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果蠅基因兩性互相傷害?一個基因不夠,那就複製一個!

寒波_96
・2018/03/30 ・4615字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

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現代形象的可愛版阿波羅與阿特米絲……來互相傷害啊!圖/取自 deviantart

同一個基因,在兩性間衝突

染色體承載著生命的遺傳訊息,又分為體染色體與性染色體。兩性生殖的生物中,性染色體是兩性有別,體染色體則沒有差異。以人類為例,性染色體有 X、Y 兩種;體染色體由 1 號到 22 號,女生和男生每一號各自配備兩條,兩條間沒有差別。

然而,兩性面對的演化壓力不同,體染色體上的同一個基因,在不同世代下有時扮演女生,有時候卻是男生,各自受到不同力量影響,同一個基因難道不會角色錯亂嗎?

當然會!同一基因在不同性別,分別受到不同外力影響而導致的衝突,稱作「性別衝突(sexual conflict)」。理論上,所有有性生殖的生物都有機會產生,不過以常理判斷,即使性別衝突存在,時間久了應該也會演化出解決之道;而無法解決兩性互相傷害的生物,大概早已自滅了。

同一基因在兩性間的性別衝突該如何解決?最近一項研究詳細探討了一種解決之道:基因複製。

阿波羅與阿特米絲基因的排列順序。圖/取自 ref 1

阿特米絲與阿波羅

研究對象是最芭樂的黃果蠅(Drosophila melanogaster),不論垃圾桶或實驗室都很常見。黃果蠅的體染色體上有 2 個序列非常相似,以串聯排列的基因,論文將其取名為「阿特米絲(Artemis)」與「阿波羅(Apollo)」。[1]

基因的名號來自希臘神話中一對知名的姐弟。他們仙力強大、位高權重:姊姊是管理月亮的月神,弟弟是掌握太陽的太陽神。姐弟出身也十分尊貴:爸爸是宙斯,媽媽是勒托(Leto)。(阿特米絲就是羅馬神話中的戴安娜 Diana,或許知名度更高)。

古希臘形象雕像版的一家人,由左至右:爸爸宙斯、媽媽勒托、弟弟阿波羅、姊姊阿特米絲。圖/取自 Ancient History Encyclopedia

世界上有那麼多基因,為什麼研究它們?這兩個基因序列相似,意謂它們是關係密切的同源基因,而黃果蠅的近親,卻都只有一個基因;表示黃果蠅是在與近親分家以後,才由於基因複製而形成兩個基因。進一步研究發現,這兩個基因與生殖細胞的製造有關,而且兩性有別。

一個可以用,兩個會更好

黃果蠅的近親物種,如擬黃果蠅(Drosophila simulans)、塞席爾果蠅(Drosophila sechellia)都只有一個基因,此一基因會分別在女生的卵巢,與男生的睪丸表現。配備姐弟基因的黃果蠅,阿特米絲與阿波羅的表現模式不同,阿波羅會在睪丸,阿特米絲則於卵巢大量表現。

兩個性別,不同物種,各組織的基因表現高低。圖/取自 ref 1

假如把黃果蠅的阿波羅基因,用 RNA干擾抑制表現,或是用 CRISPR-Cas9 基因改造直接消滅掉,能長大成蠅的男生比例將下降超過 20%,而且還會不孕,沒辦法傳宗接代。相對的,用同樣的方法處理阿特米絲,雖然長大成蠅的女生比例不變,卻也會通通不孕。

進一步的實驗發現,缺乏阿波羅的男生之所以不孕,理由是精子無法正常發育成形;而沒有阿特米絲,無法生育的女生,則沒有辦法製造正確的卵子。由細胞狀態看來,這兩個基因的功能是參與細胞骨架作用,進而影響精子或卵子的生成,所以沒有它們的果蠅,做不出正常的生殖細胞,也就無法繁衍。

上述結果,很符合演化學家對基因複製的想像。以吃便當舉例,「一個便當吃不飽,你可以吃兩個」,只有一個便當吃,不會餓死卻吃不飽,假如負擔得起兩個便當,不但不會餓死還能吃飽,當然比只能吃一個更好。基因複製狀況類似,若是一個基因工作繁重,甚至不同任務之間會彼此衝突,那麼複製出另一個基因,兩個基因一同工作,甚至是讓兩個基因分工,獨自專精一部份任務,豈不比只有一個基因忙到鬼打牆來得更好?

