来源：天大神经工程

摘要：我们人类的远祖——著名的阿法南方古猿Lucy生活在三至四百万年前，身体构造介于现代人类与动物之间。

我们人类的远祖——著名的阿法南方古猿Lucy生活在三至四百万年前，身体构造介于现代人类与动物之间。南方古猿的盆骨及股骨与人类相似，阿法南方古猿可以像人类一样直立行走。但它们与人类有一个重大的差异悬殊：阿法南方古猿的大脑连人类的三分之一都不到。

人类在进化领域最大的难题之一就是：Lucy那种早期的小容量大脑如何一步步地演变成我们现在这种聪明伶俐、善于交际的大脑？

发达的脑部是人类标志性特征。人脑是动物王国中最复杂的器官，甚至有科学家称它是“宇宙中最复杂的物件”。

相对于人的体型，人脑的大小令人出乎意料。为何进化过程青睐如此大的脑部？若能解答这个问题，人类学领域的头号难题或许也能得到启发：人类存在意味着什么，人类的独特之处在哪里？

围绕人脑为何如此之大，目前存在若干假说：可能是为了克服艰难的生存环境，也可能为了应对错综复杂的社会生活，因为群居状态下，生存下去的机率是最高的。

在我们的进化中，上述及其他理论可能都扮演了一定的角色，但我们并不了解这些因素的先后与轻重。最近发表于《Nature》期刊的一篇论文告诉我们，科学家正在探索全新的解题思路。

人脑为何这么大的三种理论说

首先，为什么要关心这个问题？有都有了，怎么来的重要吗？

一个答案是：理解人脑进化或有助于我们理解人脑的工作原理，苏格兰圣安德鲁斯大学的进化生物学家毛里西奥·弗雷罗（Mauricio Forero）如是说。

“想理解赛车如何工作，省时省力的办法是阅读设计师笔记，”《Nature》杂志那篇论文的第一作者弗雷罗说。“而要理解大脑是如何运作的，先去理解它的设计同样也是为了省时省力。”理解人脑的设计就意味着理解作用于它的自然选择力。

迄今为止，围绕人脑为何进化到如此之大，进化人类学家提供了三大解释：

 ⑴ 环境解释 ：生存挑战。诸如寻找食物、猎捕动物或记忆食物来源等，更倾向于选择发达的大脑。

 ⑵ 社会解释 ：与他人互动，无论是来自合作还是竞争的选择压力，都青睐脑部足够发达、能预料他人行动的人。

 ⑶ 文化解释 ：谁能将长久记忆知识积累，并将其传授给他人，谁繁衍后代的机会就越大。烹饪或是其中一个文化因素。生物人类学家理查德∙兰厄姆（Richard Wrangham）在2009年出版的《生火：烹饪造就人类》（Catching Fire）一书中提出，一旦学会烹饪食物，我们就能获取更容易消化吸收的卡路里，从而有了脑部发展的多余能量与时间。

三个因素都可能扮演了一定的角色，并相互影响。但这些因素的配比必须恰好到处，才能创造出我们所知的人脑。举个例子，若自然选择青睐高度合作能力，其结果就会是小巧的人脑。不妨这样想：你若高度依赖他人，就不需要如何用脑。合作力惊人的蚂蚁的脑部就不怎么发达。蜜蜂也类似。

另外，有得必有失，发达的脑部涉及到一大缺陷：需要大量燃料。如今，身体代谢活动产生的能量中，20%要供给脑部。

“人脑是奢侈的组织，非常耗能，”马克斯·普朗克研究所进化人类学部门的进化人类学家西蒙·纽鲍尔（Simon Neubauer）说。“肯定有一种利益驱使着这个过程。”

只要选择压力稍有不同，人脑就可能走上另一条进化道路：将这些能量用于繁衍，或将性成熟年龄提前，或发展出更加壮硕的体格。但我们都没有，只进化出一个超级耗能的脑。那么，我们又怎么知道，在这一过程中，哪个因素是最重要的呢？

弗雷罗论文：环境因素或大于社会因素

通常，人们会从相关性研究的角度，探索“人脑为什么这么大”。人类学家和生物学家研究不同物种的脑，试图推断这样一个问题：动物的脑增大之后，哪些行为改变成为可能？比如，在很多灵长类动物中，社会学习与更大的脑容量呈现出相关性。

爱因斯坦的大脑就异于常人

这种研究方法略显杂乱，而且难以得出板上钉钉的结论。人类进化没法用实验验证，毕竟你不可能把一群人流放到环境压力各不相同的孤岛上，观察他们如何进化。

于是，弗雷罗和论文合著者们将目光投向了数学。他们建立计算机模型，模拟出人类进化的不同假设情境：一种是所有选择压力都源于自然环境，一种是所有选择压力都来自社会生活。他们暂未给文化情境建模，但希望在将来的研究中进一步展开。该模型考量了相对于身体其他部位，脑部不断增大的代谢福利与代价。然后运行程序，试图解答一个问题：这些因素如何搭配，才会形成今天的人脑？

自然环境最能解释人脑的大小。自然环境的挑战，以及影响相对较轻的群居生活的挑战，导致人类脑容量迅速扩张。说不定，人类很大一部分进化都发生在非洲的稀树草原上，相对于森林，那里的食物和水更加难以获取。人类还得开动脑筋，躲避酷热。

但问题依然存在。“如果我们发现，艰难的自然环境使人脑进化得越来越大，这就引出一个问题：为什么只有人类如此？其他物种就没有这样？”弗雷罗说。

许许多多的物种都生活在艰难的自然环境中，有的甚至适应了漆黑的洞穴，但从未进化到用智能手机订披萨的程度。

也许，这就是文化中学习与传授知识的能力，可以发挥作用的地方。在艰难环境下，若能积累有关环境的知识，生存下去也变得容易很多。

这并不是说，社会因素并不起作用。毕竟，人类是高度社会化、热爱群居的动物。这可能也是进化的结果。至少很难想象，在不培养社会合作的基础上，你该如何分享文化知识。

人脑为什么这么大的终极答案

这一模型可得出的结论是很有限的，华盛顿大学医学院比较神经生物学家艾米·鲍恩费尔德（Amy Bauernfeind）说。模型永远是现实的简化。它能通过数学方式，判断相关假设是否合理，但并非对进化本身的直接观察，因此很难得出明确结论。

实际上，在人脑的进化历程中，很多因素彼此密不可分。挑战重重的自然环境和刺激智力的社会生活，究竟哪个对进化更加重要？这个问题本身就过于简单化了，在东南路易斯安那大学研究心理进化的马修·罗萨诺（Mattew Rossano）说。

罗萨诺分析：所有因素相互反馈，为征服自然环境而学习制作新工具，就会导致饮食的改变，影响到脑的进化，进而波及妊娠和分娩。由此产生的社会影响又增加了社会的复杂性，这种复杂性又能影响人脑进化，使人类能掌握更高深的技能，这也意味着工具愈加复杂。复杂的工具带来饮食的进一步改变，合作狩猎形式诞生，而这又是一种社会改变……

不过，人脑的进化如此难以建模，这说明了一个耐人寻味的事实：人脑是在特定的进化条件下走到这一步的。人类的智力不是给定的，而是源于一个错综复杂的过程，这个过程本可以有很多不同的结果。若能理解塑造人脑的力量，有朝一日，我们或能更进一步，理解人类智力是多么罕见，也许不仅在地球上，可能更广阔的宇宙中都是如此。

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