天天观天下!刚出生的小牛小猪就会走路,为什么人类幼崽却这么低能?

2023-04-16 09:39:40 来源:瞻云

一个强大的种群,幼崽才有“低能”的资格。


(资料图片仅供参考)

而人类幼崽“低能”的背后,源于生理发育对大脑发育的让步。

早期一般用 “早产儿理论” 来进行解释这一切。

但“早产儿理论”并非能解释所有。

人类是早产儿的说法,源于obstetrical dilemma(产科困境) [1] 。

该说法认为,人类直立行走之后,母体盆骨变得更小。随着脑容量提升,婴儿头骨变得更大,要顺利生产就必须有更宽的臀部,所以女性天生比男性更难走路或跑步。并且,婴儿必须早产才能通过产道,所以人类新生儿看起来比其它动物显得发育不足。

但这种诞生于60年前(1960年)的说法,对于今天来说,已经有些过时。

人类婴儿的“幼态”特征,更可能是一种适应性的进化,而非早产。

我们不难发现,无论猫科还是犬科,大多数掠食者的幼崽同样不会走路,人并非特例。相反,大多数被捕食者,幼崽都拥有落地即走或者跑的能力。

这是因为,弱小的幼崽是捕食者最容易狩猎的对象。例如,像狮子这样的顶级掠食者,往往第一选择攻击幼年的水牛、长颈鹿、角马等等。

所以,经过长期的自然选择,具有幼崽弱小的基因就逐渐被淘汰了。没有强大体魄,仅仅依靠速度逃生的斑羚,在出生后十分钟,就具有了非凡的奔跑能力。

相反,作为掠食者,它们的后代并没有这样的选择压力。

但人类的灵长类祖先是典型的杂食者,婴儿又是如何进化得越来越弱小了呢?

这还得从人类脑容量的爆发开始说起。

6000万年以前,灵长类刚刚起源的时候,无论脑容量还是智力和老鼠并没有多少区别。

树栖生活之后,因为采摘水果的生活习性,强化了手的抓握能力,以及灵活程度,刺激了大脑皮层的发育 [2] 。2500~3000万年前的欧亚板块运动,引起非洲气候骤变,再加上大型猫科等食肉目的崛起,刺激了灵长类智力的再次提升。

猕猴的脑容量远远大于小型灵长类,而黑猩猩的脑容量又是猕猴的3倍,达到了400~500毫升。

大约280万年前,最早的人属就已经出现,就拿“纳勒迪人 [3] ”来说,脑容量提升到600毫升。

从南方古猿到纳勒迪人,脑容量提升了50%,甚至出现丧葬习俗。

但脑容量的爆发,却在短短几十万年的时间内。

从人属诞生开始,脑容量的增长,总体上完全呈现指数级的爆发。

部分人种,脑容量分布

而人类的脑容量是黑猩猩的三倍,达到1400毫升。

这个速度,大约是多过去2000万年脑容量提升速度的7倍。

除了脑容量变化以外,相对于人类的胎儿,其它类人猿胎儿早熟得多。

黑猩猩胎儿一出生便具有记忆能力,能够辨别两个月前在母体内听到的声音 [4] ,它们具有相当的活动能力,不仅仅能够爬行,还能紧紧抱住母亲吃奶,而母亲则能任意爬行甚至攀爬。甚至,4个月便拥有了行走能力。

现代人类的新生儿几乎没有多少运动能力,不能转身、进行大肢体运动,俯卧时,只能抬头1~2秒。3个月之后才能拥有翻身的能力,发育稍微迟缓一点,则需要6个月,一直到1岁左右才能拥有行走能力。

1931年,美国心理学家温思罗普·凯洛格,为了研究黑猩猩能够适应人类社会,做了一个争议极大的实验:

他把一只 7.5 个月的雌黑猩猩“古亚”(Gua),作为自己10 个月大儿子唐纳德的妹妹进行抚养。

实验过程中,雌猩猩古亚,在各个方面都表现出了比唐纳德更优秀的方面。

例如,唐纳德十分听话,会亲吻以及拥抱父母以获取原谅,上厕所还会主动示意。

无论在身体发育,还是在感觉发育,雌猩猩都对人类有碾压的趋势。 [5]

