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從《動物朋友》解析人類的超能力:長跑、說話,還有吃咖哩飯!

果殼網_96
・2017/08/27 ・4360字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 466 ・五年級

文/紅色皇后|科普愛好者,科學松鼠會成員

在一月新番中,《動物朋友》可以說是最大的一匹黑馬。這部小動物賣萌的動畫,3D 作畫水準平平,漫畫和遊戲回響也平平,現在卻人氣猛增,甚至在日本掀起了動物園遊覽的新熱潮。

《動物朋友》故事的主角「背包」和擬人化的動物女孩小藪貓。圖/《動物朋友》動畫

《動物朋友》的故事發生在巨大的「加帕利公園」,在「砂之星」的神秘力量下,這裡的動物們變成了具有人類姿態的動物女孩(アニマルガール,獸娘)。某一天,公園裡突然出現了一個小女孩,她不記得自己的「領地」,也搞不清自己是什麼動物——這就是動畫的女主角「背包」了。在小藪貓和其他眾多動物女孩的幫助下,她找尋著自己的身世之謎,對抗著神秘的敵人「天藍怪」。

其實,觀眾們很容易發現,女主角就是個人類。在個性十足的動物「朋友」們中間,她大部分時候都顯得很不起眼:不會飛,跳不高,爬樹也不擅長。當初我們的老祖先行走在非洲大草原上的時候,動物朋友們大概也沒能料到,智人會成為對環境影響最大、個體最多、分佈最廣泛的大型哺乳類吧。

不過,就像片中的小藪貓所說,不同的動物都有自己擅長的事情,只不過我們對自己的「獨門技能」早已感到習以為常了。在這部動畫中,我們不僅能了解其他動物,其實也從中能看到人類自己的特性。

運動廢柴?長跑天才?

很多人可能會認為,人類以頭腦稱霸地球,在身體能力方面,我們沒必要跟其他動物較量。而在片中,小藪貓第一次發覺人類的特殊,卻恰恰是由於身體的能力。

在正午的烈日下,藪貓必須到樹蔭下休息。在熱天長距離行動是危險的,因為大多數哺乳類排出多餘熱量的方法是喘氣。我們都見過熱天的狗發出「哈哧哈哧」的聲音。為了散熱而進行的喘氣,頻率比正常呼吸高很多,對於增加攝氧量卻於事無補。這是因為,「散熱喘氣」的時候空氣只經過咽,並不會進入肺部進行氣體交換。

在烈日當空時走遠路,對藪貓來說是有中暑危險的。圖/《動物朋友》動畫

在安靜狀態下,喘氣散熱還沒什麼問題,而運動時則會遇到麻煩:運動會發熱,運動中的肌肉又需要更多氧氣,動物們沒法邊跑動邊通過高頻率喘氣來散熱,時間一長就會中暑了。

人類可以避免這一風險,因為我們另有散熱途徑:出汗。人類的汗腺非常發達,在沙漠中負重行軍的人,四小時能排出三公斤半的汗。這是一種高效的散熱方法,每毫升水蒸發時可以帶走 580 卡的熱能。另外,人類「沒有毛」(實際上人類的毛髮數量並不少,只是非常細弱,所以看上去光禿禿),這也提高了出汗降溫的效果。

人類有良好的散熱能力和奔跑耐力。圖/《動物朋友》動畫

除了散熱能力,人類還有一系列適應長跑的特徵。在奔跑中,頸部肌肉和韌帶結構使我們能通過擺臂和肩膀晃動保持頭部的平穩,這樣就不容易產生「暈車」的感覺。我們腳踝上的肌腱,特別是阿基里斯腱(Achilles)也比其他猿類強壯,足弓(plantar arch)也很發達。人的腿腳就像彈簧一樣,在每一次邁步中儲存能量再釋放,大大節省了體力。

我們不像藪貓身手敏捷,也沒有河馬的牙齒和力氣,甚至短跑還會輸給河馬大姐頭。但是,人類在長跑方面的天賦,堪稱哺乳類第一。馬拉松的世界紀錄是兩小時多一點點(約合 6 米/秒),業餘愛好者在 4 小時內完賽(約 3 米/秒)也不是稀奇事。一匹馬能用 5.8 米/秒的速度,一天跑 20 公里已經是極限了,超出這個程度,就會對骨骼肌造成不可恢復的損傷。人能跑過馬,這一點也不誇張。

人類的力量和運動速度不及黑猩猩,但長跑能力遠勝之。圖片來源/Lee Saxby

吃咖哩飯,這也是種能力!