用同源基因建構的基因關係樹,和其他同源基因相比,黃果蠅的阿特米絲與阿波羅,彼此間更加接近。圖/取自 ref 1

在黃果蠅近親中,沒有阿特米絲、也沒有阿波羅,只有一個基因,而這一個基因要替女生製造卵子,還要替男生製作精子。黃果蠅卻有了兩個基因,其中一個專門製造卵子,另一個製作精子。演化上,把本來一個基因的工作拆成兩個,專業分工是否有優勢?由所有黃果蠅族群皆配備阿特米絲與阿波羅看來,擁有兩個基因,應該的確比只有一個更好。

女生、男生,為什麼要互相傷害?

不過,事情沒這麼單純。阿特米絲參與卵子製造,所以沒有阿特米絲的女果蠅會不孕,男果蠅照理來說不受影響;可是實驗結果讓人吃驚,沒有阿特米絲的男果蠅,生育的後代竟然比本來更多!而阿波羅也是一樣,沒有阿波羅的男生會不孕,女生卻也能生下更多寶寶,達到多出 15% 之多。

出乎意料,分別替女生與男生辦事的阿特米絲與阿波羅,兩個基因會互相傷害另一個性別。這是很極端的兩性衝突,對女生有利、生殖時必需的基因,反而會傷害男生,反之亦然。

沒有阿波羅與阿特米絲之下,生殖後代的數目。圖/取自 ref 1

為什麼要互相傷害?由 DNA 序列判斷,變成兩個基因以後,阿特米絲改變較少,阿波羅變化較多;因此阿波羅對精子生成不可或缺,阿特米絲不再參與精子,只維持原本製造卵子的任務,應該是新演化的結果。

然而兩個基因的序列仍十分相似,預期與功能有關的關鍵位置也缺乏差異。由表現看來,男生的睪丸中,儘管阿波羅會大量表現,卻仍會製造阿特米絲;而女生的卵巢製造阿特米絲之外,也會表現微量阿波羅。推測是,睪丸中不需要的阿特米絲,會干擾阿波羅在精子發育時的角色,反之亦然。[2]

以上只是公堂上的推論,具體機制仍不清楚,不過可以肯定這對姐弟基因,會用某種方式互相傷害,若是阿特米絲或阿波羅不存在,對男生或女生更為有益。看到這裡或許有讀者感到好奇:假如兩個基因會互相傷害,那麼保持本來一個基因不就沒事了嗎?

看不見傷害,不代表衝突不存在

換個角度看,兩個基因彼此間互相傷害,是兩性衝突所致,可是難道女生和男生共用一個基因時,衝突就不存在?恐怕衝突不但存在,還更加嚴重,只是隱沒於檯面之下,表面不容易看見而已。

本來只有一個基因,複製出另一個基因,再分別演化出性別特化功能。圖/取自 ref 2

同樣一個基因,若是分別替女生與男生服務,必需仰賴不同的調控方式。在其他種果蠅中,只有一個基因卻要執行兩項任務,顯然性別專一的控制不可或缺;男生使用一套男性專屬的調控機制,讓基因在睪丸表現,女生則需要另一套女性限定的調控,於卵巢作用,才能達成讓同一個基因,於兩性分別扮演各自角色的「兩性雙型性(sexual dimorphism)」。

