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然而，把本应习得的能力转变为人的本能，其好处是有限的。比如在语言方面，我们有着很强的本能，但也很灵活，如果自然选择将词汇全都融入语言本能，显然是不明智的。那样的话，语言就会成为一种僵化的工具：比如缺少用于计算机的词汇，我们将不得不把它描述为“当你与之交流时会思考的东西”。同样地，自然选择考虑到了（请原谅这番目的论的说辞）要给候鸟配备了一套恒星导航系统，但却不够完备。由于岁差现象，定位就会逐渐产生偏移，因而鸟类在每一代都要通过学习来重新校准它们的星罗盘，这至关重要。
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鲍德温效应是关于文化和基因演化之间的微妙平衡。他们不是对立面，而是并肩携手、互相影响，以期获得最好的结果。一只鹰可以从它的双亲那里学到处世哲学，从而更好地适应当地的条件；相比之下，布谷鸟所有的一切均有赖于本能。因为它们是被代养的，永远见不到双亲，因而从破壳那天起，便得在短短数小时内将养父母亲生的孩子们推出鸟巢，还得在尚幼时就在没有双亲指导的情况下自己迁徙到非洲宜居地区，得摸索如何找寻并吃掉毛毛虫，得在第二年春天返回出生地，寻觅配偶，并把卵产在其他合适的鸟巢里——所有这一切均是本能行为，不过在后天的博弈过程中经验会日渐增长。
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我们不仅低估了人类大脑对本能的依赖程度，还常常低估了其他动物的学习能力。例如，大黄蜂从后天的经验之中学到了很多如何从不同种类的花中采集花蜜的方法。不加以练习的话，教一种只会掌握一种。然而一旦有过，比如给乌头采蜜的经验，遇到类似的花，比如虱子草，它们便能更好地进行处理，从而证明它们所做的不仅仅是记住每一朵花，而是已经总结出了一些抽象的原理。
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另一个十分典型的动物学习例子便是海参，它是一种再渺小不过的动物了。它慵懒、个头小、结构简单、也不发声。它的脑子极小，除了吃吃喝喝就是交配，无忧无虑令人羡慕。它不能迁徙、交流、飞行或思考，它只是那么“苟且”地活着。与布谷鸟甚至大黄蜂相比，它的生活简直不值一提。如果简单动物靠本能，复杂动物靠学习的观点是正确的，那么海参这种动物就没必要学习了。
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但它能够学习。如果一股水柱喷到它的鳃部，它就会缩回鳃。但如果水柱反复吹打鳃部，这种收缩就会逐渐停止。海参认为这是假警报，习以为常了，便不再做出反应。尽管这无法和学习微积分相比，但毕竟也是在学习。相反，如果在水被喷射到鳃部之前，电击一次，海参就会学着把鳃收缩得更多一些——这一现象被称为敏感化。就像巴甫洛夫（Pavlov）著名的狗试验那样，海参也可以形成“条件反射”。用一股非常轻柔的水流喷射它的鳃部，如果同时伴随着电击，它的鳃就会缩回。此后，仅靠在平时通常不足以让海参收回鳃的轻柔水流，就可以使经过试验的海参迅速收缩它的鳃。换句话说，海参具有与狗或人一样的学习能力：习惯化、敏感化和联想性学习。然而，这些学习甚至都不用经过大脑。负责这些反射和学习活动的是腹神经节，它是海参这个黏糊糊生物腹部的一个小的神经中枢。
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这些实验背后的埃里克·坎德尔（Eric Kandel），并非要跟海参过不去，而是有着其他目的。他想了解学习发生的基本机制。什么是学习？当大脑（或腹神经节）获得一种新的习惯或改变行为的时候，神经细胞会发生什么变化？中枢神经系统由许多神经细胞组成，每个细胞都向下游传导电信号，而突触连接着神经细胞。当电神经信号到达突触时，它必须先转换成化学信号然后才能继续它的电信号之旅，就像一位乘坐火车的乘客横渡海峡需要转乘渡轮那样。坎德尔的注意力很快便集中在这些神经元之间的突触上，发现学习似乎能改变它们的特性。因此，当海参对假警报习以为常时，传入神经元和负责鳃收缩的神经元之间的突触就有点被削弱了。反过来，当海参对刺激变得敏感时，突触就会加强。坎德尔和他的同事逐渐用一些巧妙的方法针对海参大脑中的一种特殊分子进行研究，发现这种分子对突触强度的增减起到了关键作用。这种分子被称为环腺苷酸。
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坎德尔和他的同事们发现了围绕环腺苷酸的一系列化学变化。且不论它们的名称，想象有这么一连串的化学物质，分别称为A、B、C等：
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A制造出B，
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B激活了C，
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C打开一个被称为D的通道，
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从而使更多的E进入了细胞，