在片中,所有的動物朋友都吃著一種名叫「加帕利饅頭」的點心。根據故事的描述,這些點心使用了公園裡種植的土豆、大米之類的材料製成,這些食材也被主角做成了咖哩飯。由此看來,獸娘們的日常食譜中似乎含有大量的澱粉。

加帕利饅頭的原料是普通的農作物,它看起來也像是富含澱粉的人類點心。圖/圖/《動物朋友》動畫

這其實是有點奇怪的:米飯對人類而言是再平常不過的食物,但對於很多動物而言卻並不適宜,甚至會危害它們的健康。

能吃咖哩飯,其實也體現了人類的另一種能力:我們比多數哺乳動物更擅長消化澱粉。人有 5~6 個唾液澱粉酶基因,黑猩猩只有兩個。這些增加的基因,會產生更多的酶,加速澱粉的消化分解。

人類食物中澱粉的比例遠高於一般的靈長類,那些以狩獵採集為生的部族也不例外,他們的食譜裡包含大量富含澱粉的塊根和地下莖(類似馬鈴薯)。以塊根為食有一個問題:植物絕不肯把儲藏營養的部分老老實實地交給動物吃掉。這些部分通常很堅韌,而且可能含有毒素。這時候就需要人類獨有的處理食物手段——火。

哈佛大學的靈長類學家蘭厄姆(Richard Wrangham)認為,在人類的進化過程中,火的功勞不容小視。高溫可以使植物細胞變得柔軟易碎,也使動物肌肉的蛋白質變性。不論是肉還是蔬菜,燒烤過之後都變得更容易吃,也更有營養了。

主角用火烹飪食物的時候,其他動物都害怕的躲開了。圖/《動物朋友》動畫

跟其他靈長類相比,人的咀嚼肌和牙齒軟弱,腸胃體積小。這一部分是燒烤食物的功勞,另一部分是因為,我們是挑剔的食客。人類傾向於選擇能量高,易於消化的食物。除了塊根,肉食也是祖先食譜中重要的部分。我們是最喜歡獵殺大型動物的靈長類(不過,在動畫裡並不會表現這一點)。

這種「高質量」的食譜,為人類的智力進化做出了貢獻。神經系統對能量的需求很大,靜止不動時,大腦消耗的能量可達全身耗能的 20%~25 %。要有一個發達的大腦,營養必須跟得上。片中的貓頭鷹女孩說,動腦筋要消耗能量,所以她們想吃熟食。對人來說,這個要求確實非常合理。不過對貓頭鷹來說,這樣說就顯得很古怪了——它們的日常飲食可是把老鼠和昆蟲整枝吞下,把骨頭、皮殼裹成團吐出來啊。

聰明的大腦需要豐富的營養供應。圖/《動物朋友》動畫

會說話的動物朋友

在動畫片裡,由於砂之星的神秘力量,所有動物朋友都會說話。但作為人類,主角還是表現出了不同尋常的地方——只有她會使用符號。利用解讀文字的能力,她可以從地圖、指示牌上獲取各種信息。

主角是劇中唯一會認字的動物。圖/《動物朋友》動畫

動物們能不能像人那樣使用複雜的語言呢?表面上看,教動物「說話」是大有可為的。許多動物都用啼叫、表情和身體語言等方式進行著交流:蜜蜂用轉圈舞蹈指示花蜜的位置;離群的雁啼叫招呼同伴;在動畫裡表現呆萌的美洲土撥鼠,也會用不同的尖叫聲向同類報警,表示到來的捕食者是鷹還是郊狼。

