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巴瑤人x脾臟x基因變異:讓真人版水行俠潛水很久的秘密是?

寒波_96
・2018/04/26 ・3386字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 568 ・九年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

人類雖然原產於熱帶的非洲陸地,不過經過幾萬年演化後,也適應了許多極端環境;酷寒的極區、缺氧的高海拔、熱死人的沙漠、大洋上資源匱乏的島嶼,都有人類的蹤影。有些適應是靠撐裝備,算是與文化有關,有時候則是靠遺傳基因的幫助。

其中一種需要克服的極端環境便是缺氧(hypoxia);人類克服缺氧環境的生理適應,過去相關遺傳研究,多數集中在居住於高海拔的族群,像是青藏高原、安地斯山區、衣索比亞高原等等。而最近卻有論文深入調查另一群面臨不同缺氧問題的族群,並且得到相當驚人的結果。

住在馬來西亞的巴瑤人。圖/取自 livingnomads

他們就是世居東南亞水域,有「海洋遊牧民族(Sea Nomads)」之稱的巴瑤人(Bajau),而他們碰到的缺氧問題,發生在長時間潛水、閉氣的時候。[1]

巴瑤人-人人都是水行俠

巴瑤人高度仰賴海洋維生,需要潛水採集資源;這裡的潛水和鄉民的「潛水」不同,是真的閉氣潛入海中的那種。巴瑤人以不攜帶水下供氧設備、僅靠調整呼吸和屏息進行的「自由潛水」的方式,每天在海中工作好幾個小時,且深度可超過 70 公尺。海洋遊牧民族真不是浪得虛名啊!

超級英雄水行俠(Aquaman)所擁有的能力之一便是在水下呼吸。source:IMDb

巴瑤人如水行俠般驚人的閉氣與潛水能力,當然與其生活方式、文化和訓練有關。不過,是否有遺傳因素涉及其中呢?本來在東南亞研究珊瑚,因故得知這群水行俠的博士生 Melissa Ilardo 好奇這個問題解答,並決定投入其中 [2]。她從印尼的蘇拉威西,Jaya Bakti 村蒐集 59 位巴瑤人的樣本(不過其中有 16 位是近親,因此只有 43 人用於後續分析)。

想研究演化適應,找到合適的比較對象相當重要,而且最好是血緣相當接近,生活方式卻不一樣的近親。住在附近 Koyoan 村,靠種田維生的農夫族群沙魯安人(Saluan),34 人因此成為取樣比較的對象(也有一位因為是近親而被排除,只有 33 人用於後續分析)。

測量胰臟大小。圖/取自新聞稿〈 Enlarged spleen key to diving endurance of Indonesian ‘sea nomads’

巴瑤人與沙魯安人都是南島語族,和周遭族群相比,兩者的血緣十分接近,估計分家 1600 年左右。一千多年對人類來說演化上並不算久,天擇真的來得及大顯身手,在 DNA 上留下看得見的痕跡嗎?

天生脾臟大

潛水與許多生理因素有關,其中之一便是脾臟。自由潛水的關鍵在閉氣,潛的愈久、就需要閉愈久的氣;血液中氧氣由紅血球攜帶,而脾臟能存放紅血球,脾臟越大就能放越多紅血球,因此脾臟的大小與潛水能力有關。

測量發現,不論巴瑤人或沙魯安人,個體間脾臟容量的差異都不小。然而脾臟較大的巴瑤人,在族群中所占比例更高,巴瑤人脾臟容量介於 50 到 270 立方公分,平均約 160立方公分;沙魯安人則介於 50 到 170 立方公分,平均只有 100 多立方公分。

巴瑤人的脾臟容量,顯著比近親沙魯安人更大。圖/取自 ref 1

再加上年齡、體型等因素一同考量後,可以判斷比起親戚沙魯安人,巴瑤人確實配備更大的脾臟,而且與是否潛水無關(也有不潛水的巴瑤人),表示脾臟差異很可能是先天遺傳所致。

要如何尋找影響潛水適應的基因?接下來的分析分為兩個階段,第一階段先比較不同的族群,尋找巴瑤人族群中,與適應相關的遺傳變異。第二階段再比較同為巴瑤人,深入分析不同個體的遺傳變異,對脾臟容量的影響。

