撰文：Mauricio Gonzalez Forero
大多數動物有著與其體型成正比的大腦，身體大的物種通常大腦也更大。
但若根據這種比例計算，人類大腦幾乎比預期的要大6倍。這很是令人困惑，因為大腦可以燃燒人體20％的能量，卻僅佔人體質量的4％。如果說進化是向著消除浪費的方向發展的，那麼我們為什麼還會進化出如此龐大又耗能的大腦？關於這個問題有許多的假設，其中主要的一個假設認為，具有挑戰性的社會互動是導致這一現象的驅動力。但是，在一項最新研究中，我們找到了反駁這一觀點的證據，證明人類大腦的增大可能是由生態驅動的。研究結果被髮表於5月23日的《自然》雜誌上。
所有關於人類大腦大小的進化假設都有一個共識——大腦的增大加強了我們解決問題的能力。然而，當要精確指出是哪些問題時，這些假說卻又眾說紛紜。
“社會問題”之所以一直是人們最喜歡的解釋，原因在於它們似乎特別難以解決——從與盟友合作獵取大型動物、到突襲其他群體、再到有技巧的欺騙對手或者避免被騙。解決社會問題需要你能預測友人與敵人會如何對你的一舉一動作出反應。本質上，這些問題被認為會造成大腦在尺寸上出現相互競賽，導致超出預期大小的大腦出現，並可能由此發展成人類現在的大腦尺寸。
相反，其他假設認為生態問題才是關鍵。生態問題包括人類必須在隨季節變化的熱帶草原中尋找食物、不得不設法將食物加以儲存以備後用、還必須準備或烹調食物以便食用。這些挑戰或許都迫使人類學習如何追蹤獵物、製作工具和點燃幹木而獲取火焰。
原因與結果
於是我們著手對生態和社會假說進行驗證。之前已有人對這一課題進行過研究，但我們的研究是以一種非同尋常的方式開展的。一般來說，最普遍的做法是科學家會對多個物種進行調查、並研究較大的大腦是否與特定問題相關。例如，靈長類動物或其它有著較大大腦的動物，是否具有難以獲取卻又營養豐富的飲食？這將指向一種生態的起源。或者它們是否生活在大的群體之中，需要面臨許多社會問題？
雖然許多研究都發現了這些關聯，但這種方法卻存在一個問題。它無法區分較大的大腦是為了解決困難問題而演化的，還是因其他原因演化在先、再讓已有較大大腦的人類具有了解決困難問題的能力。因此我們不知道什麼是因、什麼是果。
為了找出造成大腦變大究竟是因為生態問題還是社會問題，我們用數學模型重建了兩個假說的情景。這個模型能讓我們計算出當個體面對某些生態或社會挑戰時，大腦會演化到多大。簡而言之，我們的模型做的是能量記錄。它考慮的是一個身體所擁有的所有能量，其中的一些會被大腦消耗，部分用來支持問題的解決。
然後，我們再計算一個個體應投入多少能量來培育他的大腦，這個計算是基於大腦的能量成本、但又同時能提供解決問題的技能來進行的。通過改變個體面臨的生態挑戰或社會挑戰的量，我們可以計算在不同條件下，大腦可以演化到的大小。
我們發現生態和社會挑戰的組合確實能產生在人類身上出現的大腦大小。但令人意外的是，讓大腦變大的是生態挑戰。與主流觀點以及我們自己的期望都相悖的是，我們發現社會挑戰會造成腦部尺寸的減小。但是，兩個因素需要同時存在才能得到我們今天看到的人腦大小——假如沒有社會挑戰，我們的大腦還會變得更大，但很可能就不適應社交生活。更大並不一定意味著更好。
社會挑戰讓大腦縮小的原因很多。一是因為相互合作的個體之間能相互依靠彼此的大腦。因此，在同伴們的幫助下，個體可以在沒有非常耗能的大腦的情況下，仍具有解決問題的能力。
但許多動物也面臨嚴峻的生態問題，它們為什麼沒有這麼大的大腦？我們發現，只有當個體在成長過程中不斷學習困難的技能時，生態問題才會讓大腦演化成人腦的大小。當個體從盟友那裡學習到他們的文化知識時（例如取火），就會發生這樣的情況。因此，我們的結果和其他結果都表明，可能是艱難的生態環境和文化知識積累的共同作用，才讓人類有了這等尺寸的大腦。
人腦會進一步增大嗎？這一問題涉及到的系統非常繁雜，因此目前我們都無法給出確切的答案。比如說，合作或許會減小大腦的大小，但這並不意味著減少當前社會中的合作就會導致大腦尺寸的增大。
事實上，任何這些改變都需要數十萬年才能生效，並且還可能涉及到無數的負面效應，而目前在我們的研究可能無法預料這些負面效應。儘管如此，運用數學方法，我們為理解大腦的演化提供了一種新的方式。
翻譯：糖獸
參考文獻：
[1]https://www.nature.com/articles/s41586-018-0127-x
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