实验进行9个月后,唐纳德从行为和智力认知才逐渐赶上了古亚。

但由于他学会了黑猩猩的吼叫、爬行、咬东西、四肢爬行等各种行为,凯洛格不得不终止了试验。

古亚在送回动物园后,年仅3岁便病逝了。

而唐纳德人到中年后,因为抑郁症而自杀。很难说清唐纳德的自杀,是否和童年经历无关。

这不禁令人想到2017年,在重度抑郁症中去世的猩猩夏洛克(Chantek)。夏洛克也是从小作为人类养大,并学会了人类手语,是唯一上过人类大学的猩猩。但最终结局,却是在牢笼中关了11年,孤独去世。

无论凯洛格的实验充满多大的争议,但我们不难发现这样的一个现象:

刚出生的黑猩猩的确比人类幼崽更加的“成熟”,而且短期内发育也比人类婴儿更快。

2009年,英国的一项研究表明,出生后的前9个月,黑猩猩的智商都是超过人类婴儿的。

似乎,这恰恰能作为“人类早产儿”的佐证?

事实却并非如此。

从妊娠周期的角度来看,人类其实并没有任何特殊之处。

猴子的妊娠周期是5~6个月,黑猩猩的是7~8个月,人类是9~10个月。

不仅类人猿的妊娠周期十分相近,而且人类是所有人科动物中,妊娠周期最长的。

也就是说,相比起我们的祖先,人类的妊娠周期是在不断延长的。

这恰恰与所谓提前出生的早产儿理论,是相反的。

人类幼儿看起来“幼态”,发育不够充分,并不是我们提前出生了。而是我们脑容量爆发增长的大环境下,为了保证大脑在未来拥有足够的发育空间,其它各个方面的发育都被限制了。

于此配套的还有一个生理机制,那就是童年的延长。

2006年,自然杂志发表了一篇关于南方古猿的文章,详细介绍了年仅2岁零4个月的迪基卡小孩(Dikika child) [6]

更加漫长的童年,在南方古猿身上便已经出现。 [7]

这是迪基卡小孩的大脑与黑猩猩大脑的对比:

从对比图可以看出,迪基卡小孩的大脑结构更加的接近类人猿(黑猩猩)。

他和类人猿一样,没有人类这样发达的额叶大脑。

他的大脑后侧枕骨位置有专门负责视觉功能的沟槽,比起同时整合了视觉和感觉功能的人类枕叶,迪基卡小孩的大脑,还有一些原始。

不过,相比起黑猩猩,迪基卡小孩的大脑发育又发生了明显的区别。

它的脑容量仅仅只有275毫升,是成年南方古猿成年个体的70%,相同年龄的黑猩猩,脑容量能达到成年个体的85%。

也就是说相比起黑猩猩,南方古猿幼年个体的脑发育速度明显变慢了。

也即,他们拥有了更长的童年。

而人类2岁左右时,脑容量也是达到成年人的70%。

由此可以看出,人类童年的延长,先于脑容量的爆发。童年延长,可能出现在相对较短的时间内。

我们知道,相对于卵生动物,哺乳动物依赖于父母照顾,具有从父母学习知识经验的能力。

演化为大型灵长类之后,在更加严密的族群生活下,族群积累了大量的知识和经验。

随着古类人猿向南方古猿演化,将面临一个巨大的问题,原始的大脑无法学习越来越多的技能和知识。面临残酷生存环境的时候,只有那些掌握了生存技能的族群才能存活下来。

只有拥有更长时间学习的幼年个体,在成年之后,才可能学习到更多的经验和知识。

在自然淘汰的过程中,那一批“发育迟缓”的南方古猿,反而存活了下来。

但在200~300万年前,地球进入了第四次冰期,恶劣的气候,在南方古猿的演化之路上,增加了史无前例的沉重砝码。南方古猿为首的无数族群灭绝,脑容量更高、大脑皮层更复杂的古人类渐渐脱颖而出——人属的诞生。

随着大脑发育以及知识掌握的压力,人类的童年自然而然也就延长了。

我们再对比一下黑猩猩和人类大脑的发育。

黑猩猩和人类胚胎期,在前22周几乎发育相同。

22个周之后,随着距离成年个体脑容量越来越近,黑猩猩的脑容量增长,就会越来越慢。而人类胎儿,则会一直高速增长。 [8]

