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示意图：低等生物和高等生物脑容量的区别
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进步的动力，内外兼修？
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在从古猿向人类演化的过程中，产生了许多基因突变。遗憾的是，我们对大脑这个精妙器官的了解，还处于非常肤浅的层面。科学家认为，有几个基因可能为猿脑向人脑迅速演化立下了汗马功劳。
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第一个可能是FOXP2 基因。人类和猿的一大区别，是人类拥有语言这一强大的能力。如果没有语言，就没有今天的人类文明，语言促使人与人之间的信息交流变得更加高效和精确。而FOXP2 基因至关重要，这是一种控制语言能力发展的基因，该基因的突变常见于先天性语言功能障碍的人群中。另外还有研究表明，FOXP2 对记忆力和理解力也有影响。
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值得注意的是，这里所说的FOXP2 基因只不过是当前语言研究的冰山一角，在冰山下面还有许多基因奥秘有待发掘。
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第二个可能是ARHGAP11B 基因。这一基因仅见于智人、尼安德特人和丹尼索瓦人。而这个基因，可能和大脑语言中枢的出现有关。
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第三个可能是HARE5 基因。这个基因很可能是控制大脑发育的关键。实验证明，跟移植了猩猩HARE5 基因的小鼠相比，移植了人类HARE5 基因的小鼠在脑容量上扩大了12%，而且产生了相应的大脑皮层。
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这些与脑功能增强相关的基因，从何而来？科学家认为，这些基因一定孕育在人类演化的实际需求中。如何更好地制造和使用工具，如何应对日渐加重的劳动负担，如何开创和传承语言文字，如何由素食向肉食转变……这些问题促进大脑不断演化，也推动人类文明前进。
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也就是说，脑容量的激增，是基因、人类行为与外部环境共同作用的结果。我们不妨举几个例子简单说明。
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人类祖先曾向北方迁移，地域差异是他们首先要迎接的挑战。通常，纬度越高的地方，光照强度就越低。那么，如何在昏天黑地里看清东西呢？这离不开成像工具的分辨率，也就是人眼的视力必须足够好；此外还需要大脑运算能力跟得上，才能较好地处理图像解析结果。打个比方，就像需要同步升级显卡硬件和更新显卡驱动，对于住在高纬度地区的人类而言，不仅双眼要锐利有神，连大脑也要跟着提升和扩容。
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火的使用，也给人脑演化带来了机会。在认识和掌握自然火之后，人类不仅能获取光明、御寒、抵御野兽侵袭，还开始慢慢地习惯和喜欢烧烤以及烹饪食物。摆脱茹毛饮血没多久，人类的牙齿不再那么锋利，而人类的大脑在享用熟食过程中获取了更多的营养，变得更加发达。火给人类大脑容量的提升创造了条件，人类也由此揭开了认识自然和改变自然的新篇章。
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大多数科学家认为，东非大裂谷的产生，给人类带来了营养最丰富的食材——鱼。鱼油里含有极其丰富又价值很高的不饱和脂肪酸，在被人类大量摄入后，这些营养物质也为大脑升级做足了强力助攻的准备。
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碳水化合物，尤其是淀粉，在脑容量加速增大的过程中也起到了不可忽视的作用。卡伦·哈迪博士及其团队在综合各方面的数据后提出，人类大脑的运作需要大量葡萄糖，而只有淀粉这类高碳水化合物才能提供足够的葡萄糖。淀粉食物的摄入，能够增进唾液淀粉酶基因的复制，从而更高效地合成人脑发育所需的葡萄糖。显然，人类祖先也擅长用火对淀粉食物进行烹饪，他们越来越习惯这些更容易被消化的食物。
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人类还有一双可以与大脑媲美的灵巧的手，大脑的发育使人类祖先可以制造和使用工具，学会用更高效的方式捕猎和劳动，这反过来又进一步刺激了大脑的发展。
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示意图：古猿向人类演化过程中的脑容量变化（绘图：郑腾腾、李靖）
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幸亏没有“误入歧途”
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不过，就像电子操作系统在更新换代的过程中容易出现漏洞一样，人类祖先的脑容量在达到1400毫升这个里程碑的过程中，也走过几次岔路，仔细想想甚至有些令人后怕。
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比如，根据在欧洲发现的海德堡人的遗骸推算，海德堡人的脑容量只有1100毫升，演化程度远远不够。然而，一味追求容量大，未必能笑到最后。尼安德特人的脑容量将近1700毫升，比现代人还大不少。但是，尼安德特人的脑容量几乎被视觉功能和运动功能占据主要位置，思维功能和沟通功能被放到了次要位置。后来，尼安德特人在跟现代人的竞争中处于弱势，以至于不幸灭种，究其原因离不开大脑功能的“出色”程度。
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在经历了相当长时间的演化后，人类特有的大脑皮质中枢得以产生，如运动性语言中枢、书写中枢、听觉性语言中枢等，还出现了欣赏音乐、舞蹈和绘画等艺术的中枢，功能越来越复杂、越来越完善。随着抽象思维的发展，人类大脑额叶也得到了迅速扩张。
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人脑作为人体中最复杂的部分，也给人类带来了许多烦恼。比如中枢神经系统几乎不能再生，有一种假说认为根源是早期神经元分化条件不可再现，目的是为了维持记忆。比如“9·11”事件发生的时候，很多孕妇目睹了这一刻，她们生出的孩子得抑郁症的概率要高于其他的孩子。为什么？DNA记住了。这在某种程度上说明，意识具有一定的遗传密码和物质基础。
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示意图：现代人类大脑切面构造
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