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智力的进化代价

Science 78 Brandon Keim 2026/8/4 1538 字 原文 ↗

聪明总比愚笨好?不妨看看藤壶——准确来说,是Sacculina属的寄生藤壶。

它们的生命始于自由游动的幼体,随后长出类似蛤蜊的甲壳,发育出大脑,再寻找螃蟹宿主。这颗大脑体积不大,但足以完成两项关键任务:一是识别合适的螃蟹;二是若藤壶为雄性,还要找到已被未交配雌性寄生的螃蟹,接着在螃蟹身上探索理想的附着点。一旦选定位置,藤壶便定居下来,蜕变成类似注射器的形态,将一团细胞注入螃蟹体内(雄性藤壶则注入雌性藤壶体内)。从这时起,它不再像动物,反而更像一套带生殖腺的根系。大脑和其他不再需要的器官,都被它彻底抛弃。

这些藤壶生动体现了一种与大众认知相悖的现象:在智力与进化的关系上,Sacculina属藤壶不仅在生命周期中变得更“笨”,在漫长的进化进程中也是如此——它们的祖先原本是成年后仍保留大脑的自由生活藤壶。而在一个默认“智力价值不言而喻、越聪明越利于适应”的世界里,这显然不符合人们预想的进化逻辑。

延伸阅读:《大脑从何而来?》

数十年来,科学家一直在探讨人类及其他高智商动物的演化路径:是群居生活、向同类学习、应对复杂多变环境的需求,还是上述因素共同作用的结果?无论原因是什么,“越聪明越好”似乎已成共识。大量研究也印证了这一点:大脑更发达的鸟类更能在城市中存活[https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3169078/],学习能力强的鱼类繁殖成功率更高[https://royalsocietypublishing.org/rspb/article-abstract/282/1809/20151046/77703/Cognitive-ability-is-heritable-and-predicts-the?redirectedFrom=fulltext],认知表现出色的倭狐猴存活率也更高[https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adf9365]。

但很少有人提及认知能力逆向发展的情况,可这种情况确实存在。令人惊讶的是,许多生物似乎并未从高智商中获益。不少物种在进化中甚至在生命周期内,智力水平不升反降——而这种演化方向并非死胡同,反而是一种适应性提升。

“高智商只是一种进化策略,”加州大学欧文分校神经生物学家、《大脑进化原理》作者格奥尔格·施特里德特尔(Georg Striedter)表示,“有些物种之所以能在进化中脱颖而出,恰恰是因为它们把资源投入到了其他特质上,而非智力。”

适者生存: 具备学习能力、喜欢探索新觅食地的雉鸡幼崽,存活率反而不如学习能力弱的同伴。后者活动范围更小,遭遇天敌的概率也更低。

图片来源:VOLODYMYR KUCHERENKO / Adobe Stock

当然,“智力”是个难以定义的概念。某些真正体现智力的能力常被低估,另一些则被过度推崇。比如,快速解答复杂数学题会写在孩子的成绩单上,但情绪感知和冲突调解能力通常不会。

不过,抛开这层争议,智力仍有一些公认的核心特征:解决问题、识别规律、做出选择、从经验中学习、记忆信息、将一个领域的知识迁移到另一个领域,以及灵活应变而非墨守成规。瑞士弗里堡大学的生物学家曾做过一项实验:给果蝇接触注射了奎宁(一种苦涩的有害物质)的菠萝和橙子,观察它们之后是否会避开类似水果。这一实验可以说是在测试果蝇的智力水平。

研究人员随后选育学习速度最快的果蝇,再测试、再选育表现最优异的个体,如此反复。二十代之后,这些果蝇的联想能力大幅提升,但它们的寿命比普通果蝇短,幼虫阶段也竞争不过学习速度慢的同类。

多年后,其他研究人员通过选育长寿果蝇,发现它们的学习能力极差,再次验证了这一结果。但背后的具体机制尚不清楚,不过看起来与学习相关的基因,同时也影响着与寿命相关的生理过程。这正好契合“昂贵大脑”假说的核心观点:神经组织的生长和维持需要消耗大量能量,认知能力的提升必然伴随代价。最初人们认为这种代价是肠道缩小(消化组织同样耗能巨大),但实际上也可能表现为生长减缓、繁殖能力下降或其他组织功能减弱。

这种“权衡取舍”在昆虫身上体现得尤为明显。除了果蝇实验,研究还发现,学习能力可能会让菜粉蝶付出繁殖能力下降的代价,让大黄蜂寿命缩短。英国皇家霍洛威大学的莉萨·埃文斯(Lisa Evans)和卡伦·史密斯(Karen Smith)带领团队研究大黄蜂后指出:“认知能力增强不一定对个体或群体的觅食表现有益。”

针对脊椎动物的这类研究相对较少,但有实验发现,大脑更大的雄性孔雀鱼肠道更小、后代数量更少。(大脑大小并不总是与智力相关,但孔雀鱼属于相关的情况。)不过在某些情况下,关键并非智力的高能耗,而是智力催生的行为模式。