哪怕在出生之后,人类幼儿大脑的增长速度,依旧没有多少减缓的趋势。而黑猩猩的大脑则在缓慢的增长中,利用一个相对于人类更短的童年期,令大脑完全发育。

不同物种的大脑

当黑猩猩胎儿在母胎中22周就发育得七七八八的时候,人类大脑还在建设大脑皮层的基础结构。

当胎儿出生之后,黑猩猩幼儿已经开始能直立的时候,人类幼儿依旧还在建设大脑皮层。

……

人类的4岁儿童,大脑才能发育得七七八八,直到7岁左右,才能有成年人脑容量的90%,做好了社会学习的基本准备。

所以,要问人类幼崽为什么那么弱,根本原因是把所有的发育都拿来长脑子的基础配置了。

就好比你要组装一台电脑,你能做到没装完核心硬件,就装软件吗?

即要保证脑容量的提升,又要保证拥有足够的时间学习越来越多的后天经验,那么脑容量的提升就必须往前压缩,从母胎内就必须保证脑容量的高速发育,才能在出生后继续发育7年,接近成年人的脑容量。

也就是说,从母胎内开始,人类胎儿就牺牲了其它方面的发育,来全面拓展大脑的容量。

或许有人会认为,虽然人类不是真正意义上的“早产儿”,但会不会正是因为产科困境,才让人类幼崽的大脑在前期发育足够慢呢?

答案也同样是否定的。

产科困境的一个典型观点就是,人类直立行走之后,母体盆骨变得更小。

然而直立行走的人类女性,盆腔不仅没有变小反而变大了。

性成熟后的人类女性,耻骨弓通常是钝角(90~100度°),而男性则倾向于有更多的急转弯(约70°)。为了支撑,再加上骨盆宽大,女性进化出了宽大的臀部。

而男性则因为骨盆窄,以及狩猎奔跑的需要,反而进化得更加的翘挺:

为奔跑而生的人类男性翘臀

另外,产科困境也指出,因为生产的需要,更宽的骨盆,让女性天生比男性更难走路或跑步。

然而,人体生物力学研究表明,人类女性产道的差异性,从大小到形状,比人类手臂的差异性还更大。但无论盆腔大还是小,都没有显示盆腔对运动有什么影响。女性和男性在行走很奔跑时,盆腔具有同样的效率 [9] 。

甚至考古发现,旧石器时期,南非一擅长奔跑的游猎部落,他们的体型小得出奇,但却拥有十分宽大的盆腔。

除此之外,女性的盆腔也并非达到极限,而是具有很强的可塑性。

数据统计表明,头颅更大的母亲,往往拥有更大的产道,她们往往又会生产出头颅更大的婴儿 [10] 。也就是说,人类的盆腔是有可能继续增大的。这个上限反而不是盆腔自己限制的,而是与脑容量的增长有关。

而且人类婴儿出生时,都是“大头宝宝”,相对于身体来说,脑容量并不低。而且,新生儿的神经元个数也已经完全齐备,达到1000亿个左右(也有统计是780亿),从此之后,神经元总数只会减少,不会再增多。

从神经元的情况来看,人类婴儿也并不算早产。

至于人类女性难产,其实还和农业的发展有关。

通过对双胞胎进行调查发现,营养不良、缺乏光照、维生素D摄入不足,对盆腔的发育具有明显的影响。同时,人类在怀孕期间,又会过多的补充营养,从而导致婴儿脑袋过大。

相比起农业时代,狩猎采集为生的原始人,可能拥有更低的难产率。

既然女性的产道,还有上升的空间,那为什么没有拥有更长的妊娠周期呢?

