为什么人类只用十万年就进化到高级文明,而恐龙几亿年都没有?
这个问题确实让很多人都感到困惑。恐龙从侏罗纪兴起,到白垩纪总共有 1.5亿年 ,这个时间的长度大概是人类从诞生以来所经历的时间的 150倍 。但是从化石当中得到的信息是身形巨大的恐龙都只有一颗很小的脑,基本上就是高尔夫球的大小。为什么如此漫长的时间没有让恐龙进化出更为复杂的大脑呢?
确实,恐龙的大脑通常比头部尺寸相同的哺乳动物的大脑要小得多。相较于人类的头骨大部分骨表面下就是脑物质的情况,恐龙头骨占比最大的则是它的下颚结构,其头骨大部分可用空间被强大的咬合肌肉所占据,大脑被埋在厚厚的头骨外壳之下被保护得很好。
用于粗略估计恐龙(和其他生物)智力的系统被称为脑化商数(缩写EQ,可以简称 脑商 ,虽然情商也是同一个缩写,或许有点联系吧,呵呵)。由美国古生物学家哈利·杰里森在20世纪70年代开发的恐龙的脑商是其 大脑重量与相似体重的“典型”动物的大脑重量之比 。通常情况下,温血哺乳动物和鸟类的脑商等级高于相同体型的冷血爬行动物,而且不同品种恐龙的脑商估计值存在很大差异,这可能归因于它们有不同的生活方式和代谢率。
上图:葡萄园龙的大脑注模与核桃尺寸的对比,看起来是要比核桃大一点。
大多数恐龙的脑商都与现代爬行动物类似。通常食草类恐龙如大型 蜥脚类恐龙 、 甲龙 和 剑龙 处于脑商量级的最低端。人们常说,剑龙的大脑大小 与核桃相当 ——实际上它与狐猴或狗的大脑尺寸更接近,但对于长达9米的恐龙来说这还是太小了点。后来白垩纪时期的鸟臀类食草恐龙,如埃德蒙顿龙,拥有略大的大脑,但相对于食肉恐龙来说仍然较小。
掠食性兽脚类恐龙被认为具有相对较大的大脑和优秀的视力,因为它们需要以速度捕食猎物。例如,霸王龙的大脑特别大,甚至与其大小接近的其他掠食性恐龙相比也是如此。
然而,站在脑商量表顶端的是那些与现代鸟类最密切相关的兽脚类恐龙,如 速龙 这样的中小型肉食性奔龙类恐龙,以及像伤齿龙这样的伤齿龙类恐龙。
伤齿龙的大脑在尺寸上与当今不会飞的鸟类大脑相当,如鸵鸟,而且它们有一双大眼睛,这指向双眼三维视觉,此外,他们还有帮助定位猎物的敏锐听觉。
上图:各种恐龙脑商与现代动物(猫狗)以及人类比较,弱爆了。
因此, 恐龙的大脑并非全都是传说的“核桃”大小, 它们的大脑容量是跟恐龙的类别相关的,总体看来,肉食类恐龙的大脑要比植食性恐龙的大脑要大,白垩纪晚期的某些恐龙的大脑发展到了恐龙的顶端。也就是说经历了一亿多年的发展,恐龙的大脑终于进化到了现在鸵鸟的那个智力程度——但这仍然不能称为进化出了“智慧”。
关于在这个问题,大概有这么几种学说:
有研究者们认为人类进化是一种低概率事件,很大程度上归因于大脑的“成本”很高。神经细胞比体细胞需要更多的氧气,因为神经细胞需要在细长的神经纤维中发射化学电信号。脑细胞消耗的热量是肌肉的20倍,对于大多数物种来说,拥有20斤的额外肌肉比增加1斤脑部物质更有利。
当恐龙最早在中生代早期(大约2.5亿年前的时代)出现时,地球的大气氧含量太低以至于无法充分供给给大脑——智力需要足够的能量,而能量需要氧气。对于陆地上的生命来说,高氧是重要的生存和发展条件。
上图:相比恐龙的头部来说,其大脑微不足道。恐龙的生存优势是更强悍的下颌肌肉以及庞大的身躯,它们长得大是因为有生存优势。一个比身材的物种就不大可能把能量放到大脑的发展上。有了智力,大身材反而可能是一种劣势。
一个可能的反例就是巨型章鱼,它们被某些人吹捧为智力超凡。但其实章鱼智慧的进化受到水中氧气供应的影响非常严重。它们如果拥有了巨大的大脑,就可能会遇到水中(尤其是深海)没有足够的氧气供给的问题,除非它们改变自己的循环系统(例如改为到水面吸气呼吸),但这种进化过于激进似乎可能性不高。
