明天去圖書館看書,還是約朋友吃飯呢?今天晚上去運動,還是看電視?還有現在,是繼續躺著玩手機,還是爬起來辛苦工作一會兒?
每當我們想這想那、猶豫不決的時候,腦子裡就好像有兩個小人在打架。
這個說輕鬆一下吧,別太累,明天再好好奮鬥;那個說不行,你要為以後考慮,眼下不努力,以後有的是苦頭吃。
這是什麼呢?這就是「自由」和「自律」。每天,這兩個傢伙都在影響你的判斷、決定。
在腦科學家看來,這兩個一直在拼殺的小人,在我們的身體裡真的存在,就是基因和大腦。
說起基因和大腦的較量,話就長了,長到什麼程度?不開玩笑,要比人類的歷史長、比恐龍的歷史遠。
《大腦簡史》,主題就是億萬年以來大腦的演進歷史,作者謝伯讓是一位資深的腦科學研究者。
有人說,我們的大腦,和宇宙一樣深刻,我們向外探索了多少宇宙,就向內了解了多少大腦。接下來,就讓作者帶我們去認識認識神奇的大腦吧。
大腦的故事,要從神經細胞開始。神經細胞是如何誕生的?那要追溯到生命之初了。
35億年前,地球上還沒有孕育生命,但已經有了很多有機分子。其中一小部分有機分子踏出了神奇的一步,它們可以自我複製和聚合,我們稱之為複製子。
複製子後來演化成了遺傳物質,地球上的生命就誕生於這一刻。
注意啊,我們描述這個過程,只用了寥寥幾句話。可實際上呢,複製子經過了億萬年的抗爭,才完成了這個任務。
我們可以想像,最初的複製子十分脆弱,它只是一點點有機體。太陽曬它,大風吹它,冰雪凍它,確實,很多複製子就這樣灰飛煙滅了,一點兒痕跡也沒留下。
但極個別的的複製子碰上了奇遇,就像金庸武俠小說描述的那樣,走入絕境的大俠跳下懸崖,不僅沒死還因禍得福,得到了武功秘籍或者撿到了絕世好劍,回頭就成了絕世高手。
那複製子的奇遇是什麼呢?
答案是脂質雙分子層。這是科學家的嚴謹說法,說白了,我們可以理解為水裡的浮油。
運氣好的複製子,碰上了運氣好的浮油,以一種非常運氣的方式,結合在一起。確切地說,浮油把複製子包起來了。
這個動作意義重大,複製子獲得了一層屏障,它安全了不少,抗風險能力大大增加了。
打個比方,以前的複製子一直在裸奔,現在有衣服穿了,而且還不是一般的衣服,堪比金鐘罩和鐵布衫。
從此,複製子有了一個相對穩定的內部環境,不用太擔心風吹日曬。注意,細胞就是這麼誕生的。
從此,生命之旅一帆風順了嗎?當然不是,血淚史才剛剛開始呢!
複製子和脂質雙分子層的結合,並不總是幸福的。有些脂質雙分子層的保護作用太強了,強到什麼程度?
它把複製子緊緊包裹起來,不讓裡面的出去,也不讓外面的進來,複製子就像進了監獄,結局只能是死路一條。
但天無絕人之路,第二次奇遇發生了。
有一小部分脂質雙分子層非常好,像是量身定做的一樣,完全滿足了複製子的要求。
它們相當於複製子的房子,一方面保護了複製子,給它提供了一個舒服的環境,另一方面,房子上有一道堅固的大門。
當危險的東西出現,或者處於強酸強鹼的環境,大門緊閉,履行好保護複製子的職責,當糖分或者其它養料出現,大門主動打開,拼命吸收,保證複製子生存下去。
到現在,細胞的基本形態才算是進化完成了,地球上漸漸出現了簡單的單細胞生物。
這個過程花了多少時間呢?至少一億年。
注意啊,我們的主題是大腦,為什麼嘚啵嘚說了半天細胞呢?別急,這是必要的,細胞鋪墊完了,我們的主角神經細胞才能登場。
單個細胞也可以形成生命,也就是單細胞生物。
說起來有點兒遺憾,生命的最開始,大家並不是其樂融融的,要生存下去,單細胞生物之間必須競爭資源,互相打壓對方。
「天下武功,唯快不破。」生存競爭中,誰的行動迅速,誰就掌握了主動權!
