为什么地球上只有人类进化成高级智慧生物？ 第1页

目前看来只是偶然。即便你不考虑尼安德特人、丹尼索瓦人和其它尚未解析清楚的古人类，只看晚期智人，我们的智慧究竟比海豚高到哪里去也令人怀疑：现在我们已经识别了海豚发出的一些5音节的短脉冲，但还没搞懂那些东西作为语言或信号的具体含义，而逆戟鲸可以学会宽吻海豚的鲸歌并使用。

“只有人类进化到会制造工具”的说法是错误的，“只有人类进化到会语音交流”的说法是过时的，“只有人类进化到会记载事物”存疑。

古猿的特殊之处，是在大型灵长类的基础上感染了一些独特的病毒。2016年，一项研究^[1]认为病毒是人类演化的主要驱动力：

• 自“人猿相揖别”以来，人体合成的蛋白质在结构和组成上的变化有30%由病毒导致，与病毒相互作用的蛋白质发生适应的速度是其它蛋白质的三倍。
• “近亲物种产生不同机制来执行DNA复制、膜细胞器生成等相同细胞功能”的现象，就可以用病毒带来的选择压去解释。

生物学家对此曾经颇有微词：人类演化史上有许多偶然。

以下截图来自查尔斯·阿德勒的《巫师、外星人和星舰：科幻与奇幻中的物理数学》第210页：

但显然，这些偶然在自然界中还在不断发生。

人类基因组里有一千多个古代逆转录病毒打进来的基因片段。其中一部分已经在发挥生理功能，涉及人类的繁殖与生长。另有一部分还能产生新病毒。某病毒感染全人类或人类的遥远祖先的事情在历史上可能已经反复发生了成百上千次。

人类基因组计划让科学家们看到了自己的代码是怎样的一座屎山，看到了人的生长和繁殖背后是病毒基因在操作。这包括涉及记忆形成的突触的行为：

• 人的记忆力可能关系到病毒片段，现在Arc基因的行为仍然很像病毒^[2]。
• 内源性逆转录病毒编码的BANCR可能通过增大心脏塑造了人类的体型。
• 人内源性逆转录病毒在胚胎含有1~2个细胞时最为活跃，调控人类胚胎的发育。随着发育进行，病毒基因的活性逐渐下降，但仍在一部分细胞里表达。检测病毒基因活性可以判定胚胎发育阶段^[3]。
• 人内源性逆转录病毒HERV-K从人类胚胎含有个位数细胞的阶段开始表达，指导产生病毒蛋白和激活胎儿发育的关键基因，这些病毒蛋白可以干扰外源病毒进入胚胎细胞的过程。该病毒进入人类基因组的历史可能只有20万年^[4]。
• 人内源性逆转录病毒HERV-H指导产生的RNA负责开关早期胚胎的一些基因。研究发现^[5]13个HERV-H开关帮助保持早期胚胎细胞的多能性，阻断这些病毒基因的活动会造成胚胎停止发育。进一步实验发现，这些RNA能将成人细胞逆转为多能干细胞。
• 合胞蛋白由胎盘中直接接触子宫的一部分细胞产生，引导胎盘结合母体组织。合胞蛋白与逆转录病毒包膜蛋白env^[6]几乎一样。在人类基因组中，指导产生合胞蛋白的基因看起来就是内源性逆转录病毒基因，旁边还有两个目前看来无功能的病毒基因（gag和pol）^[7]。哺乳动物合胞蛋白基因有许多种，可能来自不同的病毒^[8]，其它许多病毒基因也有差异^[9]。
• 根据2015~2016年的遗传学研究，约6500万年前作为我们祖先的早期哺乳动物没有胎盘，该构造可能整个都是内源性逆转录病毒搞出来的。另一些研究显示，胎盘相关的事件或许有1.5亿~2亿年历史。
• 多种内源性逆转录病毒参与了免疫系统的开关。

你可以从中感受到人类在设计的角度是怎样的一团混沌。出现这样的东西没有什么特殊的难度，纯属鸟枪法随着时间筛出来的而已。

关于BANCR：

斯坦福大学医学院的Kitchener Wilson博士与其心血管研究所所长吴庆明教授等科学家合作的一项研究^[10]发现，人类等大型灵长类动物心脏的增大是远古逆转录病毒打进人类基因组的DNA指导的长链非编码RNA“BANCR”操纵的。
该RNA只在上述动物胎儿发育中的心肌细胞和某些癌细胞里活跃。利用诱导多能干细胞技术，研究人员发现BANCR有助于发育中的心肌细胞迁移，并影响心脏尺寸。
啮齿类不会产生BANCR，在人工将其导入小鼠胚胎后，胚胎左心室异常增大。对大鼠心脏注入表达BANCR的病毒，也造成心脏增大。人类罕见的扩张型心肌病似乎也是BANCR表达水平超标引起的，患者心脏异常大且功能差、可能危及生命。
一系列证据表明，灵长类的远古祖先被病毒感染，导致一群灵长类有了更大的心脏、更强的血液供应能力，促进了体型的增大。

关于Arc：

Pastuzyn et al. The neuronal gene Arc encodes a repurposed retrotransposon Gag protein that mediates intercellular RNA transfer. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.024.
Ashley et al. Retrovirus-like Gag protein Arc1 binds RNA and traffics across synaptic boutons. Cell. January 11, 2018. doi: 10.1016/j.cell.2017.12.022.

