的研究。弗朗厄姆说,好消息是,“你不能说一个群体比另一个群体更聪明。”

黑尔,现任杜克大学进化人类学助理教授,也同意这一观点。“你只能说野生物种和家养物种的思维方式不同。”

两位科学家指出,比较狼和狗认知能力的研究结果。狼,由于其较大的大脑,更容易出现灵光一闪,从而独立解决问题;狗,大脑较小,擅长利用人类帮助它们解决问题。“狼在解决开箱子或绕道等简单问题时,似乎比狗更持久,”黑尔说。“狗很容易放弃,而狼则会坚持不懈。”另一方面,狗在跟踪主人的目光和手势方面,让狼望尘莫及——或者正如黑尔所说,“它们非常善于利用人类作为工具来为它们解决问题。”虽然狗可能看起来懒惰和娇生惯养,但有些狗可以在远离人类的地区生存数代——黑尔说,这表明它们保留了适应野外的能力。

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为了获得更多见解,黑尔现在正在研究其他灵长类动物,特别是倭黑猩猩。他告诉我,他怀疑这些大猿是驯化的黑猩猩。仿佛是得到指示一般,一阵阵异域的、鸟鸣般的颤音突然盖过了他电话里的声音。“不好意思,”他对着电话大喊,“那是倭黑猩猩。”原来,我与他通话时,黑尔并不在杜克的办公室,而是在倭黑猩猩生活的刚果森林里。“倭黑猩猩看起来和行为都像幼年黑猩猩,”他继续说。“它们体型纤细。它们从不表现出致命的攻击性,也不会互相残杀。它们的大脑也比黑猩猩小20%。”

黑尔认为倭黑猩猩通过占据一个有利于选择较少攻击性倾向的生态位而变得温顺。他说,那个生态位提供了更丰富的营养来源,因此为争夺食物而打架的习惯对生存来说就不那么重要了。由此产生了倭黑猩猩,一种以其和平方式著称的高度合作的灵长类动物。

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弗朗厄姆和黑尔都看到了倭黑猩猩发展和我们自身发展之间的相似之处。他们认为,我们的自我驯化,可能掌握着我们物种非凡的合作和沟通动力的关键——这可以说支撑着我们整个文明的两大支柱。

转变

正当我开始消化这些不同的解释时,人类进化叙事中的下一个惊喜又来了:经过漫长而缓慢的萎缩,人类大脑的尺寸似乎再次上升。当田纳西大学的人类学家理查德·詹茨测量了从殖民时期到20世纪末的欧洲和非洲裔美国人的颅骨时,他发现大脑体积再次呈上升趋势。

由于进化不是一蹴而就的,人们会认为这种突然的变化(很像身高和体重的增加)与基因适应无关。例如,霍克斯说,解释“主要是营养”。詹茨同意,但仍认为这种趋势具有“进化成分,因为在过去200年里,自然选择的力量发生了根本性的变化”。他的理论是:在早期时期,饥荒更为普遍,大脑异常大的人更容易因灰质巨大的能量需求而饿死。但随着近代食物前所未有的丰富,这些选择力量已经放松,降低了大脑袋的进化成本。

无论颅骨尺寸近期增长的原因是什么,詹茨认为这正在影响我们的思维方式。根据詹茨和其他科学家的说法,最近的核磁共振研究表明,大脑体积确实与智力相关——至少在那个经常被称赞但也广受批评的智商测试中是如此。从这个角度来看,更大的大脑听起来是个好消息。但话又说回来,如果攻击性也随着大脑尺寸的增加而增加,也许就不是了。

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或许,就像生活中的许多事情一样,我们波动的大脑尺寸是一个喜忧参半的结果——与动物育种不同,我们无法确定进化将把我们带向何方。“自然选择与人工选择不同,它同时作用于每一个性状,”斯特林格说。“我们的现代大脑在某些方面更聪明,在另一些方面更笨,整体上更温顺,这完全是合情合理的。”

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