此外,侏罗纪到白垩纪期间地球的平均二氧化碳水平较高,这是侏罗纪到白垩纪期间气候温和的一个主要原因。而较高水平的二氧化碳会抑制神经活动,使得较大的大脑更容易因为血液中碳酸含量过高而“中毒麻痹”(相较于体细胞来说,神经细胞对体液pH值更为敏感)。当然,这只是揣测,因为没有活恐龙可以供科学家们研究其大脑的生理活动。
上图:中生代的二氧化碳水平远高于现在(接近3000ppm),而现代不超过1000ppm。这是恐龙食物充沛的根本原因,而较高的二氧化碳的毒性也是恐龙大脑难以发达的可能原因。
长期以来的进化理论认为,智力实际上来源于某种环境压力。
对于人类来说 ,由于东非裂谷系统的形成导致了东非气候波动(这可能发生在大约2000万年前),长达数千公里地壳的剧变从现今的莫桑比克延伸到黎巴嫩的地壳深层裂缝,这种地质变迁带来的持续的气候改变,可能促使了新兴灵长类动物需要发展出智力对持续变化的环境进行有效的预测分析,从而应对长期食物短缺。这可以说明“适应性”是智力发展的最有力推动力。而且,甚至还有学者认为,人类进化出如此高的智慧实际上是因为某种“偶然性”,针对上述所谓环境压力的进化方向不必然指向智力,所以人类的智慧还带有几分“幸运”的因素。
即便如此,有研究者推测,如果人类消失,那么有些种类的乌鸦或鹦鹉(它们本身就是禽类恐龙)就可能会进化并取代我们的位置。在某些研究者眼中,非洲灰鹦鹉的智慧令人印象深刻,例如他们发现非洲灰鹦鹉能够用喙和爪子有目的地使用一些物件。它们进化出的智力的原因和我们一样,因为它们正在因气候快速变化而致不断改变的森林地带中“机智地”求生——这些鹦鹉必须能够想象两周内食物的来源,并且需要能够预测未来。
而 对于恐龙来说 , 恐龙生存的环境选择性压力不利于过于耗能的大脑的发展。
环境变化就是一种主要的选择压力,环境变化的形式多种多样,包括食物供应、气候变化、生殖竞争等。侏罗纪到白垩纪的这么一亿多年是地球上比较长的一个温和时期,没有太戏剧性的大规模的气候变化(除了白垩纪末的那一次),地球上的主要生产者——植物异常茂盛,这使得植食性恐龙获得食物非常容易,于是高成本的智慧似乎并不那么“必要”。此外,高大的蜥脚类恐龙的大脑还存在着供血问题,这也限制了它们的大脑进一步“长大”。
与所有爬行动物一样,恐龙缺乏 新皮质 。新皮质是哺乳动物大脑才拥有的大脑结构,其进化和发育使得哺乳动物拥有了更复杂的 社会 行为。
目前,我们对大脑的了解还不足以明确说明新皮质是智力所必需的结构。特别是因为鸟类,这个恐龙的幸存分支,(在没有新皮质的情况下)同样也展现出了许多智力的迹象,而且也发展出了许多通常与哺乳动物新皮质叶类似的脑功能。但显然,所有“最聪明”的动物都是大型哺乳动物,新皮质的相对大小与智力之间确实存在着密切的关系。例如,人类新皮质占我们大脑皮质的90%以上。一种假说是,鸟(恐龙)的智力有可能是在与哺乳动物智力平行的轨道上发展,但是由于与哺乳动物新皮层不同结构所产生的。
上图:现代爬行类、鸟类和哺乳动物以及人类大脑结构的对比。
进化压力的确实似乎是恐龙没有进化出智力的首要原因,而人类的“幸运”就在于在正确的时期正确的地域被上帝之手选中大步流星地朝着高等智慧物种的康庄大道前进走到今天。或许哺乳动物大脑的新皮层结构算是智力发展的一个抓手,但应该不是唯一的“抓手”,某些鸟类智力的水平似乎说明在大脑的其他进化道路上也可能变得越来越“腻害”。几百万年在生命 历史 上不过是一个小插曲,而恐龙也从未离开,说不定在人类文明这个“小杂音”消失之后(大几率是自生自灭),人家恐龙家族会正儿八经地“坐正”智慧物种的宝座,数亿年后研究人类化石的说不定就是恐龙呢!今天嫌人家鸟儿笨,明天可能就是人家鸟儿就笑你人蠢呢!呵呵。
好吧,理论上来说,人类能够产生文明存在一定的偶然性,首先有一点我们是清楚的,就是人类这个物种诞生的时间并不长,人类大约起源于500万年以前这个时间阶段,而恐龙存在多久了呢?答案是1.6亿年左右。
所以单从物种存在的角度来看,人类比恐龙差远了,但是有一点要搞清楚,恐龙不是一种动物,它是史前诸多爬行动物的一种总称,简单的说就和现在哺乳动物一样,是一类动物的总称。