這套女男有別的調控機制,解決兩性衝突的成效應該不差,至少我們能看到,其他果蠅物種都活得好好的。然而當黃果蠅發生傳送器意外(誤),複製出另一個基因以後,似乎就不再需要如此複雜的調控機制了;二號基因接管男生,成為專心製造精子的阿波羅,本來的一號基因繼續參與製作卵子,變成阿特米絲。如此一來,女生和男生即使都配備兩個基因,製造生殖細胞時,卻只需要使用較適合自己的一個。

根據序列差異估計,阿特米絲與阿波羅大約誕生 20 萬年,相當年輕(粗估不見得準確,不過也老不到哪兒去)。或許是因為演化不久,兩者差異很少,還會互相干擾,使得本來看不見的兩性衝突上了檯面。但是對黃果蠅而言,擁有兩個基因應該還是 Z 大於 B,,能舒緩兩性間的衝突,否則我們應該會找到某些黃果蠅族群,走上一個基因的回頭路,而這並沒有發生。

一次、兩次、三次,是趨同演化嗎?

有意思的是,黃果蠅的基因複製並非特例。另一種果蠅 Drosophila willistoni 的這個基因,也由於基因複製變成兩個。而通往 obscura 支系的路上,此一基因也複製一次,使得 obscura 旗下的 Drosophila pseudoobscura 擁有兩個,然後它的近親 Drosophila persimilis 又複製一次,使得這種果蠅配備三個基因。

各種果蠅的親緣關係,以及出現基因複製的支系。圖/取自 ref 1

這幾次果蠅的基因複製,是彼此無關的獨立事件,而且 D. willistoni、D. pseudoobscura、D. persimilis 與黃果蠅的串聯複製(tandem duplication)不同,它們都是反轉錄轉位(retrotransposition),也就是原本基因轉錄表現出的 mRNA,又反轉錄成 DNA 插入基因組另一個位置,造成基因複製。

這三種果蠅中,這些基因是否也參與製造生殖細胞,並沒有直接的實驗證明。不過表現模式卻出奇一致,所有物種都和黃果蠅一樣,其中一個基因在睪丸表現較高,另一個基因在卵巢較多。由此推測,它們在基因複製以後,都經歷了兩性功能的專一性分化。

兩個性別,不同物種,各組織的基因表現高低。圖 ref 1

不管新的基因怎麼誕生,事後全都演化成兩性有別的表現模式,實在很難是巧合。論文認為,這些重複上演的相似發展,佐證以下的論點:此一對生殖細胞發育不可或缺的基因,由於兩性衝突強烈,只要出現另一個複製品,都能很快演化出只專精於某一性別的角色,釋放原本基因的壓力,有效調和兩性之間的衝突。

衝突,無所不在

儘管過往早就知道,兩性有別的表現調控外,基因複製也是解決兩性衝突的一種方法,不過像這回研究般清楚的案例仍不多見。它也帶來許多值得深思之處,例如,每次細胞分裂都要複製一次全套 DNA 序列,很花成本,許多基因都不是必需,沒有它們也不會死掉,為什麼眾多生物要維持那麼龐大的基因組,攜帶那麼多基因?

阿特米絲與阿波羅的案例,大概像是本來只有一間共用廁所,後來多出一間,變成女生和男生各用一間。

為什麼基因組中,同時存在那麼多組功能類似,序列接近的同源基因?演化上不難解釋。多幾個長很像的基因,可以互相備份,即使一個壞掉,也有同類能夠救援。基因複製也能促進演化創新,在一個基因保持原有功能之餘,與其同源的基因還有餘裕開發新的角色。

而這個研究指出,基因複製對解決衝突也很重要。同一個基因分別於兩性作用的兩性衝突,只是其中一種矛盾而已,生物還要面對各式各樣的衝突。同一個基因,在不同細胞組織,如大腦、肝臟、皮膚;在不同成長階段,如果蠅的幼蟲、成體,人類的小孩、成人;在不同外在環境,如酷寒、乾旱、缺氧;勢必也面臨不同的壓力。假如基因複製能舒緩兩性衝突,那麼也會是解決其他情境衝突的辦法之一。