黑尾土撥鼠和古氏土撥鼠同為草原犬鼠屬(Cynomys spp.),除了叫聲以外,它們還通過親吻進行社交,片中主角一行也被這樣打了招呼。上圖/David Kjaer;下圖/《動物朋友》動畫

但事實上,牠們都不具備人類那樣的語言能力,即使是聰明的黑猩猩也是如此。自 1966 年起,比阿特麗斯和艾倫.加德納夫婦(Beatrice & Alan Gardner)花費多年時間,進行了一場頗有童話風味的研究:教動物「說話」。他們的研究對象,一隻年輕的黑猩猩瓦舒(Washoe),據說是學會了用手語表達 130 個詞,可以「說」4 個詞的句子。但現實是殘酷的。心理學家們發現,加德納夫婦有意或無意地,撒了一個彌天大謊。黑猩猩根本就不會「說話」。

首先,科學家們高估了動物使用手語的能力。很多時候,黑猩猩的動作只是被強行解讀成了手語。瓦舒確實學會了幾個手語詞彙,但它使用這些詞的順序完全是雜亂無章的,這種表述毫無語法可言,意思自然也很難準確。

其次,黑猩猩根本不愛使用手語。黑猩猩只用手語來獲得自己想要的東西,讓人給牠搔癢或者點心。它不會主動跟人聊天,也不樂意表達自己的想法。我們都知道,小孩是怎樣愛吵愛嚷,有時為了一點小事而大呼小叫,有時念著自己想像中角色的台詞。人類把說話當成一種樂趣,但黑猩猩只把它當成「敲門磚」。科學家在自己的幻想裡,把黑猩猩過度「擬人」了。

在動畫中,唱歌超難聽的「靈魂歌手」朱鷺曾向主角討教發聲的技巧。人類確實很擅長發出各種不同的聲音,只有少數鳥類能與之媲美(當然,這不包括朱鷺)。不過,人類語言能力最重要的功臣還是在於頭腦。人腦中對語言作用最大的兩個區域,布羅卡區(Broca’s area)與威爾尼克區(Wernicke’s area),在類人猿身上是缺失的。前者主管語法和精細控制發音的能力,後者則是理解字義的的關鍵。類人猿只有很小的威爾尼克區,根本沒有布羅卡區。

人類的發音能力在動物中首屈一指。圖/《動物朋友》動畫

通過觀察古猿類和古人類的頭蓋骨化石,我們可以推測腦各個部分的演化速率。在猿演化成人(確切地說,從多毛、沒語言的猿演化成少毛、有語言的猿)的過程中,這兩個部位以驚人的速度變大,比整個大腦皮層擴展的速度(已經相當迅速)還要快得多。

圖片中的上色部分是布羅卡區,人腦中和語言功能息息相關的一部分。圖/維基百科

我們消化澱粉的能力,或長跑中讓腦袋保持穩定的能力,和動物只是「量的不同」(黑猩猩也能吃米飯,只是消化起來略微困難而已)。然而,語言能力是一個「質的不同」。它不是各種動物皆有、在人身上卓越特出的能力,而是一種全新的能力。

加德納夫婦一廂情願地相信黑猩猩會說話,一個可能的原因在於:他們認為既然人是由動物演化而來,人與動物息息相關,我們「似乎」不應該和動物朋友有太大的差別。宣稱人類是特別的、是獨一無二的,似乎有違於這種緊密的聯繫。

不過其實,「獨一無二」並不違反自然。語言學家斯蒂芬.平克(Steven Pinker)說過,各種動物都有獨一無二的地方,正如大像有獨特的鼻子,響尾蛇有獨特的感知紅外線的能力,人類有獨特的語言。自然界最不缺的就是「獨一無二」。也許就是因為這種多樣性和獨特性,動物世界才如此吸引我們吧。

謝謝你,小藪貓。我想告訴你,我就是這樣的動物。

 

本文版權屬於果殼網(微信公眾號:Guokr42),原文為〈兽娘动物园:除了动物萌娘,你还能从这里了解人类〉,禁止轉載。如有需要,請聯繫sns@guokr.com





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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?

胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)


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胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。