巴瑤人的脾臟容量,顯著比近親沙魯安人更大。圖/wiki

內建優化潛水能力的基因們

比較了巴瑤人、沙魯安人以及輔助判斷的中國漢人後,巴瑤族群基因組上共偵測到 25 處 DNA 變異,顯示或許曾受過天擇的跡象。巴瑤人很會潛水,不過他們的遺傳適應,也可能受到疾病等因素影響,未必通通都要與潛水有關。

巴瑤人 25 個可能與適應有關的遺傳變異。圖/取自 ref 1

即使如此,仍有幾個基因看來會影響潛水能力,其中之一是 BDKRB2(全名 Bradykinin receptor B2);此一基因與氧氣運輸量有關,也是之前已知,唯一與人類潛水反應有關的基因。

還有個基因 FAM178B(論文只有縮寫,全名可能是太長忘記了:Family With Sequence Similarity 178 Member B),與調節血液 pH值有關。巴瑤人此一基因的版本並非智人原產,而是源自滅絕數萬年的丹尼索瓦人。過去這方面最出名的案例,是幫助圖博人祖先適應青藏高原的 EPAS1 基因;很有意思,幾萬年前丹尼索瓦人與智人祖先情慾交流後,留下的遠古基因遺產,輾轉流入兩處智人族群,分別用兩種不同的方式,協助智人克服缺氧逆境。[3]

與脾臟變大有關的是 PDE10A 基因(全名 Phosphodiesterase 10A )。之前知道它與平滑肌收縮有關,但是沒有任何研究指出會影響脾臟生長。這回儘管也沒有實際上的實驗證據,論文卻提出超多統計分析,支持 PDE10A 基因會影響脾臟大小。

潛水維生的巴瑤人,與務農的沙魯安人,由於 PDE10A 基因差異導致脾臟大小不同。圖/取自 ref 1

甲狀腺素增加,脾臟更大

統計分析超多,有興趣的讀者請自行深入閱讀。簡單來說,PDE10A 基因上的變異 rs3008052,與巴瑤人的脾臟容量顯著相關,配備此一變異的巴瑤人脾臟更大。此一變異會影響 PDE10A 基因的表現,而它又與另一個變異 rs3008049 連鎖,根據醫學資料庫(雖然主要是歐洲族群的資料庫,不過將就將就),這些 PDE10A 基因上的變異,與甲狀腺功能減退症(hypothyroidism)有關。

配備 PDE10A 基因上變異 rs3008052 的巴瑤人,脾臟容量顯著更大。圖/取自 ref 1

等等,不是在講脾臟嗎?怎麼又歪到甲狀腺!脾臟和甲狀腺有什麼關聯?由於 PDE10A 會在甲狀腺表現,論文推論這會導致甲狀腺素升高,進而使脾臟長得更大。佐證是老鼠的研究中,曾觀察到甲狀腺素與脾臟生長有關,而且假如老鼠脾臟較小,注射甲狀腺素也能讓脾臟長大。

儘管欠缺人類的相關資訊,但論文表示 PDE10A 基因表現改變,讓甲狀腺素分泌升高,間接影響脾臟大小是有可能的。

天擇一千年

住在馬來西亞的巴瑤人居家環境。圖/取自 livingnomads

不過 PDE10A 基因的變異 rs3008049 並非巴瑤人獨享,其他族群也有配備;分佈頻率是巴瑤人 37.1%、沙魯安人 6.7%、中國漢人 3.0%。而另一個 BDKRB2 基因的變異 rs7158863,頻率是巴瑤人 18.3%,其他族群則不到 1%。

由此看來,這兩個涉及巴瑤人潛水能力的遺傳適應,本來就存在於祖先族群之中,只是當時以低頻率存在,應該沒什麼生存優勢。後來隨著生活方式改變,潛水成為巴瑤人關鍵的謀生技能,而有了發揮空間,這才漸漸增加了配備頻率。這樣的變化非常可能只發生了一千多年而已;這麼短的時間,天擇已足以留下可觀的影響力。

過去人類演化研究,找到過不少牽涉遺傳適應的基因,不過並沒有與潛水相關的主題。這回針對印尼南島語族,仰賴自由潛水維生的巴瑤人研究發現,天擇造成他們脾臟變大、能閉氣更久、克服水底缺氧的逆境。

佛系潛水……不存在!