基因組上這麼多基因,記錄著演化史上的利害糾葛,面對種種矛盾與困境,沒有完美解藥,只求生存下去。不過,要是沒有這些衝突交織,恐怕也不會演化出如此多彩多姿的生命世界了。

延伸閱讀:

參考文獻:

  1. VanKuren, N. W., & Long, M. (2018). Gene duplicates resolving sexual conflict rapidly evolved essential gametogenesis functions. Nature ecology & evolution, 1.
  2. Duplication resolves conflict

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

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寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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男性結紮新選擇?防堵精子的 ADAM 水凝膠
胡中行_96
・2022/11/17 ・2652字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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美劇《The Big Bang Theory》第 11 季第 6 集裡,Howard Wolowitz 狼吞虎嚥,深怕術前禁食餓著。旁邊的 Raj Koothrappali 也狂吃紓壓,聲稱為這個拜把兄弟深感焦慮。[1]雖然 Raj 是「看人食米粉,你咧喝燒」,[註1]操心撈過界;但不可諱言,輸精管結紮手術(vasectomy)總是令眾家好漢,聞之色變。實際上,這種侵入性醫療行為,通常無須禁食,[2]事前會打麻醉,術後還有口服止痛藥,[3, 4]理應免於嚴重蛋疼。不過,大家真該想清楚的,是將來不見得能生育的風險。[5]有鑑於「反起反倒」[註2]的人性不容忽視,近來體貼的科學家,發明了一項新科技,賦予男性隨時後悔的權力。

結紮手術會打麻藥,所以不用怕痛。圖/Marco Verch Professional Photographer on Flickr(CC BY 2.0)

傳統與無刀口輸精管結紮術

在進入正題之前,我們先來複習舊有的技術,當作待會兒比較的基礎。男性結紮是為了預防在沒戴保險套的情形下,將精子射進女性體內,使之懷孕。[4]手術步驟的摘要,大致如下:

  1. 從陰莖至陰囊,甚至任何會遮蔽此部位的毛髮都要刮除。[2]
  2. 徹底把下體清洗並消毒乾淨。[2, 6]
  3. 施打局部麻醉。[2, 4, 6](少數選擇全身麻醉的男性,[3]為防範食物從過度放鬆的胃部跑進肺臟,請務必預先禁食。[7]
  4. 如果採取傳統輸精管結紮(incision vasectomy或conventional vasectomy),那麼外科醫師會從陰囊上方二側,分別劃道 1 至 2 公分的切口;若是無刀口輸精管結紮(no-scalpel vasectomy),則僅戳個 1 公分的小孔。[2-4, 8]
  5. 截斷輸精管,即破壞睪丸至尿道,這條精子聯外通路的其中一段。[4, 6]
  6. 用可吸收縫線或膠水收闔傷口;但無刀口的或可省略。[3, 4]
輸精管結紮手術:將輸精管(紅圈處)切斷。圖/K. D. Schroeder on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

ADAM 水凝膠結紮的原理

上述的結紮方法成功率高,術後一般頂多輕微不適,幾天即可恢復正常生活。[2, 3, 6]然而,輸精管的廢存猶如革命建國,套句孫文的話,就是「建設難而破壞易」。[9]重建程序相較複雜,[4]依手法與其他因素而定,結紮逆轉後順利授孕的比率,約為 30% 至 90% 以上,並無百分之百的保障。[10]為此,在美國維吉尼亞的 Contraline 公司,開發出一種名叫「ADAM」的暫時性結紮專利水凝膠,來避免絕育。[11]

有些外科醫師本來就愛在結紮時,跟病人分享音樂,或同步講解流程。[6]這會兒嘗試新科技,要是來首范瑋琪的〈到不了〉,肯定再貼切不過。局部麻醉後,一把狀似熱熔槍的推進器,前端穿過男性陰囊的皮膚,將水凝膠送入輸精管裡。[5]灌進去的 ADAM,如同封堵水管的熱熔膠,阻塞輸精管,「♫不敢漏掉/一絲一毫♫」。[11-13]往後肆無忌憚地無套射精,發散空包彈時,「♫你眼睛會笑/彎成一條橋♫」;因為精子發現「♫終點卻是我/永遠到不了♫」~[12, 13]