可單細胞生物的速度,實在慢得可以。到什麼程度呢?
當時單細胞生物傳遞信息,主要靠分子擴散。要把消息從細胞頭傳到細胞尾,就需要一個分子真的從細胞這頭跑到細胞那頭,它相當於一名送信人,忠於職守前去送信。
可不得不說,這個送信人真是太慢了,舉個直觀點的例子,在25度的水裡,一個氧氣分子要擴散10釐米的距離,得花上27天的時間!
將近一個月!真是花兒都謝了。
不行,要生存,要活下去,必須快!快上加快!怎麼辦?看來到了第三次奇遇登場的時候了。
這次奇遇的主角叫離子通道,就是細胞內外出現了一條通道,它可以調整通道兩側帶電離子的濃度。
很多人一聽離子啊、帶電啊這些概念頭就大,咱們不妨換個說法。
拿兩個氣球,吹成一樣的大小,然後呢,把它們倆系在一根細管上,一頭兒一個,中間是連通的。
這時候,我們使勁兒捏左邊這個氣球,把它捏小,右邊那個氣球馬上就變大了,因為氣體跑過去了嘛,這是肯定的。
離子通道的作用,和氣球中間的管子是一樣的。通道這邊兒的帶電離子多了或是少了,那邊兒馬上做出反應,這樣就建立了聯繫。
細胞用這種方式來傳遞信息,速度是多少呢?每秒5米!這是一場真正的信息革命。
打個比方吧,有離子通道之前,信息傳遞好比是古時候的驛站傳書,八百裡還要加急。有離子通道之後,像是用上了電報電話,即使八千裡,也是一瞬間的事兒。
現在地球上的單細胞生物,草履蟲,就裝備有離子通道。當草履蟲的頭撞到東西,一瞬間,它的尾巴就改變了運動方向,馬上就轉身了。
你看,再微小的生物,也有追求速度的需要。
可能你已經猜到了,神經細胞,必然裝備了離子通道。
的確是這樣,在戰場上,司令部接收信息、發出信息,必須是最快的,勢均力敵的情況下,誰先取得先機,誰就成功了一半。
除了兵貴神速,司令部還要確保一件事情,那就是整支部隊要聽它的指揮,那當然,如果軍隊不聽命令,還談什麼戰鬥力!
類比到細胞這兒,就是一般細胞要聽神經細胞的,神經細胞指揮一般細胞進行活動。用大白話說,腦袋決定一切,一切行動聽腦袋指揮。
道理明白了,我們來看神經細胞是如何是如何實現的,它又進化出了一件裝備,叫做突觸。
這件裝備的運行原理很好理解,神經細胞和其他細胞一旦碰上,接觸的那個點,就叫做突觸。
通過突觸,神經細胞放出了一些化學物質,這樣它們之間就建立了夥伴關係或者上下級關係,實現了合作。
我們來稍微總結一下,複製子一路走來,陸續裝備上了脂質雙分子層、離子通道和突觸,終於奮鬥成了合格的神經細胞。
接下來的日子裡,眾多的神經細胞組成了中樞神經系統,這是真正的司令部。
地球上的多細胞生物越來越多,體型也越來越大。神經細胞漸漸遠離戰場,往身體的中心地帶跑去。
這也好理解,司令部當然要保護好的,要放在最中間,最不容易破壞的地方。
拿感覺神經細胞來說,在蚯蚓身上,感覺神經細胞就在表皮中間;在蝸牛身上,已經跑到了表皮下邊,有了一層保護;在魚類身上,感覺神經細胞已經非常靠近脊椎了。
我們明白了神經細胞怎麼回事兒,接下來,就該隆重請出大腦了。
大腦是怎麼來的?它怎麼進化出來的呢?
