李璇縈
人類(lèi)一直都自詡是高于其他物種的“高級(jí)動(dòng)物”,我們這么得意洋洋,很大一部分原因是我們有個(gè)與眾不同的大腦。和其他動(dòng)物相比,人類(lèi)大腦不僅容量相對(duì)較大,而且還是個(gè)“大胃王”,它能吃掉我們20%的攝入能量。這些能量往往被神經(jīng)元用來(lái)在彼此之間傳遞信息了。
幾百年來(lái),科學(xué)家一直想找出人類(lèi)的新陳代謝與其他物種的不同的地方,現(xiàn)在,他們發(fā)現(xiàn)了大腦代謝的一個(gè)小秘密。
代謝指紋揭示進(jìn)化玄機(jī)
我們對(duì)指紋并不陌生。指紋在胎兒第三四個(gè)月開(kāi)始產(chǎn)生,到六個(gè)月時(shí)就已經(jīng)基本形成。即使嬰兒長(zhǎng)大成人,指紋也只不過(guò)被放大增粗,它的紋樣并不會(huì)發(fā)生改變。所以,作為獨(dú)有的個(gè)體特征,指紋可以用作辨識(shí)不同個(gè)體的工具。而在新陳代謝中,同樣有可以用來(lái)辨別哪種器官在進(jìn)行代謝的“代謝指紋”。換句話說(shuō),不同器官的“代謝指紋”不同。
不過(guò),這里的“代謝指紋”指的并不是某種紋樣,而是幾類(lèi)特殊分子??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),大多數(shù)身體器官,比如大腦、肌肉、腎臟,都會(huì)在代謝過(guò)程中產(chǎn)生幾類(lèi)濃度特別高的分子,它們的濃度往往比其他代謝過(guò)程里產(chǎn)生的分子濃度要高很多。這些分子就是器官代謝的“指紋”了。其實(shí),不同器官的代謝指紋不同并不奇怪,因?yàn)槊總€(gè)器官的作用是不一樣的,比如肌肉是用來(lái)產(chǎn)生機(jī)械力,而腎臟的作用是排出血液里的廢物。
在研究了許多物種的代謝方式后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在人類(lèi)的許多近親比如黑猩猩群體中,都能夠發(fā)現(xiàn)與人體器官相同的“代謝指紋”,但是有兩個(gè)部分卻例外,在大腦前額皮層和肌肉的代謝上,人體很特殊。
肌肉為大腦做出犧牲
在人類(lèi)大腦前額皮層與其他物種的大腦前額皮層的代謝中,科學(xué)家找不到它們之間的共同點(diǎn)。而且,僅有前額皮層如此獨(dú)特,大腦的其他區(qū)域,都能在不同物種間找到相同的代謝指紋。不同的代謝指紋表明新陳代謝過(guò)程的不同。所以,人類(lèi)大腦前額皮層擁有獨(dú)特的代謝過(guò)程。
這與科學(xué)家之前對(duì)大腦的看法是一致的,人類(lèi)大腦前額皮層的確是與其他物種不同。在過(guò)去的600萬(wàn)年中,人類(lèi)大腦前額皮層出現(xiàn)了大幅擴(kuò)張,體積比其他靈長(zhǎng)類(lèi)都要大。由于前額皮層是我們的思考中心,利用它,我們可以更好地進(jìn)行自我反省,更好地為自己謀劃未來(lái)。所以,前額皮層的飛躍讓我們擁有了更強(qiáng)的大腦。
然而,大腦前額皮層并不是人體中唯一經(jīng)過(guò)大幅進(jìn)化的人體物件。除了大腦前額皮層之外,人類(lèi)與其他物種相比,還有一處顯得格外特別,那就是肌肉,肌肉的代謝指紋也相當(dāng)與眾不同。這或許能解釋?zhuān)瑸槭裁醋顝?qiáng)壯的人的肌肉也不如大猩猩強(qiáng)壯,因?yàn)樵诼L(zhǎng)的歲月里,人類(lèi)肌肉的代謝機(jī)制發(fā)生了重大的變化。
僅有大腦前額皮層和肌肉的代謝指紋發(fā)生了特殊的變化,這是否表明人類(lèi)大腦和肌肉的進(jìn)化之間有某種天然的聯(lián)系呢?從現(xiàn)在的人體看,大腦更強(qiáng),身體更弱了。那么,是不是大腦的發(fā)展以犧牲肌肉作為代價(jià),才導(dǎo)致了人體現(xiàn)在的結(jié)果呢?
這是一種極其合理的解釋。為了滋養(yǎng)更巨大、更強(qiáng)大的大腦,我們的祖先不得不以犧牲肌肉的力量為代價(jià)。
肌肉讓大腦變強(qiáng)壯?
不過(guò),一些科學(xué)家并不同意大腦增強(qiáng)讓身體變?nèi)醯恼f(shuō)法,他們指出,雖然人類(lèi)大腦變得更強(qiáng),肌肉的力量變得比其他物種弱,可是肌肉的耐性卻提高了。
比如,盡管猩猩們的肌肉力量很驚人,但人類(lèi)肌肉的耐性卻不比它們差。所以,人體犧牲了肌肉的力量,或許是為了獲得更持久的耐性。人類(lèi)肌肉耐性的增長(zhǎng)讓人類(lèi)更適應(yīng)長(zhǎng)途跋涉和跑步的活動(dòng)。而人類(lèi)祖先也因此收集到更多的食物,這又反過(guò)來(lái)滋養(yǎng)了我們的大腦,讓大腦有更多能量發(fā)展自己的神經(jīng)元,才變得更強(qiáng)壯。也就是說(shuō),正因?yàn)榧∪庾兊酶心托?,才讓大腦變得更加強(qiáng)壯了。
此外,還有一種解釋認(rèn)為,人體肌肉變得更弱,可能只是我們現(xiàn)代生活方式造成的,現(xiàn)代高熱量的飲食改變了細(xì)胞產(chǎn)能的方式。此外,久坐不動(dòng)也可能讓我們的肌肉變?nèi)?,?dǎo)致代謝需求減小。
這幾種解釋在進(jìn)化上都是講得通的,那么,對(duì)于大腦與肌肉之間的故事,你更傾向于哪一種呢?
(摘自《大科技》)