德国马克斯普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所的韦兰德·B·亨特教授及其团队进一步研究了他们认为在人类演化史上发挥重大作用的ARHGAP11B基因。只有人类和现已灭绝的人类近亲尼安德特人与丹尼索瓦人才有这个基因。

团队通过绿色荧光蛋白检测人类特异性基因ARHGAP11B，在转基因绒猴胚胎的新皮质区域发现了与人类相似的基因表达。这是首个表达该基因的非人灵长类模型。该基因增加了绒猴胚胎的脑容量，明显增加了绒猴大脑皮质上的皱褶、出现了脑回样结构，上层神经元显著增多。

此前已经有研究证明该基因可以让转基因鼠脑干细胞明显增多，有约一半实验鼠出现新皮层折叠。而这次是第一次在非人灵长类动物身上发现ARHGAP11B基因可以引起新皮质扩张，证明该基因直接关联到灵长类新皮质体积的增长及脑回结构的形成，这是让人类比其他灵长类更智能的重要机制。而这机制只不过是个可以随机突变出来、可以转到其它生物身上发挥作用的基因。

地球生物的演化基于突变，突变基于错误，造成了大部分突变是中性的，有益和有害的突变都不多，稍微有益的东西也并不容易产生什么优势。靠病毒能带来的效果同样有限：穿透血脑屏障的病毒带来的往往不是改进而是致死的疾病。逆转录病毒感染整个物种这样的事情，一不小心就会变成生化灾难。在这种情况下试错需要的恰恰就是时间。

动物制造和使用工具

现在，人类已经知道人属的其它生物、卷尾猴、食蟹猴、大象、海獭、海豚、多种獾类、棕熊、疣猪、鳄鱼、乌鸦、鹦鹉、猫头鹰、啄木鸟、秃鹫、绿鹭、纹鹭、蚂蚁、黄蜂、章鱼等各式各样的动物可以使用工具：

许多灵长类和大象可以使用石头·木棍·树叶·苔藓等处理食物、清洁身体、自卫、挡雨，灵长类经常对树枝和树叶进行加工；

海獭可以使用石头处理食物，河狸可以建造堤坝拦水，水獭有时会干预河狸堤坝的构造来迎合自己的需要；

一部分海豚可以拿嘴顶着海绵或海螺壳在觅食时保护自己，逆戟鲸可以吐出吃下的一部分鱼来勾引猎物；

秃鹫可以使用石头和树枝处理食物；

美洲短吻鳄和沼泽鳄会在鸟筑巢的季节用树枝勾引鸟；

一些鹭会使用昆虫、树叶等去勾引鱼；

一些鸟和昆虫可以使用树叶、树枝、泥土、砂砾、石头和人类的废弃物，并可对它们进行简单加工；

澳大利亚的部分鸟类会抓取和投放着火的树枝以散布火灾^[11]，食用烧死的动物；

章鱼可以使用椰子壳^[12]、贝壳、石块、碎玻璃乃至掉进水里的乐高塑料块进行自卫，印太水孔蛸会使用僧帽水母的剧毒触手作为武器^[13]，章鱼多次在水族馆里扔石头砸东西，还会从自己的箱子跑去别的箱子里吃螃蟹再跑回去，以及对灯喷水导致照明故障；

一些灵长类、一些鸟、章鱼会丢石头玩，在人类饲养下也可用人类提供的简单玩具玩耍；

人类以外的人属生物和猫狗等可以学会人类提供的简单工具和钱的大概用法，也可以用人类提供的简单玩具玩耍，其中狗的能力显著超过猫；

红毛猩猩会在发出声音时用树叶遮住嘴来改变音调；

不要求将工具拿起来的话，隆头鱼属、舒氏猪齿鱼、哈氏锦鱼等鱼类会利用礁石撞开贝壳，海鸥、多种鹰和乌鸦等鸟类会将贝壳、乌龟、坚果之类摔在石头和公路上。

关于昆虫使用工具：

蚂蚁在自然界会使用砂砾和石头挡水，有些种类还会用石头堵住别种的蚁穴来干扰那些蚁群的扩张。多种寄生蜂用石头或沙土掩蔽藏有卵和宿主的地洞。

近几十年来，人们已经发现一些蚂蚁种类会利用泥土、沙粒等作为工具，收集液体并将其运回巢穴。2017年，科学家实验证明蚂蚁能从并不熟悉的物品里选出最适宜的工具来执行上述任务^[14]。

