人与动物的根本区别,到底是什么使我们独一无二?

想像一下,生物学家就是这个可怜的下属,要砍断人类与动物的连接,是一件不可能完成的任务。
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从比较解剖学上,确实不难发现人与猿的差异,但大多都很容易解释。例如:毛发的消失和汗腺的发达是平原烈日下持续奔跑的需要;更大的骨盆是脑增大后分娩的需要;更弱的牙齿是因为熟制食物和使用了代替撕咬的工具等等。
独一无二的发音器官?
人类是唯一能够将呼吸、发声和声带共振运动,进行微妙结合来流利使用语言的灵长类动物。
远在达尔文那个时代,人们对着人和其他灵长目动物的发音器官结构(是呼吸器官、发声器官、吐字器官和共鸣器官的组合),形成了两派意见。一是“外设派”,认为只有人具有独一无二的发音器官;另一派是“主机派”,认为发音器官(外设)并没有本质差异,但是只有人的大脑才驱动得了说话。达尔文本人倾向于“主机派”,学界也一直奉为主流理论。
1969年,布朗大学教授菲利普·利伯曼(1934-)给一只濒死的恒河猴的声道灌注石膏,制作出发音器官的模型。经过复杂的模拟得出了猴的发音空间范围远小于人的结论,后来又给猩猩灌石膏也得出同样结论。于是“外设派”占了上风。
2016年,普林斯顿大学教授阿西夫·加赞法尔(1972-)觉得灌石膏做模型太落后,用X光、CT扫描以及人工智能模拟等新技术重新做了研究,推翻了利伯曼的结论。
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加赞法尔教授还用机器模拟恒河猴的声音说出了一段风雪中的求婚台词:“Will you marry me?”,大家可以听听像不像?
不过已经八十多岁高龄的利伯曼老教授2017年就已经公开表示质疑。嗯,科学就是这样,没有质疑就不对了。
独一无二的大脑?
到目前为止,解剖学家唯一寄予厚望的只有大脑,希望能在大脑上找到人类独一无二的荣耀。
大脑尺寸比例——
颅腔容积上,现代成年人的约为1350立方厘米,小于成年海豚、大象、抹香鲸等大型动物。
跟体重近似的灵长目比,黑猩猩只有400立方厘米,大猩猩有500立方厘米,尼安德特人却比智人稍大,而智人在最近两万年里却大约减小了150立方厘米。
从大脑和身体的比例看,人类脑重和体重比例约为2%,抹香鲸不到0.01%,可是小动物和昆虫都有可能占到10%以上。
可见,脑容量还不能解释人类的独一无二。
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大脑组织结构——
灵长目大脑都分为四个脑叶:额叶、顶叶、颞叶和枕叶;每个脑叶都存在皮质层和脑髓层,皮质层的厚度与神经元数量成正比,意味着更加复杂;皮质层又分为新皮层、旧皮层和古皮层;皮质层上有褶皱,褶皱的增多意味着新皮层的增厚。
相比之下,人类额叶尤其前额叶比例大、皮质层比例大、新皮层比例大、褶皱比例大。
确实发现了差异,然而也只是数量上的,也还不能称作独一无二。
功能分区——
大量的科学发现证明大脑存在功能分区,尤其在磁共振脑成像技术(fMRI)出现后,可以对活体脑甚至神经元的发放动作进行直接观察,这方面的研究更是进展突出。但是也没有找到人脑比灵长目有更多的功能分区,反而在灵长目大脑中也找到了跟语言、使用工具等对应的功能分区。
神经元数量——
比较神经元数量要把负责运动的小脑排除在外,否则鲸和大象就赢了。排除小脑后,大象的大脑皮层神经元数量是56亿个,黑猩猩是60亿个,人类是160亿个。大约相差3倍。
我们用芯片处理器对比一下:最早简陋的Intel 8086处理器(运行MS-DOS的)有4万个晶体管,较高级的Intel Pentium处理器(运行Windows)有4100万个晶体管,相差1025倍。
3倍的差距,基本相当于苹果iPhone 5S和iPhone 7的晶体管数量差异,似乎也没有那么显著。
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神经元种类——
只有一种神经元曾让科学家寄予厚望,那是1992年意大利帕尔马大学的贾科莫·里佐拉蒂(1937-)发现的——镜像神经元。镜像神经元可以使一个静止的猴子观看其他猴子的遭遇时能够“感同身受”。鉴于共情、模仿、理解他人意图在人类活动中的重要意义,被誉为“塑造文明的细胞”。然而,镜像神经元在人类、灵长目、鸟类以及更堵哺乳动物都普遍存在,宠物犬在行为上也会被人“传染”打哈欠。逗狗狗打哈欠也是重要的科学实验。
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人类对大脑了解还是很有限,以至于除了体积相对大、神经元数量相对多以外,还很难下一个“人类独一无二”的肯定结论。
独一无二的基因?
