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生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

 探索之子 2018-07-31

导读:所以大家要清楚,大脑进化不是一蹴而就的。是一个漫长的调整过程,与人类的环境和发展需要息息相关。脑容量进化的变化,就像一条曲线,先是迅速上升,然后趋于平衡,然后稍微慢慢下滑收缩。大脑会向着更有效率,更轻巧的方向发展。

荷兰神经学研究人员米歇尔·霍夫曼在其研究中指出,高能耗是阻止大脑增长的一个原因,虽然大脑的重量只相当于人体重量的2%,但要消耗肌体能量的25%,使用量远远高于其他任何器官。如果大脑继续生长,就会从其他重要器官夺走更多的能量和养分,令人类的生存能力受到威胁。

所以在过去2万年间,人类男性的平均脑容量已从1500立方厘米下降至1350立方厘米,足足减少了一个网球那么大的体积,而女性脑容量也在以相同的比例减小。事实上,人类并没有变笨,大脑正向着“更小的空间,更高效的工作”进化,毕竟谁都不想像外星人一样顶着个大脑袋。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

大脑尺寸会影响智商这个观点的核心就在于这些神经细胞。辛辛那提大学医学院的金·迪特里希教授(Kim Dietrich)发现当5、6岁的儿童接触到铅后(往往是带有铅涂料的玩具),神经细胞会受到损伤。相应地,当这些儿童成年后,大脑前叶的灰质(神经细胞富集区)体积会有明显的减小 。这项研究虽不能证明大脑尺寸小就一定会减少神经细胞的数量(并因此影响人的认知能力),但至少告诉我们大脑尺寸偏小可能是神经细胞受损后的结果。

其实也不难理解。大脑是一个意识的载体,如果连载体都没有,或者有缺陷,意识如何存在。比如蚂蚁,比如虫子。它们其实谈不上有多少脑容量。大脑赖以产生意识的物质不存在,怎么能是高级动物呢。所以脑容量多,不一定聪明。但脑容量一定是硬件指标。就好比,一台电脑,它的质量好,硬件好,通常意义下就是运行快。可是线路出现问题,硬件好也不管用。比如说母体中发育不良,导致出生后脑瘫。这样的人其实脑容量和正常人没有大区别,但是大脑结构或者组成大脑的神经元,或者成分一定有所不同。才导致智力和健康上的差别。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

所以大家要清楚,大脑进化不是一蹴而就的。是一个漫长的调整过程,与人类的环境和发展需要息息相关。脑容量进化的变化,就像一条曲线,先是迅速上升,然后趋于平衡,然后稍微慢慢下滑收缩。大脑会向着更有效率,更轻巧的方向发展。

2、从分类上来说,五界系统:原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界。

动物界大脑活动更复杂,进化更好。而动物界又可分为无脊椎动物物和脊索动物两类。脊椎动物亚门包括圆口纲、鱼纲、鸟纲、爬行纲、两栖纲、哺乳纲。而哺乳纲的大脑要强于其他的。

接下来我们说说生命的起源和脑进化。

关于地球生命的起源,多很多种说法。我更赞同米勒的实验。米勒认为生命起源于水中。所以关于大脑的进化,也需要从海洋或湖泊中说起。原始地球形成于46亿年前,那时的地球温度极高,原始大气中没有氧气(O2)及臭氧层(ozone layer, O3),大气的主要成分是氨(NH3)、氢(H2)、甲烷(CH4)和水蒸气等,紫外线(UV)、闪电、宇宙射线可以直接作用于原始大气中的各种气体成分。

探讨生命的起源,应当追溯到与生命有关的元素及化学分子。在上世纪20年代,前苏联科学家奥巴林在《生命起源》中指出,原始大气中无游离氧的还原性大气在短波紫外线等的作用下能生成简单有机物,简单有机物可进一步生成复杂有机物,并且在原始海洋中形成多分子聚合体,后者经过长期的演变和自然选择,最终出现原始生命。这种观点被称为“化学起源论”。

为了验证“化学起源论”,1953年,由美国芝加哥大学研究生米勒(S. L. Miller)在其导师尤利(H. C. Urey)指导下进行了一个实验,这也就是后来著名的“米勒实验”

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

他将一组玻璃烧瓶连接成一套密闭装置,并将装置内的空气抽出,通入经过灭菌处理的甲烷(CH4)、氨(NH3)、氢气(H2)来模拟原始地球的大气,通过利用酒精灯加热煮沸水来模拟原始地球的海洋,又利用电弧连续进行火花放电来模拟太阳的紫外辐射和闪电。一周后,他发现原来无色的液体变成了浑浊的深红色,显然,瓶内已经出现了复杂化合物。

通过分析,米勒发现这些化合物中含有大约20有机物,其中有11种是氨基酸。在这11种氨基酸中,其中有四种是天然蛋白质中所含有的最简单的几种氨基酸,分别是:甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸。

米勒的实验证实:生命起源的第一步,即从无机物形成有机小分子物质,在原始地球的条件下是完全可能实现的。后来,科学家们受米勒实验的启发,通过实验室模拟的方法合成了多肽和核苷酸等生物大分子。如此看来,生命很可能是化学反应中一些高概率变化的必然产物,似乎说明原始地球上生命的形成是不可避免的。 还有一种理论认为生命的形成与月球有很大关系。月球在一定程度上塑造了地球,减缓了地球的自转。同时月球自转加快。这有利于地球环境的改变和稳点。尤其是潮汐现象,对于生命的出现,也有帮助。大家可以去了解一下。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