我們知道,絕大多數的大腦,都長在頭上,有沒有想過,為什麼大腦不長在尾巴上呢?
答案比較粗暴,大腦長在尾巴上的那些動物,大都被淘汰,死掉了。
我們想想看,生物一旦進化出了頭部和尾部,比如一隻爬蟲,向著頭的方向走就是前進,向著尾巴的方向走就是後退。
你說說,大腦長在哪裡沾光?
當然是長在前面沾光,因為前進端要處理的信息更多啊,運動、獵食、躲避,尋找配偶,無論哪一項都是生命的重頭戲,所以這裡要分配更多的神經細胞來處理信息。
特別是感光系統和嗅覺系統出現之後,信息量更是劇增,這裡的神經系統越來越龐大,於是,大腦在頭部安營紮寨了。
我們在這裡插句題外話,有個地質年代叫寒武紀,距今約5億年。
對生命來說,寒武紀特別神奇,因為物種化石突然在這個時候爆發了。
在此之間,生物化石相當少,也比較簡單。但在寒武紀,化石爆發性增長,而且種類豐富,動物界大多數的「門」,已經在這個時期登場了。
這是怎麼回事?難道生命在寒武紀摸到了什麼竅門,一飛沖天了。
就連達爾文也很頭疼,他在《物種起源》裡說:「為什麼寒武紀之前沒有豐富的化石,我找不出令人滿意的答案。」
切實的證據沒有,各種各樣的猜測就來了。
有人說:其實生物一直在穩定發展,只是寒武紀之前的巖層不穩定,不容易形成化石,所以今天才沒有化石看。
還有人說:沒別的,寒武紀就是真正的物種大爆發,因為那時候地球上積累了足夠的氧氣,生存環境一好,生命馬上爆發。
誰對誰錯呢?現在還沒有定論。
不過還有一種說法挺有意思的,生物學家派克在2003年提出「光開關」理論。
他說:當寒武紀的三葉蟲進化出第一隻眼睛,生命陡然進入另一個境界,擁有視覺的三葉蟲,一躍成為了最頂尖的掠食者。為了抵抗三葉蟲等視覺動物的襲擊,各種生物才進化出堅硬的外殼,這才有機會形成化石保留下來。
派克說的「光開關」,意思就是生物有了眼睛,看到了這個世界,他認為這才是寒武紀大爆發的驅動力。
為了對抗裝備了眼睛的捕獵者,其他生物必須各出奇招,想方設法躲開攻擊,這才引發了物種的大演化。
等等,我們的話題不是大腦嗎,怎麼聊了半天眼睛呢?
不妨想一個問題,獅子看見羚羊,雄鷹看見野兔,這是眼睛的功勞?還是大腦的功勞?
問題仿佛有點幼稚,當然是眼睛的功勞,沒有眼還看個啥。那大腦有沒有功勞呢?當然有。
事實上,眼睛把它接受到的光線報告給大腦,大腦經過處理,放映出連續不斷的圖像,我們這才感覺到,眼睛看見東西了。
甚至可以這麼說,「看見」東西的不是眼睛,而是大腦。
有些人的腦部受了損傷,馬上就看不見東西了,即便他的眼睛一點兒問題也沒有;還有的人出現了幻覺,看見魚在天上飛,馬在海裡遊,我們知道這是腦子的問題,並不關眼睛什麼事兒。
說了這麼多,我們並不是要在大腦和眼睛之間挑撥離間。再說眼睛上也布滿了神經細胞啊,人家早已是一個親密的系統了,根本不會聽你的挑唆。
那到這裡,我們就有了一個共識,視覺系統離不開大腦的重度參與,大腦和眼睛,是不分彼此的。
按派克的觀點,寒武紀之所以能夠大爆發,眼睛起了不少作用。那另一個意思就是,生物的大腦也進化了不少,才能和眼睛一起發揮效力。
或許我們可以這樣說,這次的生物大爆發,大腦的進化做了不少貢獻。
更嚴謹一點兒,寒武紀的環境適合生物發展,於是大腦得到了進化,大腦一旦進化,反過來又大大加速了生物進化的過程。好像從坐馬車改為了坐火箭,一飛沖天。
除了視覺覺系統,相繼進化出的聽覺系統、嗅覺系統,全部有大腦的重度參與。
還有更複雜的方位感、平衡感、生物鐘,以及現在都捉摸不透的人的意識。
大腦締造了這許許多多神奇的東西。
我們不由得發問,我們自身蘊藏的奧秘,和廣袤的宇宙一樣深不可測。人類真是獨一無二的嗎?