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延缓了F的释放，
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F这种神经递质将信号通过突触传递给下一个神经元。
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现在，C也通过改变形式激活了一种叫作CREB的蛋白质。动物如果缺乏这种激活形式的CREB，虽然仍可以学习东西，但往往不超过1小时便全都忘得一干二净。这是因为CREB一旦被激活，就会启动基因，从而改变突触的形状和功能。这些被激活的基因称为CRE基因，即环腺苷酸反应元件。如果讲得更为详细一些，或又将令人感到抓狂了。但请再有点耐心，马上便会豁然开朗。[2]
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事实上并没有这么复杂，是时候轮到“笨蛋”上场了。“笨蛋”是一种突变果蝇，它无法领会某种味道以及经常伴随而来的电击，到底意味着什么。它发现于20世纪70年代，是一系列“学习突变体”中的第一个，通过给受辐射的果蝇一些简单的任务，让它们学习，并选出不能完成任务的果蝇进行繁殖，随后就得到了“卷心菜”“健忘症”“芜菁甘蓝”“小萝卜”和“大头菜”等突变体（再一次表明果蝇遗传学家在基因命名方面比人类遗传学同行显得随意多了）。目前在果蝇中总共发现了17种学习突变体。受坎德尔的海参研究启发，冷泉港实验室的蒂姆·塔利（Tim Tully）开始着手找出这些突变果蝇到底出了什么问题。让塔利和坎德尔高兴的是，这些突变体中被“破坏”的基因都参与了环腺苷酸的形成或相关反应。[3]
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紧接着，塔利指出，如果他能敲除果蝇的学习能力，那他同样也应该可以改变或提高这种能力。通过移除CREB蛋白的基因，他培育出了一种能够学习但却记不住学习内容的果蝇——所学很快便从记忆中消失了。不久之后，他又培育出了一种果蝇，这种果蝇学习速度极快，对于特定气味之后会有电击这事，它们只需经历一次便会对此气味产生恐惧心理，而其他果蝇则需要经历上10次。塔利称这些果蝇具有过目不忘的记忆力。它们远非聪明，且反应得明显有些过头了。就像一个人在经历自行车事故的时候阳光明媚，他便有了过度解读，然后就拒绝在晴天骑自行车了。俄罗斯伟大的人类记忆学家舍雷舍夫斯基（Sherashevsky），正是亲历者。这种人的脑子里塞满了太多琐事，以至于只见树木不见森林。智力是记忆和遗忘的有机结合。我经常遇到这样的事：我很容易“记住”，准确说来是辨认出我以前读过的一篇文章，或听过的一个广播节目，但无法背诵出来。这表明，记忆在某种程度上深藏于我的意识之中。想必，它在记忆学家那里隐藏得并没有那么深。[4]
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塔利认为，CREB是学习和记忆机制的核心，是一种控制其他基因的主基因。因此，对理解学习的寻求最终变成了对基因的探究。要证明某种生物不仅仅是依靠先天本能，还可以进行后天学习，那么就得对基因展开研究，只不过我们发现，理解学习能力的最佳方法在于了解基因，以及了解使学习得以发生的基因产物。
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到目前为止，知道CREB并非果蝇和海参所特有，这一点并没有令人感到惊讶。事实上，同样的基因也存在于小鼠之中，通过敲除小鼠的CREB基因，已经培育出了突变小鼠。正如预想的那样，他们无法完成简单的学习任务，比如记不住隐藏在游泳池中的水下平台在哪里（这是老鼠学习能力实验的标准测试），也记不住哪些食物可以安全食用。通过注射CREB基因的反义基因（可以短期抑制该基因）到小鼠大脑，小鼠会暂时失忆。同样，如果它们的CREB基因特别活跃，它们就是学习能力超强者。[5]
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从老鼠到人类，从演化上来看只有细微的差别。我们人类也有CREB基因，位于2号染色体，但它的重要伙伴——帮助CREB发挥作用的CREBBP，位于16号染色体。此外，另一种名为α-整合素的“学习”基因也位于16号染色体，这就是我在此章中对学习能力进行探讨的由头，尽管略显牵强。
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在果蝇中，环腺苷酸系统似乎在被称为蘑菇体的大脑区域异常活跃，蘑菇体是果蝇大脑中的伞状神经元突起。如果果蝇的大脑中没有蘑菇体，那么它通常无法学习到气味和电击之间的联系。CREB和环腺苷酸似乎是在这些蘑菇体中行使职责的。具体是怎么回事，现在才弄清楚。通过系统地搜寻其他无法学习或记忆能力丧失的突变果蝇，罗纳德·戴维斯（Ronald Davis）、迈克尔·格罗特维尔（Michael Grotewiel）和他们在休斯敦的同事们发现了一种新型的突变果蝇，并称之为“沃拉多”。对于此命名，他们解释道，“volado”是智利的口头语，意思是“心不在焉”或“健忘”，一般用在教授身上。就像“笨蛋”“卷心菜”和“芜菁甘蓝”那样，“沃拉多”也是学习困难户。但与这些果蝇的基因所不同的是，“沃拉多”的基因似乎与CREB或环腺苷酸无关。它的这种基因编码一种名为α-整合素的蛋白质亚基，该蛋白在蘑菇体内表达，其作用似乎是将细胞结合在一起。