匈牙利的科研团队向Aphaenogaster subterranea蚂蚁和 A. Senilis蚂蚁提供多种可能的工具，一些是自然界存在的小树枝、松针和土壤颗粒，另一些则是人制造的纸和海绵。蚂蚁会用这些工具进行实验，最终表现出对某种工具的偏爱，即便这种工具是人造的。它们会把工具丢进蜂蜜里蘸取，再将其捡起来、扛回巢穴饮用。 Subterranea蚂蚁喜欢用微小的土壤颗粒转移溶解的蜂蜜，用海绵转移纯蜂蜜。很多蚂蚁还将海绵撕成小碎块，用来更好地搬运。Senilis蚂蚁一开始会试用所有工具，然后集中到纸张和海绵上，这些材料能够吸收大多数溶解的蜂蜜。这表明蚂蚁具有学习能力。

社会性昆虫不会点火冶炼金属，但白蚁可以利用甲酸溶解包括金银矿石的多种自然材料，将金属富集在颚部、口器等处来提升自己的身体强度。当然，大部分地方的白蚁只能找到锌、镁和锰来增强自己。琥珀里的一部分古代蚂蚁也体现出这种能力。

科学家实验证明熊蜂可以学会将人类提供的小球移动到球门来获得食物^[15]。

动物使用语音交流

目前，有一些研究支持地球上有30种鸟、29种非人哺乳类^[16]在用声音表达基本信息的时候具有同样的音高模式（语调）和语速，人类和这59种动物在表达“攻击、敌对、顺从、恐惧、安抚、亲和”之状态的时候可以互相理解。

刹那·F·圣永表示内行。

非人动物可以通过声音、手势、化学物质、触觉、简单的运动之类交流，并具有一些天生固有和后天学习的、能用以表达自己感受的行为倾向，只是不像我们熟悉的人类语言中的词语。非人动物可学会的不同视觉符号的数量，在极限上可以相当于4岁人类幼体，但难以掌握人类的语法。毕竟大家的硬件基础差别很大。

非人动物在自然环境里使用的交流系统主要是封闭系统，可表达的思想范围被严格限制。而人类语言是对偶码，语言当中有限数量的元素（声音、文字和手势）本身并无意义，但意义的组合（包括词语和句子）可以随意追加。

• 栗冠弯嘴鹛能将叫声中相同的声音元素以不同方式编排，来产生两种功能迥异的发音。斑鸫鹛也显露出用两种相同的声音做出这种编排的能力。但这都极度有限，基本上是弥补这些动物发声能力上的缺陷。
• 即便是和人类相处万年以上、经常沟通并合作捕猎的物种（狗），通过语音提示与身体提示的配对也只能理解人类的一小部分表达，狗用这些方式能表达的东西更少。在科学研究中记录下来的教会狗去理解不同口头单词的最多数量是Chaser记载的1022个^[17]，未经特别训练的狗能被人理解的表达则是56个不同信号：10种吠叫，5种咆哮，8种其它发声，11种尾巴信号，5种耳朵和眼睛的姿态，5种嘴巴姿态、12种身体位置。人类已经通过机器学习对狗的表达进行解析^[18]。
• 海豚可以理解少量的英语之类人类语言并使用。海豚可以理解人类用三十几种不同的口哨声创建的简单语言并使用同样的口哨音回应。
• 人类的近亲，黑猩猩、倭黑猩猩之类，可以在人类教导下学会一些手语，表达比大多数动物多得多的内容，但它们极难自创单词或单词组合去表达新的概念。黑猩猩可以发出至少32种规律化的、可被人类分辨的声音。你还可以看看红毛猩猩大量习得人类行为的案例^[19]。
• 大部分鸟至少能发出6种叫声，在它们愿意用声音对应到危险、困扰、饥饿之类的情况下，人类就可以学会。鸽子、鹦鹉、乌鸦在这方面的能力是一般鸟类的数十倍。

参考

1. ^ David Enard, Le Cai, Carina Gwennap, Dmitri A Petrov. Viruses are a dominant driver of protein adaptation in mammals. eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554/eLife.12469
2. ^ Arc指导合成的蛋白质衣壳会随机地包裹上细胞里的短链RNA，就像病毒那样。
3. ^ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25658370
4. ^ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4503379/
5. ^ http://www.nature.com/ng/journal/v48/n1/full/ng.3449.html
6. ^ 该病毒蛋白帮助病毒侵入宿主细胞
7. ^ http://www.nature.com/nature/journal/v403/n6771/full/403785a0.html
8. ^ 小鼠和人的合胞蛋白基因就不一样
9. ^ http://www.pnas.org/content/109/7/2184.long
10. ^ https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.07.006
11. ^ https://doi.org/10.2993%2F0278-0771-37.4.700
12. ^ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20064403/
13. ^ https://science.sciencemag.org/content/139/3556/764
14. ^ https://www.researchgate.net/publication/326776392_Which_tools_to_use_Choice_optimization_in_the_tool-using_ant_Aphaenogaster_subterranea
15. ^ https://zenodo.org/record/889455#.XsZ6ujcpt6-
16. ^ Friend, Tim (2004). Animal talk : breaking the codes of animal language. New York: Free Press. pp. 90. ISBN 978-0743201575. OCLC 53144532.
17. ^ https://doi.org/10.1016%2Fj.beproc.2010.11.007
18. ^ https://doi.org/10.1007%2Fs10071-007-0129-9
19. ^ https://www.bilibili.com/video/BV1wf4y1B79C/