人类在基因的编码复杂性上是否“碾压群兽”,或者在编码内容和遗传作用机制上是否存在一个“开关”或者一串“密钥”,拨动这个开关或者输入这段密钥以后,可以开启从猿到人的智慧大门。
我们都知道地球生物的DNA基因组都是由ATGC四种碱基对循环往复写就的,人类的基因组含有约31亿个碱基对,相当于66本《大英百科全书》,而且每个细胞里都有一份完整版,好比战场上每个士兵都拥有一本独立完整的全战役作战计划,以便在某一刻某个微小的局部派上用场。
基因测序就是要搞清楚这31亿个碱基对的排列位置和次序,这原本是一桩堪比原子弹或者登月的极其浩大的工程。美国科学家于1985年发起,1990年人类正式启动了人类基因组国际合作计划,2003年完成了误差十万分之一级别的人类基因测序图谱。人类基因组计划耗资高达30亿美元,成本太高以至于根本不舍得为任何非经济物种进行测序。
好在技术进步是超乎想象的,到今天,一盏茶功夫就可以完成一个样本的基因组重要序列测序,价格已经便宜到一个生日蛋糕的水平。因此,我们现在不仅已经拥有几乎所有现存物种的基因测序结果,甚至一些灭绝了的物种也被提取出DNA完成测序,的确可以做一些比较了。
染色体数目——
染色体内封装着DNA,人类体细胞有23对46条染色体,而黑猩猩有48条、猪有38条、狗有78条、蚕豆有16条、烟草也有48条。
碱基对数量——
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人类DNA约有31亿个碱基对,与黑猩猩的碱基对数量几乎相同,狗约有24亿个、玉米也有23亿个、以再生能力著称的蝾螈竟然有320亿个!
看起来,比较染色体和碱基对数量确实没有意义。
相似度比较——
有一个经常流传的基因相似度比较,结论是人与黑猩猩相似度高达98.6%、与狗相似度达96%,甚至与香蕉相似度达60%!这种说法其实是荒唐的,因为所有生物都有大量的、失活了的“闲置碱基对”,这些碱基对不参与蛋白质的编码合成,它们像是基因的巨大“底座”,到底有什么用目前还没有头绪。
打一比方,两袋沙子,一个里面有颗绿豆,另一个有颗红豆,如果连着整袋沙子一起比,红豆和绿豆的区别就很难发现了。
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人类约31亿个碱基对当中这些“闲置碱基对”比例高达98.5%,只有1.5%的碱基对编码出2万多个基因。(这个基因数量出乎意料地少,连玉米的基因编码数量都超过3万个,但是,科学家解释说,人在生命过程中基因表达的变化却是超级复杂,使得人的基因“效率”极其显著,足见除了碱基对和染色体数量,基因编码的数量也不能说明物种是否高级。
回到人与黑猩猩相似度高达98.6%这个事情上,如果忽略“闲置碱基对”,只把构成基因的这1.5%“有用的”碱基对序列进行对比,那么人与黑猩猩的基因区别就太显著了,它们在演化树上分道扬镳以后已经各自发生了巨大的变化。
必须承认,科学家对这本基因天书所知了了。
基因和生命的因果关系和相关性太复杂了,基因的表达是时空相关的、网络的、动态的、千变万化的,科学家好比是在碰运气地得到一些似乎有关的结果。
有个嘲弄生物学家的笑话:“他们去掉了螃蟹的腿,然后冲它大喊大叫,发现螃蟹巍然不动,证明了螃蟹的听力在腿上”,这其实是今天基因的研究过程中经常可能犯的错误。
近来,科学家在研究语言障碍病人时偶然发现了一种位于第7号染色体的叉头框基因FOXP2,可能是人类独有的,与语言的发育高度相关。
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胡适说:那管他真理无穷,进一分有一分的欢喜
希望科学家都有个好运气!