然后恐龙之所以没有产生文明,有偶然性也有必然性,偶然性很好理解,据说有一颗巨大陨石终结了恐龙的统治,引起了整个恐龙家族的灭亡,既然恐龙都死了,文明的演化也就戛然而止了。
但如果没有那颗陨石的话,一切就不好说了,可能再给恐龙足够多的时间,它们中的某一支,可能就能演化出文明,而且我们现代的人也并不知道,恐龙究竟有没有演化出智慧,所以不可预测的陨石,或许就是恐龙没有产生文明的原因之一。
其次恐龙没有产生文明,或许还有一定的必然性,实际上从人类诞生,到产生文明的这个时间很短,区区几百万年的时间,人类这个物种就迎来质的飞跃。
那么我上面已经说了,整个恐龙家族已经存在1.6亿年了,按理说如果要产生文明,早就应该产生了,所以这其中应该有某种原因,制约着恐龙无法像人类一样,朝更高级的方向进行演化。
什么原因,我个人觉得可能和恐龙占据的生态位有一定的关系,众所周知恐龙家族异常的强大,它们是三叠纪到白垩纪,地球上的统治者,差不多就和今天的人类一样,而强大就意味着食物链顶端的地位。
当一个物种处于食物链顶端的时候,它就没有天敌,没有天敌也就没有压力,而没有压力也就无需改变,当恐龙可以轻松的利用强大的身体去捕杀猎物的时候,就不需要进化出更聪明的大脑,而聪明的大脑恰恰才是进化出文明的关键,所以恐龙之所以没有进化出文明,可能和他们所处的生态位有关。
最后再说说人类,人类属于哺乳动物的一支,而哺乳动物据说在恐龙时期就有了,但那个时候的哺乳动物非常惨,经常沦为恐龙的食物,那么人类出现的时候,情况也非常惨,那个时候有一部分的森林已经没有了,人类的祖先也不得不从树上来到地面。
但地面哪有那么多吃的,而且野兽很多,人类祖先为了填饱肚子,就不得不报团取暖,然后合作生活,为了抵御自然环境的打击,人类就要想方设法活下来,在这个过程当中,人类的大脑逐步得到开发,然后变得越来越聪明,但追根究底来说,最开始的原因都是被逼的,如果人类的祖先有恐龙那么强大,我估计现在也没有人类这个物种……
人类拥有三十五亿年的演化史,是唯一创造了技术文明的物种。
人类这个物种没有两百万年,大约只有二十万年。但人类身上的DNA传承又远远超越两百万年,而是长达至少三十五亿年,要拼时间积累的话,现存的任何物种都比已经灭绝的恐龙更长,而在所有现存物种中,只有人类创建了 技术文明 ,注意是技术文明。
自然无飞跃 —— 达尔文
文明的基础是文化,如今动物学家观察到许多群体动物也有自己的文化,虽然非常微弱,但符合文化的定义呢,比如某些猴群、黑猩猩部落乃至虎鲸群都有自己独特的文化,可以算成是文明的雏形。黑猩猩乃至某些鸦科动物都会制造并使用工具,虽然这些工具的技术含量还太低,但这至少证明一件事,地球生命演化到今天,文化和文明的诞生已经到了瓜熟蒂落的时候了,就像买彩票的人足够多,总有人中奖一样,而人类就是这样一个中奖的物种。
为了证明我并非随口胡说,还是得给一些科学研究的实锤,而非轶事传闻。
2017年7月美国国家科学院院刊(PNAS)发行了一期特刊“ 通过文化扩张的生物学 ”(Biology through Culture),发表了一系列圣安德鲁斯大学科学家研究动物文化和行为的新论文。研究得出结论认为,动物中各种文化传统广泛存在的发现,意味着我们对文化如何演化的工作需要进行更广泛的研究和理解。人类当然是文化扩张的佼佼者,早在数万年前,还是新石器时代的人类,就已经凭借简陋的技术将自己的生存范围拓展到全球每块大陆上,在文化一事上,人类并不孤独,只是过于自大。
现在已经有数百项关于猿,鲸鱼,鸟类和蜜蜂等动物的研究报道,通过向别的个体进行学习,个体间相互传授的文化已经有报道。这些研究侧重于文化学习,以及它如何影响动物的生活方式,从如何寻找食物,到避免掠食者,与其它个体交流,选择配偶,建立家园或迁徙。所有这一切都构成了第二种形式的继承,基于学习的继承,这种形式允许动物的行为超出基于遗传的继承,赋予动物更大的灵活性和创新。这种通过继承的文化演化,也可以让动物以比基因改变更快的方式适应环境。