據說短短 10 分鐘的手術,效果竟能維持二年,[5]副作用又比現行的結紮方式更小。[11]ADAM 水凝膠會自然降解,和排不出去的精子一樣,都能被身體吸收[3, 11]到期後輸精管恢復通暢,便可以積極增產報國(aka 製造全球人口負擔)。[11]

注射ADAM水凝膠的推進器。圖/Contraline on Twitter

ADAM 水凝膠的未來

2022 年 11 月 11 日,美商 Contraline 公司宣佈,澳洲墨爾本 Epworth Freemasons 醫院的團隊,已經成功地將 ADAM 水凝膠注射到 4 名男性受試者體內。除了於當地繼續努力,他們也計劃在 2023 年稍晚,展開自己國內大規模的臨床試驗。[11, 14]期盼用所得的結果,於 2025 或 2026 年之前,換取美國食品藥物管理局的上市許可。[11]將來一旦商業化,Contraline 還打算推出 1 年或 3 年等不同效期的產品,並與醫療保險公司洽談合作,提供男性消費者負擔得起的多元選擇。[11]倘若哪天在臺灣或您所居住的國家也有此技術,您或您的伴侶會考慮使用嗎?

  

謝辭

平常多半撰寫鑑識相關的死人故事,難得有如此正向的作品。謹以本文獻給長期支持筆者創作的母親 Yun-yu Chen 女士,以及摯友 Chinling Huang 老師。希望二位不會介意,這是針對生理男性的衛教短篇。

備註

  1. 看人食米粉,你咧喝燒:臺語發音 khuànn-lâng-tsia̍h-bí-hún,lí-leh-huah-sio;意思是替別人瞎操心。[15]
  2. 反起反倒:臺語發音 huán-khí-huán-tó;意指出爾反爾、反覆無常。[16]

參考資料

  1. Big Bang Theory Quote 9327’. The Big Bang Theory. (Accessed on 12 NOV 2022)
  2. Vasectomy’. (03 FEB 2022) Cleveland Clinic.
  3. Vasectomy (male sterilisation)’. (18 MAR 2021) U.K. National Health Service.
  4. Stratton KL, Zieve D, et al. (01 JAN 2022) ‘Vasectomy’. Medline Plus.
  5. Brown M. (11 NOV 2022) ‘Male contraceptive being trialled in Melbourne dubbed a game changer by researchers’. ABC News.
  6. Stormont G, Deibert CM. (17 JUL 2022) ‘Vasectomy’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  7. General anesthesia’. (18 DEC 2020) Mayo Clinic.
  8. Australian State Government of Victoria. (08 AUG 2019) ‘Contraception – vasectomy’. Better Health Channel.
  9. 陳春生(2014)〈第二章 孫中山政黨思想之演進〉《政黨論:孫中山政治思想研究(一)》,第21頁;臺灣商務印書館
  10. Vasectomy reversal’. (20 AUG 2021) Mayo Clinic.
  11. Gupta S. (10 NOV 2022) ‘This company is creating a new kind of birth control for men’. Fast Company.
  12. Male Contraceptive Initiative Awards Grant to Contraline null’. (24 JAN 2019) Contraline.
  13. 福茂唱片(02 FEB 2012)「范瑋琪 Christine Fan ─ 到不了(官方版MV)」YouTube.
  14. Contraline Announces First Patients Successfully Implanted in Male Contraceptive Study’. (11 NOV 2022) Contraline.
  15. 許晉彰、盧玉雯「看人食米粉,你咧喝燒」《台灣俗語諺語辭典》,第458頁;五南圖書出版股份有限公司
  16. 反起反倒」(2011)教育部臺灣閩南語常用詞辭典
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)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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天選之人!為什麼地球上只有我們是高智慧生命體?——《人類的旅程》
商業周刊
・2022/10/21 ・2959字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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人類最早的足跡