這精密無比的大腦,真是地球的奇蹟!
1868年,一個西班牙人在山丘裡打獵,他的獵犬不小心掉進了一個裂縫,救出獵犬之後,他發現裂縫另一頭是一個洞窟,看起來年頭挺久的。
回去之後,獵人把這個消息帶給了這片土地的主人——桑託拉。
桑託拉沒怎麼放在心上,這片山地有很多洞窟,新發現一個不算什麼稀奇的事兒。
10年過去了,歐洲興起了考古的熱潮,許多洞穴挖出了史前文物。
桑託拉也趕了一把時髦,在自家土地上東挖西挖。1879年,他爬進了當初獵人發現的那個洞穴。
微弱的燭光中,他大吃一驚,眼前竟然是一幅長達6米的野獸彩繪圖。
這個洞穴大名叫阿爾塔米亞洞,以史前藝術轟動了全球,這幅彩繪圖有兩萬五千年的歷史。
但在當時,桑託拉說破了嘴皮,也沒人願意相信他,當時主流觀點認為,史前人類都是粗陋的野蠻人,不可能擁有藝術能力!
眾多考古學權威嚴厲批評桑託拉,質疑他作假,謀取名利。8年後,鬱鬱寡歡的桑託拉去世了。
直到1902年,新發現的史前文物漸漸動搖了舊有的觀點,當年批評桑託拉最厲害的考古學家,走到了阿爾塔米亞洞,完全為之震撼。
他承認自己犯下了愚蠢的錯誤,在雜誌上公開道歉,這幅彩繪圖,確實出自史前人類,桑託拉的名譽也得以恢復。
野獸彩繪圖的故事講完了,我們要回過神來,想想這一系列問題:兩萬五千年前,為什麼這個史前人要畫畫?
他畫畫的時候,在想些什麼?
如果閒著沒事兒,為什麼不製作一點兒武器方便打獵,或者乾脆睡大覺呢?
桑託拉的這個山洞非常重要,因為它說明,史前人類就有了藝術天分,他們的生活,不再只是生存和繁衍,還有畫畫,很可能還有唱歌,以及其他的消遣。
到現在,我們可以看書、看電影、畫畫、寫作、旅行、交友,甚至追尋外太空的文明,總之精神生活不要太豐富,這些事兒已經很大程度上脫離了單純的生存和繁衍。
也許這一切的開端,就是因為有一個史前人畫了一幅無聊的畫。
等等,在這之前,大腦經過了億萬年的進化,為生物配備了種種武器,目的便是要儘量讓生物活下來,繁衍下去。
可是如今,人類幹的這許多事情,似乎和這個目標有所偏離了。
比如說,最常見的抽菸和酗酒,這明明是危害身體健康的事兒,卻能刺激大腦產生特定的快感,讓很多人樂此不疲。
還有,自殺最說明問題了,現代社會,自殺不是什麼特別稀奇的事兒,地球上平均每10萬人之中,就有1個人幹掉了自己。
仔細想想,這的確有點兒匪夷所思。如果說大腦的進化,是為了讓生物更好地繁衍下去,那麼為什麼還有那麼一小撮人,把自己幹掉了呢!這太矛盾了!