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为了验证这并非一种除了改变记忆之外还有很多其他功能的“筷子”基因（详见11号染色体那章），休斯敦的科学家们做了一系列设计精妙的试验。他们选取了一些体内“沃拉多”基因被敲除的果蝇，并插入了一个与“热休克”基因（在突然受热时才会被激活的基因）有关的新拷贝。他们对这两个基因作了精心的安排，使得只有在热休克基因开启的情况下，“沃拉多”基因才会起作用。在低温度下，果蝇不具备学习能力。然而，在热刺激3小时后，它们突然变成了学习能手。再过几个小时之后，随着热刺激逐渐消退，他们再次失去学习能力。这意味着“沃拉多”在学习行为发生的时候很是重要，而非只用于形成与学习相关的构造。[6]“沃拉多”基因的职责是产生一种将细胞结合在一起的蛋白质，暗示着记忆在很大程度上来说，就是神经元之间的紧密连接。当你学习某样东西时，你会改变大脑的物理网络，并在以前没有或较弱的地方建立起紧密的连接。我几乎可以接受这个说法，认为这就是学习和记忆的根本所在，但我很难想象，我对“沃拉多”一词含义的记忆，是如何由神经元之间紧密的突触连接而形成的，这显然令人费解。然而，将问题降维到分子水平也远没能解决问题，反而带来了新的麻烦。即记忆机制不仅是神经细胞之间的连接，神经细胞之间的连接本身就是一种记忆。它和量子物理学一样令人心潮澎湃，比占卜板和飞碟更令人感到兴奋不已。
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让我们更为深入地研究一下这个谜团。“沃拉多”的发现暗暗指向了一种假说，即整合素是学习和记忆的核心，且这方面的证据早已有了。到1990年，人们已经知道一种抑制整合素的药物可以影响记忆。具体来说，这种药物干扰了一种被称为长时程增强效应（LTP）的过程，这似乎是记忆形成过程中的关键事件。大脑底部深处有一个叫作海马体（希腊语中海马的意思）的结构。海马体的一部分被称为阿蒙角（源自埃及神话中与公羊有关的神，后来亚历山大大帝在对利比亚的西瓦绿洲进行秘密访问后，称其为父）。特别需要提出的是，在阿蒙角中有着大量的金字塔形神经元（注意，此处一再出现埃及元素），它将其他感觉神经元的输入信息集中在一起。金字塔形神经元很难被激活，但如果两个独立的信号同时输入，其联合作用便会将它激活。一旦被激活，就变得更容易被再次激活，但只能被最初激活它的两个信号之一所激活，而无法被其他信号所激活。因此，看到金字塔的画面和听到“埃及”这个词，两者结合在一起，才会共同激活金字塔形细胞，并在两者之间形成一种联想记忆。而如果只想到海马，虽然也可能与同样的金字塔形细胞有所关联，但却无法以相同的方式来“增强”，因为它并没有与其他信号一起结合同时激活金字塔形细胞。这是长时程增强效应的一个例子。很显然，如果你认为金字塔形细胞是一种关于埃及的记忆，那么当你看到金字塔的画面或听到“埃及”这个词，该细胞就会被激活。而无论是看到海马的画面还是听到海马这个词，都是全然无效的。
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如同海参的学习那样，长时程增强效应，绝对依赖于突触特性的改变。在上面的这个例子中，输入信号的细胞和金字塔细胞之间的突触发生了改变，而这种改变几乎肯定与整合素有关。奇怪的是，对整合素的抑制并不会干扰长时程增强效应的形成，而只会影响其持续时间。整合素或是将突触紧密结合在一起所必需的。
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我刚才提到，金字塔形细胞实际上可能本身就是一种记忆。这简直是无稽之谈，因为童年记忆甚至根本就不在海马体里，而是在大脑新皮质中。位于海马体内部和周遭的部分，是负责产生新的长期记忆的。据推测，金字塔形细胞是以某种方式将新形成的记忆传送到它的居所的。我们之所以知道这些，是因为两位在20世纪50年代不幸遭遇了离奇事故的优秀年轻人。在科学文献中，按名字的首字母缩写，第一位被称为H.M.，他的一部分大脑被切除了，以防止因自行车事故而引起癫痫发作。第二位被称为N.A.，是一名空军雷达技师，有一天，他正坐着制作一个模型，碰巧转过身来。非常不凑巧的是，一位正在玩微型花剑的同事向前刺了下，花剑正好穿过N.A.的鼻孔，直插入他的大脑。
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两人至今都患有严重的健忘症。他们可以非常清楚地记得他们童年时的事情，以及事故发生前几年的事情。在被要求回忆过往时，如果不被打断，他们可以短暂地记起刚刚所发生的事情，但无法形成新的长期记忆。他们认不出每天见到的人，也认不出回家的路。N.A.的症状较轻，他无法领会看电视的乐趣，因为插播的广告会让他忘记之前所看过的内容。
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