英国埃克塞特大学的心理学家做过一项研究:具备“反转已学关联”能力(这种能力被视为智力的体现,因为遗忘旧习并不容易)的雉鸡幼崽,存活率反而低于反转能力弱的同伴。研究人员推测,最可能的原因是这种“反转”能力在当时的环境中并无益处——这些雉鸡生活在人工管理的环境里,食物充足且位置固定。

一只鸡只要守着一个喂食器就能活得很好,不用尝试其他选择,这样活动范围更小,遭遇天敌的概率也更低。研究人员写道:“至少在某些情况下,过度发达的认知能力可能导致适应不良、代价高昂的行为,这或许能解释‘为什么我们通常看不到瞬间学习、完美记忆或即时灵活的执行控制能力’。”

雉鸡的生存环境是暂时的——生活不会永远这么安逸,但长期稳定的环境可能塑造整个物种。考拉就是一个典型例子。与袋鼠、沙袋鼠等同类相比,考拉的大脑更小、表面更平滑(大脑褶皱是另一种不一定代表高智商,但通常指向高智商的解剖特征),能耗也更低。这似乎是它们的饮食习惯导致的:考拉的主要食物是桉树叶,这种叶子营养匮乏且有毒。

考拉每天最多睡22小时,偶尔才会爬到地面活动。新南威尔士大学进化神经科学家肯·阿什韦尔(Ken Ashwell)表示,这种生活方式“说明它们的认知需求极低”。尽管尚未对考拉的认知能力进行正式测试,但他指出:“我认为观察到的行为已经能说明问题。”

粘孢子虫的变化更为显著。这是一类微型水生寄生虫,它们的祖先是类似水母的生物。虽然水母不算聪明——不过研究显示它们也有好奇心等认知行为——但和孢子形态的粘孢子虫比起来,简直算得上“博学多才”。粘孢子虫丢失了大量神经基因,拥有一套极度简化的神经系统。

这种演化轨迹在许多寄生虫中都很典型。比如绦虫,它们同样由自由生活的祖先进化而来,在适应宿主内部生活的过程中逐渐简化自身结构。德国维尔茨堡大学发育生物学家克劳斯·布雷姆(Klaus Brehm)表示:“进化不一定会让生物变得更复杂或更聪明,它只会让生物在特定生态位中实现繁殖成功率的最优化。”仙女虾的祖先也拥有复杂的大脑,如今已大幅退化蛤蜊和牡蛎则由类似蜗牛的底栖生物演化而来,这类生物原本有头部,后来逐渐消失——因为它们不再需要头部了。

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最后还有一些生物,比如Sacculina属藤壶,它们的转变发生在自身生命周期内。有种常见说法:被称为海鞘的海洋无脊椎动物,幼时是自由游动的蝌蚪状幼体,一旦定居就会“吃掉”自己的大脑,成年后完全没有大脑。但这只说对了一部分:海鞘在变态发育过程中确实会消化大部分脑组织,但之后会重新长出一个更大的新大脑。另外还有德内尔现象:某些鼩鼱、白鼬和鼹鼠的大脑每年秋天会缩小多达25%。这会降低它们的认知能力,但也意味着它们在冬季需要的能量更少,到了春天大脑又会重新长回来。

所有这些“从聪明到愚笨”的演化轨迹当然不是普遍现象,但它们打破了“进化必然朝着更高智力方向发展”的假设,甚至动摇了“更高智力”这一概念本身的合理性。

斯坦福大学已故医学教授、生理学家尤金·罗宾(Eugene Robin)在1973年的论文《愚蠢的进化优势》[https://muse.jhu.edu/pub/1/article/405746/summary]中写道:“人们常说,从进化角度看,高智商等同于‘优越性’。这种思维催生了一种人类中心主义观点:人类因为拥有智力,被视为进化的顶峰。”在罗宾看来,这不过是人类一厢情愿的自负。

罗宾写道,进化并非沿着从简单到复杂、从低级到高级的单一方向推进。他引用科幻大师艾萨克·阿西莫夫的话:“人和牡蛎,谁更适应环境?”这是个反问句。如果地球突然被洪水淹没,牡蛎会存活下来。适应能力取决于环境,而环境是会变化的。

曾经有益的适应特征,可能会变成阻碍。罗宾指出,曾经让恐龙称霸的庞大身躯,最终也成了它们灭绝的原因;而设计出宇宙飞船、谱写《英雄交响曲》的人类大脑,也制造出了氢弹和奥斯威辛集中营。如果罗宾活到今天,他或许还会指出,人类智慧的成果正在让整个生物圈陷入动荡。

罗宾写道:“在特定条件下,从生存角度看,简单可能比复杂更有用,通用可能比专精更有用。‘愚蠢’或许比‘聪明’更有用。”

首图来源:Luis / Adobe Stock