首先最初的大脑只是海洋生物中一组可以传导电流的细胞。这个细胞的出现尤为珍贵。下面的图片截图来自视频网络,并不高清。但事实上人类也无法还原最初的人类细胞了。大家充分发挥自己想象,去找寻自己。

然后经过长期的发展,演化,这类可传导电流的管子发展成雏形脑子。

而真正意义上的大脑此时并没有出现,经过漫长的演化和发展,真正意义上的脑子最终出现了。他出现在一条鱼上或者别的水生生命体中。

这就是人类大脑的雏形。这也是大脑极具发展的初始。由此大脑进化,进入海洋高速发展时代。细胞结构也在这时剧烈改变,神经分支形成。神经周围形成很多独立的鞘。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

沧海桑田,地势的变化,环境的变化,最终使得一些水中生命体,不得已走到陆上。爬行,站立,大脑进化进入陆地高速发展时代。恐龙也就在这个时候慢慢形成。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

恐龙也是这样的脑子。还是为了适应环境变化,为了生存,经过更长的时间,哺乳动物诞生了。他们的大脑得到进一步发展,能更好的适应环境。

而最完美的大脑,是一种被称为人类的动物的大脑。那就是我们自己的大脑。拥有皮质,沟壑纵横,神经元彼此相连,构成一个复杂的系统。

至此,大脑的进化并没有停止。因为生命还在继续,生命还在发展。环境依然在变,所以我们的大脑依然在进化中。【图片来源于探索发现《大脑进化》的视频中。】

人的大脑表面有很多往下凹的沟(裂),沟(裂)之间有隆起的回,因而大大增加了大脑皮层的面积。人的大脑皮层最为发达,是思维的器官,主导机体内一切活动过程,并调节机体与周围环境的平衡,所以大脑皮层是高级神经活动的物质基础。大脑(brain)包括端脑和间脑,端脑包括左右大脑半球。

端脑是脊椎动物脑的高级神经系统的主要部分,由左右两半球组成,是人类为脑的最大部分,是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢。脊椎动物的端脑在胚胎时是神经管头端薄壁的膨起部分,以后发展成大脑两半球,主要包括大脑皮质、大脑髓质和基底核等三个部分。大脑皮质是被覆在端脑表面的灰质、主要由神经元的胞体构成。皮质的深部由神经纤维形成的髓质或白质构成。髓质中又有灰质团块即基底核,纹状体是其中的主要部分。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

端脑由约140亿个细胞构成,重约1400克,大脑皮层厚度约为2-3毫米,总面积约为2200平方厘米,据估计脑细胞每天要死亡约10万个(越不用脑,脑细胞死亡越多)。人脑中的主要成分是血液,血液占到80%,大脑虽只占人体体重的2%,但耗氧量达全身耗氧量的25%,血流量占心脏输出血量的15%,一天内流经脑的血液为2000升。脑消耗的能量若用电功率表示大约相当于25瓦。

当大脑的结构越发复杂时,就需要采取特殊的策略专门化:某种机制具备专门制定策略的功能。大脑无疑是这类生理机制,它已促使我们得到一定程度的使世界与自我统一的力量。从无意识的适应自然到有意识的改变自然的转变。在这里总结一下,生命体大脑的进化,绝对是一个漫长的过程。在对称破缺机制影响下细胞进行不对称发展和进化,是我们可以发展出发达的大脑的前提。

现代观点认为地球上的生命,进化过程是这样的:从最原始的无细胞结构状态进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物,最后出现了被子植物。

动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到出现脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物,猿类。这就是人的雏形。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

而关于进化方式,一般也认为有两种:渐进式和爆发式。

渐进式形成,即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种;另一种是爆发式形成,如多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生,但在植物的进化中却相当普遍。

世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成(大进化)常常表现为爆发式的进化过程(如寒武纪大爆发),从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。

自然界的生物,通过激烈的生存斗争,适应者生存下来,不适应者被淘汰掉,这就是自然选择。渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念,达尔文认为,在生存斗争中,由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用,所以不能产生巨大的或突然的变化,它只能通过短且慢的步骤发生作用”。

现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变(基因突变和染色体畸变)或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用,整个群体的基因组成就会发生变化,造成生殖隔离,演变为不同物种。

爆发式进化,是对化石的研究发现。在进化史上,相当长的时间内处于进化较为沉寂的时期,新种的化石很少;有时大量的物种化石集中出现在较短的地质年代,如寒武纪大爆发。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

寒武纪是古生代的第一个纪。研究证据表明,寒武纪大约是从距今5.44亿年前至距今5.05亿年前。地球上最早的生命大约是在距今38亿年前出现的。在从38亿年前到6亿年前这长达32亿年的时间里,生物进化的速率是十分缓慢的。

最早的原核生物可能出现在35亿年前。最早的真核生物可能出现在20亿年前,从那时直至距今6亿年前,地球上的生物几乎都是单细胞生物。从寒武纪开始,地球上突然出现种类繁多的多细胞动物,人们称这种现象为“寒武纪大爆发”,也叫“寒武纪大爆炸”。

该学说认为化石的不连续性是历史的真实反映,这正说明生物的进化是不连续的,新物种是短时间内迅速出现的,然后是长时间的进化停滞,直到另一次快速的物种形成出现。

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

生物的进化既包含有缓慢的渐进,也包含有急剧的跃进;既是连续的,又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。

我们现在只能追溯过去的残留,来推断生命的进化,大脑的进化。想想这个过程,是那么枯燥,那么漫长,再摸摸你自己,你就应该由衷的自豪,因为你是这个地球上最成功的生命!

生命的起源和大脑的进化,你了解多少?

摘自独立学者,科普作家,国学起名师灵遁者心理学科普书籍《探索生命》

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