爬著蜿蜒的山路,前往位於現代以色列的迦密山洞穴,不難想像史前時代這一帶的壯麗環境。

地中海型氣候應是四季宜人,氣溫只會小幅變動。附近青翠的山谷裡,穿山越嶺曲折流過的溪流,應是飲用水的來源。山脈旁的森林應適合狩獵鹿、瞪羚、犀牛、野豬。再向外,在毗連狹長海岸平原及撒馬利亞山脈的開闊荒野地帶,應生長著史前品種的穀物及果樹。四周的溫暖氣候、多樣性生態及生食材料,應使迦密山洞穴成為萬千年來,無數狩獵採集族群的理想家園。

這些古代洞穴,如今是聯合國教科文組織(UNESCO)的人類演化世界遺產,從中挖掘出的遺物確實證明,在數十萬年間,這裡曾有一連串史前人類棲息地,同時智人與尼安德塔人(Neanderthals,譯注:遺跡最早在德國尼安德河谷被發現的史前人類)可能曾經相遇,引人遐思。

1920 年查爾斯.R.奈特( Charles R. Knight )所畫的,想像中的史前人類。 圖/wikimedia

在此地和世上其他遺址的考古發現,顯示遠古及早期現代人類,是緩慢但持續學會新技能,善於用火,打造出越來越精細的刀刃、手斧、黑燧石及石灰石工具,也創作藝術作品。這些文化與技術進步,逐漸成為人類特徵,使我們有別於其他物種,而關鍵的推力之一,是人類腦部的進化。

人腦為什麼能發展得如此特別?

人類的腦部非比尋常:容量大且經壓縮,比所有其他物種的腦部都複雜。人腦的大小在過去六百萬年裡長大三倍,這種變化大都發生於二十至八十萬年前,以智人出現前為主。

在人類歷史的長河中,人腦的能力為何能擴展到如此強大?答案乍看之下或許不言而喻:頭腦發達顯然使人類可以達到地球上沒有其他生物辦得到的安全與繁榮水準。然而,事實真相要錯綜複雜得多。要是像人腦那樣的腦部,真的如此明確有益於生存,那其他物種經過數十億年演化,為何未發展出類似的腦部?

我們暫且來看看其間的差別。以眼部為例,它是沿幾條演化路徑獨立發展。有脊椎動物(兩棲類、鳥類、魚類、哺乳類、爬蟲類)的眼部,頭足類動物(烏賊、章魚、墨魚)的眼部,還有較簡單形式:單眼,見於蜜蜂、蜘蛛、水母、海星等無脊椎動物。這種現象稱為趨同演化(convergent evolution),就是不同物種各自演化出相似的特徵,而非來自共同祖先的既有特徵。眼部之外的例子不勝枚舉,像是昆蟲、鳥類、蝙蝠都有翅膀,魚類(鯊魚)與海生哺乳類(海豚)為適應水下生活而體形類似。

顯然不同物種是各自發展而獲得近似的有利特徵,但是能夠創作文學、哲學、藝術傑作,或發明耕犁、輪子、指南針、印刷機、蒸汽引擎、電報、飛機、網際網路的頭腦,卻是例外。這種頭腦只演化過一次,在人體上。

人腦隨著演化發展與進化。圖/pixabay

這麼強大的腦部,具有明顯的優勢,為何在自然界絕無僅有?