而这受到自然选择的亲睐,只是从前的动物学家们,压根没往这个方向思考,即便达尔文的进化论已经诞生数百年,但人们的思维模式依然难以改变,甚至包括专门研究生物演化的科学家,长时期来也把人类的一些特征视为独一无二,忘记了达尔文的经典名言——自然无飞跃。如果说人类的文化是位于地球生物群之巅峰,那么下面一定存在庞大的基座,没有这些基座,压根也就不可能出现人类这样的文化之王者。
科学家已经确定,生活在不同地域的同一种虎鲸群,开发出了非常不同的狩猎传统,而这些传统需要幼鲸反复学习,而成年虎鲸会很有耐性的反复教导,这样的模式和我们的学校也相去不远了 。只是它们学的是如何生存,而我们学的是如何生存得更好。
图示: 全世界只有巴塔哥尼亚的虎鲸会利用冲滩技巧捕食幼年的海豹 。虽然,海豹到处都有,沙滩也是,但只有这里的虎鲸会这一招,这一招非常危险,有让自己搁浅而死的可能性(就有真搁浅然后被人类志愿者救的案例),因此需要多年的学习,还需要虎鲸个体的胆量和能力,即便在巴塔哥尼亚也不是所有虎鲸都会这一招的。
鲸歌文化
许多鲸都会唱歌,而圣安德鲁斯大学的艾伦加兰博士及其同事在驼背鲸的歌曲中发现了一种非凡的文化现象。在澳大利亚周围,一些驼背鲸就像我们的 娱乐 圈明星一样,会不断的创造出新的歌曲,而这些歌曲会迅速流行起来,然后就被所有附近的鲸鱼分享。
更有趣的是,这首新歌将沿着东南方向穿过南太平洋,并在明年流传到法属波利尼西亚海域。现在,Garland博士,Rendell博士和他们的同事已经能够准确追踪从旧歌到新歌的变化,揭示了这些动物文化中在进化中如何起调节作用。一头不会唱新歌的雄性驼背鲸,就out了,很难获得雌鲸的芳心呢。驼背鲸的歌曲与人类乐曲间具有结构上的相似性,绝不是随机乱哼哼。
该团队还发现了罕见而的歌曲杂交案例,即旧歌的一部分与新歌的一部分拼接在一起,虽然到目前为止还是不明白,驼背鲸的歌到底有哪些作用,也听不懂它们想表达什么意思,但也许终有一天,我们能通过歌曲和驼背鲸共享文化呢。
Sally Street博士,Kevin Laland教授和同事们提出了以上假说,并对184种不同灵长类动物的大样本进行了测试。应用先进的统计比较新方法,作者发现,物种 社会 学习倾向的度量可以预测其绝对和相对大脑大小,以及它们的平均寿命和群体大小。这些发现表明,对文化的依赖促使我们所属的灵长类动物的大脑尺寸增加,文化复杂性和基于遗传的“大脑复杂性”以协同进化的方式彼此螺旋增长:文化的重要性延伸了我们对自己和其他物种的进化生物学的理解。
那些最依赖文化的灵长类动物,同时也具有较长的寿命,并生活在较大的 社会 群体中。大脑的进化,动物 社会 性和更长的寿命促进了动物群体对文化的依赖,而文化又反过来驱动了一些灵长类谱系的大脑尺寸,认知能力和寿命进一步增加。
这一点在人类先祖大脑迅速增大的演化史中就表现得淋漓尽致,并且这个过程又反馈于行为和文化,最终带领人类突破了某个脑容量极限,突然之间我们拥有了鲜明的主观意识和意志,将自己和自然以及其它生物截然两分,从此开始了孤独之旅。这一切的发端起于大约七万年前的认知革命。
图示:人类文化的几何级数发展的起点,目前认为大约起源于七万年前的认知革命。然后是农业革命,科学革命和如今正兴起的AI增强人类智慧的革命,每次革命的前途都难料,但我们都一路挺过来了,并获得了丰硕的成果,只能希望这一场AI革命,能同样以喜剧收场。
最后,必须提醒一下大伙儿家更新一下知识,恐龙并没有完全灭绝,其中一个重要分支演化为今日的鸟儿,它们从生存的角度看极其成功,而且其中不乏非常聪明的鸟儿,比如著名的鸦科动物。另外,推荐一个 搞笑 科普幻想片——恐龙王朝。介绍了恐龙的崛起和灭亡。每一集都有一个主角喔,还带故事情节的。