妊娠期间,母亲提供的能量上限,以及母体的承受极限,可能才是妊娠周期的主要决定因素。

女性所能产生的能量有一个上限:大约是其基本代谢率的2.1倍。

在怀孕期间,新生儿不断生长,脑容量不断增加,会消耗越来越多的能量。

在大约9个月的妊娠期,胎儿的能量需要,会逐渐超过母亲的能量限制。

除此之外,足月的婴儿,产生的庞大热量也已经达到了婴儿和母体的忍受极限 [11] 。

也就是说,人类母体是让婴儿在子宫内发育到了生理忍受的极限,并非是受到盆腔大小的限制。

既然母体的妊娠极限只有10个月(280天),但大脑有需要发育。

那么:

在长期进化过程中,婴儿自身也需要有适应性地进化。

例如:

人类幼儿超强的啼哭能力。 刚出生的婴儿头颅没有闭合,可以通过囟门变形,在出生时更好的通过产道,保证存活率。

当然,背后的残酷真相就是:没有啼哭能力,以及没有囟门的早期人类,已在演化过程中灭绝。

新生儿的啼哭,有利于父母对孩子病痛、饥饿、生病等各方面的及时发现,同时也能在遇到危险时,吸引成年人的注意,驱赶猛兽。

在古人类走遍全球的时期,猛兽们听到人类婴儿的啼哭,可能第一时间不是想到捕食,而是逃跑。

总之,人类婴儿的啼哭能力的作用,和其它哺乳动物母子分离或乞讨时的叫声,是相似的。 [12][13]

而演化过程中,人类也形成了合作育种 [14] ,所谓的母性本能并非专属于母亲。无论是父亲还是母亲,对婴儿啼哭都有相同的识别能力。除此之外,当男性成为父亲时,睾酮水平就会下降,以便更有利于照顾婴儿。 [15]

总的来说,为了保证幼崽大脑的发育,无论婴儿自己还是父母,都有着相应的适应性演化。

人类出生时的“低能”状态,只是其中的适应性演化之一。

繁衍生息的背后,总有一条残酷的演化之路。

参考

^^ a b c d e f g h i j k l Wittman, A. B.; Wall, L. L. (2007). "The Evolutionary Origins of Obstructed Labor: Bipedalism, Encephalization, and the Human Obstetric Dilemma". Obstetrical & Gynecological Survey. 62 (11): 739–748. doi:10.1097/01.ogx.0000286584.04310.5c. PMID 17925047. ^Decasien A R , Williams S A , Higham J P . Primate brain size is predicted by diet but not sociality[J]. Nat Ecol Evol, 2017, 1(5):112. ^「人民网」考古学家:“纳勒迪人”或为人类近亲 ^日本专家实验证明黑猩猩胎儿有记忆能力[J]. 科学之友, 2004(5):21-21. ^Jessica Catcher. A Human Baby And A Chimp Grew Up Together...And The Results Were Incredible. Viralnova. 2015.2.27. ^ Alemseged Z , Spoor F , Kimbel W H , et al. A juvenile early hominin skeleton from Dikika, Ethiopia[J]. Nature, 2006, 443(7109):296-301. ^skull scans reveal evolutionary secrets of fossil ^「新华网」科普:黑猩猩胎儿大脑发育“后程乏力” ^Warrener A G , Lewton K L , Pontzer H , et al. A Wider Pelvis Does Not Increase Locomotor Cost in Humans, with Implications for the Evolution of Childbirth[J]. Plos One, 2015, 10(3):e0118903. ^Fischer B , Mitteroecker P . Covariation between human pelvis shape, stature, and head size alleviates the obstetric dilemma[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(18):5655-5660. ^Wells J C K , Desilva J M , Stock J T . The obstetric dilemma: An ancient game of Russian roulette, or a variable dilemma sensitive to ecology?[J]. American Journal of Physical Anthropology, 2012, 149(S55). ^Soltis, J. The signal functions of early infant crying. Behav. Brain Sci. 27, 443–458 (2004). ^Charrier, I., Mathevon, N. & Jouventin, P. Mother’s voice recognition by seal pups. Nature 412, 873 (2001). ^Kramer K L . Cooperative Breeding and Human Evolution[M]// Emerging Trends in the Social and Behavioral Sciences. John Wiley & Sons, Inc. 2015. ^Gettler, L. T., McDade, T. W., Feranil, A. B. & Kuzawa, C. W. Longitudinal evidence that fatherhood decreases testosterone in human males. Proc. Natl Acad. Sci. 108, 16194–16199 (2011).
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