這個謎題的解答,有部分要歸咎於腦部的兩大缺點。一來人腦需消耗龐大能量。它只占人體二%的重量,卻要消耗二○%的能量。其次人腦很大,使新生兒頭部很難通過產道。因此比其他動物的腦部,人腦更壓縮或更「褶皺」,並且人類嬰兒出生時,腦子只有「半熟」,需要好多年的微調才能成熟。

所以人類嬰兒無生活能力:許多動物的幼兒出生後不久就會走路,也很快就能自己覓食,人類卻需要兩年時間才能穩穩地走路,至於物質上自給自足,還要很多年。既然有這些缺點,那當初是什麼因素導致人腦的發展?

研究者曾認為,或許有數種力量共同促成這一過程。

生態假說(ecological hypothesis)主張,人腦是出於人類暴露在環境挑戰下而進化。當氣候起伏不定,附近動物的數量隨之增減,腦部較發達的史前人類更能夠找到新的食物來源,設計捕獵採集策略,發展烹煮及儲存技術,使他們在棲息地生態條件不斷變動下依舊能夠生存並興旺。

反之,社會假說(social hypothesis)主張,在複雜的社會結構中日益需要合作、競爭、交易,這促成更精進的腦部,才更有能力去理解他人的動機,預期他人的反應,於是成為演化優勢。同理,能夠說服、操弄、恭維、敘述、娛人,這些都有利於個人社會地位,也有它本身的好處:刺激大腦發展及說話、論述能力。

文化假說(cultural hypothesis)則強調人類吸收及儲存資訊的能力,使資訊能夠代代相傳。依此觀點,人腦的獨特優勢之一是能夠有效率地學習他人經驗,養成有利的習慣與偏好,不必仰賴緩慢許多的生物適應過程,即可促進在各種環境下存活。換言之,人類嬰兒雖然身體上無能為力,但是頭腦裡備有獨特的學習能力,包括能夠領會及保留,曾幫助祖先存活、也將協助後代興盛的行為規範,那就是文化。

另一種可能進一步推動腦部發展的機制,是性選擇(sexual selection)。即使對腦部本身沒有明顯的演化優勢,但人類也許形成了對頭腦較發達的配偶的偏好。這些先進的頭腦或許具有對保護及養育子女很重要的隱形特質,有意找這種配偶的人,從可辨認的特徵像是智慧、口才、思慮敏捷或幽默感,能夠推斷出這些特質。

科技進步下越來越聰明的大腦!

人類獨有的進步以人腦進化為主要推力,尤其在於它有助於帶來技術進步:以日益精進的方式,把周遭自然物質及資源轉為我們所用。技術進步又塑造繼起的演化過程,使人類得以更成功的適應不斷變動的環境,從而進一步推動新科技及加以利用。這種重複且具強化作用的機制引導著科技加速向前邁進。

隨著技術進步大腦也更快速發展。圖/pixabay

尤其有人主張,越來越熟諳用火的早期人類開始烹煮食物,因而減少咀嚼和消化所需的能量,以致熱量充裕,並空出原本由顎骨和肌肉占據的頭顱空間,更加刺激腦部成長。這種良性循環或許促進烹飪技術更多創新,繼而又使腦部進一步成長。

不過腦部並非人類與其他哺乳類唯一有別的器官。人的手也是其一。與腦合作的雙手,也在一定程度上為回應技術而演化,尤其受益於製作及使用狩獵工具、針、烹飪器皿。

特別當人類長於雕刻石頭、製作木矛等技術時,能夠強力使用並正確加以改良的人,存活的可能性就增加。擅長狩獵的人能夠更可靠地養家活口,扶養更多子女長大成人。相關技能的世代傳承,使人口中能幹的獵人比例增加。再來,進一步創新的好處,如更堅硬的矛和後來更強的弓、更尖的箭等,又提高狩獵技藝的演進優勢。

類似性質的正面回饋循環,見於整個人類歷史:環境變遷與技術創新,促進人口成長,引發人類去適應變化中的棲息地和新工具,這些適應增強人類操縱環境、創造新技術的能力。在後面會看到,這種循環是理解人類歷程,解開成長謎團的關鍵。

———本書摘自《人類的旅程》,2022 年 10 月,商業周刊,未經同意請勿轉載

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