最後也要提醒各位,不要把先天基因優勢想得太厲害。巴瑤人確實配備一些有利潛水,旁人少有的基因變異,但是他們也不是一出生就有在水中閉氣的超能力,仍需要持續學習。

佛系潛水,並不存在於這個世界。

延伸閱讀:

參考文獻:

  • 1. Ilardo, M. A., Moltke, I., Korneliussen, T. S., Cheng, J., Stern, A. J., Racimo, F., … & van den Munckhof, I. C. (2018). Physiological and Genetic Adaptations to Diving in Sea Nomads. Cell, 173(3), 569-580.
  • 2. Indonesian divers have evolved bigger spleens to hunt underwater
  • 3. Huerta-Sánchez, E., Jin, X., Bianba, Z., Peter, B. M., Vinckenbosch, N., Liang, Y., … & Wang, B. (2014). Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA. Nature, 512(7513), 194-197.

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
178 篇文章 ・ 704 位粉絲
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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精神個案系列:上吊會得甲狀腺炎?!
胡中行_96
・2023/01/05 ・2009字 ・閱讀時間約 4 分鐘

二年前,男友戀上別的女人。她從此自卑。埋首工作、約友聚會等自我分心(self-distraction)的技巧,助效短暫。她不時在凌晨醒來,精神渙散,覺得自己一文不值。四個月前開始自殘,某回還猛地戳刺右大腿。上週,減少社交,不願多做解釋,又拒絕尋求專業協助。她深感自己需要的是休息,是永遠脫離生活的困境。[1]

女子自殺未遂,然後就被送去有逾百年歷史,全國最大的醫療機構──菲律賓總醫院(Philippine General Hospital)。[1, 2]

自殺防治諮詢:
衛生福利部安心專線-1925
全臺生命線協談專線-1995
張老師專線-1980

菲律賓總醫院。圖/Patrickroque01 on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

重度憂鬱症

重度憂鬱症(major depressive disorder)的症狀,包括:長期心情低落、睡眠障礙、注意力不集中、食慾改變、自殺傾向、動力或興致盡失、感到罪惡或毫無價值,以及躁動或精神性運動遲緩等。[3]女子符合數項,醫師也開立抗憂鬱劑escitalopram和抗精神病藥物aripiprazole。不過,為了排除會干擾情緒的其他肇因,就幫她抽了些血,稍做確認。[1]

甲狀腺機能

甲狀腺機能低下(hypothyroidism)的病人,容易疲憊、抑鬱、怕冷、月經紊亂、體重增加、髮膚乾燥、心跳緩慢、肌肉與關節疼痛;其中有些毛病神似憂鬱症。[1, 4]然而,這名女子的驗血結果相反,竟有甲狀腺機能亢進(hyperthyroidism)的跡象。可是她又表示,不曾顫抖、呼吸困難、體重減輕、眼球凸出、甲狀腺腫大,也沒有病毒感染或相關家族病史。此外,連心悸心跳過速,都是這次就醫時才出現。[1]

困惑的精神醫師找來內分泌科,一起評估女子的甲狀腺功能。他們推測這些變化,或許與自殺的方式有關。[1]

左:正常的甲狀腺;中:甲狀腺機能亢進;右:甲狀腺機能低下。圖/Servier Medical Art on AJKD Blog(CC BY 3.0)

上吊自殺

雙腳略微離地,女子的身體從高處垂懸。事發當天,母親驚見此景,趕忙剪斷繩索,任其落下。送抵急診時,女子意識清醒,心悸、心跳過速、頸部勒傷、左腳撕裂、左耳出血,左太陽穴則因落地衝撞而血腫。(頸傷特寫,請慎入。)電腦斷層掃描更顯示顱內出血、腦水腫,以及顳骨骨折。[1]

綠色區塊為顳骨的位置。圖/Anatomography on Wikimedia Commons(CC BY-SA 2.1 JP)

甲狀腺掃描

過度緊張和受傷疼痛,所導致的心悸與心跳過速,多少能靠抗焦慮劑及止痛劑舒緩。偏偏在女子身上,不怎麼奏效。前述的甲狀腺功能檢測報告出爐後,內分泌科在她入院的第六天,進行甲狀腺掃描(thyroid scan)。[1]當鎝同位素(Tc-99m)的放射性示蹤劑,經由口服或靜脈注射進入人體。再用醫療影像攝影機,捕捉其所釋出的伽馬射線(gamma rays),就能展現甲狀腺的情形。此技術亦可用在腦、心、肺、腎、肝、膽、脾等其他器官上。[5]