1976年,英國生物學家道金斯出版了一本名著,叫《自私的基因》,這本書超級暢銷。
道金斯說:在漫長的進化過程中,表面上看,相互競爭的是獨立的個體,但實際上,真正的進化單位是基因!生命充其量是基因的載具而已,是人家搭的車、坐的船,終極任務就是把基因傳遞下去。
從這個角度看,大腦也是基因的產物,頂多混個頭目噹噹,還是要給基因打工的。
兜了一圈,我們又回到了那個重要問題:為什麼大腦違背基因的意志,讓人類幹了那麼多「多餘」的事情?
本著客觀的態度,我們來看看人類的大腦和別的大腦相比,有什麼特別的地方?
人腦很輕,只佔身體重量的2%,但它消耗的能量巨大,佔全身能量消耗的20%到25%,而其他靈長類動物,這個數值只有8%,就是說你一整天啥也不幹,也要提供很多能量給大腦。人類真是名副其實的腦力勞動者。
另外和其他靈長類動物相比,人類嬰兒普遍出生得早,也就是說媽媽懷孕的時間短,個個都是早產兒。
類比黑猩猩的生育標準,人類母親應該懷孕十三個月,再把孩子生下來,而不是短短的十個月。
那為什麼人類的孕期偏短呢?有些人是這麼說的,人類改為直立行走,站起來了,這一站起來之後不得了,骨盆變小,導致生孩子不好生了。
怎麼解決呢,只有孩子不那麼大的時候,就趕緊生出來。實際上是被動早產!
還有些人不同意,他們說骨盆不應該背這個鍋,主要是大腦搞的鬼。人類早產關大腦什麼事兒呢?
原來,剛出生的嬰兒可不得了,大腦消耗了全身能量的87%,像一個黑洞似的,吸走了巨多的營養和能量。
他們推斷,應該是母親再也負荷不了如此之高的消耗了,已經到了一個臨界點,必須把孩子生出來,不然孩子和媽媽都有危險。
所以說,人類早產要怪到大腦身上,誰讓它這麼能吃能喝呢!
另外,孩子過早地生下來,又多了一系列問題,比如說更脆弱,更容易得病,媽媽不得不花費額外的精力來照顧他,以至於加重了整個族群的負擔。
孩子生下來,該成長了,大腦變乖了嗎?恐怕沒有。科學家發現,如果大腦葡萄糖代謝量越大,身體發育就越慢。
換句大白話說,就是長身體,就不長腦子;長腦子,就不長身體。
嬰兒6個月大的時候,大腦消耗顯著增加,身體發育放緩了;到4歲,大腦能耗到了頂峰,正是孩子學習、感知世界的時候,不過這時候身體發育最為緩慢;一直要到青春期,大腦能耗才平穩降低,身體開始瘋長。
那麼這個主動權在誰手裡呢?毫無疑問在大腦那裡。有人甚至說,身體得到的,只是大腦吃剩下的殘羹剩飯。
我們吃得不少,卻跑得不快、跳得不高、牙齒不鋒利、還怕冷怕熱。
不過也別忙著吐槽,高耗能的大腦,給我們帶來的是充實的精神生活。
人類有了自我意識,有了藝術天分,可以探索自然、探索宇宙,可以了解過去、預測未來。這難道不是大腦的貢獻嗎!
基因時刻提醒我們該吃吃該喝喝,平時偷個懶兒,別想那麼多。
但是大腦說不行,你有意識,你有追求,你知道上下五千年,知道天空之外還有星空,你應該做點兒特別的事兒。
大腦的歷程還在繼續,也許在一些方面,計算機遠遠勝過了人腦,但總有些人相信,在神經細胞的深處,在某些隱秘的地方,藏著整個人類的秘密。
別忘了,紛繁燦爛的世界,只有裝在大腦裡,才能被我們看見。我們的大腦,起碼是同樣的紛繁燦爛。
(圖片來源於網絡)