另外,醫療團隊還測量女子的促甲狀腺激素受器抗體(thyrotropin receptor antibody)濃度,以排除會製造過多甲狀腺素的自體免疫疾病──葛瑞夫茲氏病(Grave’s disease)。總之,費了一番功夫後,終於診斷出她是罹患創傷性甲狀腺炎(trauma-induced thyroiditis)。[1]

創傷性甲狀腺炎

有別於感染、手術和停用藥物等常見原因;女子可能是在上吊時,物理性地傷害到甲狀腺,觸發創傷性甲狀腺炎。她的甲狀腺素從破裂的地方外漏,造成某些甲狀腺機能亢進的症狀。這種內分泌的異常,快則幾小時,慢可至受傷 8 週後才浮現。由於醫師認為沒有使用抗甲狀腺藥物的必要,所以僅開了名為propranolol非選擇性 β 腎上腺素受器阻斷劑(nonselective beta-adrenoreceptor antagonist),來對付心悸和心跳過速的問題。[1, 6]所謂的非選擇性,就是能阻斷腎上腺素和正腎上腺素,對 β-1 和 β-2 兩種受器的刺激。在避免心臟疲於奔命的同時;對呼吸功能脆弱的病患,也有惡化病情的風險。[6]

這名菲律賓女子身心狀況穩定後出院,並持續接受心理治療與心理教育。才過一個月,便順利返回職場。精神科醫師經過她的書面同意,拿故事去投稿期刊,呼籲救治上吊自殺未遂的病患時,要注意頸部受傷對甲狀腺的影響。[1]

  

參考資料

  1. Peralta PMA, Yu JRT, Hernandez EF, et al. (2022) ‘Acute Thyroiditis in a Patient with Neck Trauma’. Case Reports in Psychiatry, 6126254.
  2. University of the Philippines. ‘About Us’. Philippine General Hospital. (Accessed on 22 DEC 2022)
  3. Bains N, Abdijadid S. (01 JUN 2022) ‘Major Depressive Disorder’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  4. U.S. National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases. (MAR 2021) ‘Hypothyroidism (Underactive Thyroid)’. U.S. National Institutes of Health.
  5. Kane SM, Davis DD. (19 SEP 2022) ‘Technetium-99m’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  6. Shahrokhi M, Gupta V. (08 MAY 2022) ‘Propranolol’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.

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為什麼花錢買票看贗品?每分鐘都有一位傻 B 誕生
寒波_96
・2022/11/18 ・2454字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

造假是人類複雜心智的一大產物,歷史上各式各樣的作假、贗品層出不窮。作家 Kristine De Abreu 在 ExplorersWeb 網站的文章[參考資料1],整理歷史上的 6 起贗品案例,時過境遷後回顧,這些造假頗有趣味。

龐貝石碑

6 起案例最早的是龐貝石碑。這個「龐貝」不是義大利那個龐貝城,在紐約。公元 1820 年有人找到一塊石碑,上頭有看似陌生的圖像、文字,但是無人能釐清來歷。此後衍生出不少相關的假說與討論。

1894 年,工程師史威特(John Edison Sweet)出面宣稱那是他叔叔的惡作劇。這類藍色窗簾的案例十分普通,也很常見。

龐貝石碑,現在擺在當地的地方小博物館展示。圖/參考資料1

卡迪夫巨人

1868 年,當時某些基督教信徒根據「創世記」,主張世界上曾經有巨人漫步。美國的無神論者胡爾(George Hull)設局惡搞,製作石頭巨人誆騙信徒,希望藉此證明他們是一群盲信的傻B。

惡搞產品身高 3 公尺,重 1350 公斤,成本 2600 美金(約現在的 54000 元)。本來想運到墨西哥,但是太重,最後埋在紐約的卡迪夫親戚家,1869 年「發現」後被稱為卡迪夫巨人(Cardiff Giant)。

假巨人騙到一些人,不過也很快被識破。後來有人以 23000 美金收購(約現在的 50 萬元)。不論當初意圖是否達到,胡爾都大撈一筆。

當時有位東搞西搞的掮客……沒禮貌,是知名經紀人巴納姆(P.T Barnum) 想買卻被拒絕。於是巴納姆也製作自己的巨人,還宣稱那才是真正的假貨 XDDD

假巨人當時興起一股熱潮,許多觀眾付費參觀。對於這些花錢看假貨的觀眾,有人表示:「每分鐘都有一位傻 B 誕生(There’s a sucker born every minute)」。這句流傳頗廣的話,到底是誰講的其實沒有定論,不過江湖傳言就是巴納姆自己。

卡迪夫巨人 1869 年的照片。圖/New York State Historical Association Library

伊特拉斯坎勇士雕像

美國的里卡狄兄弟(Pio Riccardi 和 Alfonso Riccardi)與其兒子們,有一門獨特的家族事業:偽造雕像。他們在 1915 到 1918 年製作 3 具 2 公尺高的伊特拉斯坎勇士雕像(Etruscan Terracotta Warriors),並成功賣給紐約的大都會博物館。

伊特拉斯坎文化位於義大利,年代早於羅馬帝國,歷史應該超過 2000 年,可是雕像狀態太好,有人懷疑是假的。1960 年代費歐拉凡提(Alfredo Fioravanti)出面承認,他當初協助兩兄弟造假。

一群當年世界頂尖的專家,散發滿身的權威感,架勢十足地檢視皮爾當人,卻沒人察覺這批「化石」是徹徹底底的偽物。圖/John Cooke 作於 1915 年

皮爾當人

前幾起贗品案都無傷大雅,但是皮爾當人(Piltdown Man)深深地傷害學術。它可謂人類演化研究史上,最大的造假醜聞。

1912 年,名字和達爾文(Charles Darwin)有點像的英國業餘研究者道森(Charles Dawson)宣稱,在薩塞克斯發現古人類的化石,引發一陣轟動。他在 1915 年又宣布找到化石,這批化石後來合稱「皮爾當人」。

當時一些學者認為,皮爾當人可以填補演化史上,人與猿的缺失環節。英國出土的化石,也支持大英帝國在人類演化史上的地位。業餘人士道森一心想躋身上流,加入英國皇家學會,最終卻沒有如願,在 1916 年去世。

一直有人懷疑皮爾當人的真實性。終於在 1953 年證實皮爾當人分別具有人與猿的特徵,根本是因為皮爾當人不是一個人,而是由猿和人的骨頭拼裝而成。

偽造的伽利略手稿。圖/密西根大學

伽利略手稿

美國的密西根大學 1934 年購入一份「伽利略手稿」,據說是伽利略本人 1609 年的手筆。造假兼打假專家威爾丁(Nick Wilding)在 2022 年 8 月證實,那是假的。決定性的證據來自紙張上的 BMO 水印,它要等到 1770 年才出現,遠遠晚於伽利略的年代。

推測這份假貨來自造假名人尼可查(Tobia Nicotra),他在 1930 年代復刻哥倫布、莫札特、林肯等等名人,製作超過 600 件贗品。

偽造的維京人文蘭地圖。圖/耶魯大學

維京人的文蘭地圖

有些贗品花費數十年破解,有些則一開始就知道是假的,後來再漸漸補足證據。就像某些偵探故事,一開始就知道誰是兇手,後來才釐清作案過程,可謂證明題。

美國的耶魯大學 1960 年代取得一份 15 世紀地圖,上頭繪有文蘭(Vinland),也就是維京人在美洲的殖民地。幾乎一開始就判斷這份地圖是假的,不過做證明題也有意思,圍繞其衍伸出有趣的議題。現在知道,此圖字體不符合年代以外,使用墨水含有天然的鈦,證實這是晚於 1920 年代的字跡。

至於維京人是否曾經抵達美洲?1960 年代在這份贗品地圖出現不久後,考古學家於加拿大東北部的紐芬蘭,尋獲蘭塞奧茲牧草地遺址(L’Anse aux Meadows),證實維京人確實在美洲留下足跡。只是文蘭在哪裡,仍是謎題。

參考資料

  1. Why Did They Do It? Six Archaeological Forgeries and the People Behind Them
  2. Analysis unlocks secret of the Vinland Map — it’s a fake

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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

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