人脑为什么这么大？( 二 )

研究发现，猴群大小和物种的大脑尺寸相关。这启发了“社交大脑假说”（socialbrainhypothesis），认为猴群内的竞争和合作要求动物具有更大的大脑。当然，这并非灵长类大脑演化的唯一假说。除了社交、运动、觅食这类功能需求，饮食、遗传、发育等限制因素也会为大脑尺寸设置瓶颈，而且不同因素之间也会互相推动形成反馈。下图是一个考虑多因素相互作用的例子。

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图片来源：Dunbar&Shultz2017
从化石证据看，人类大脑的最近一次扩大发生在200万年前，那时我们已经灭绝的近亲直立人（Homoerectus）的脑化商达到了4 ，比我们现存的最近灵长类黑猩猩的2.7高上不少。对于这次及之后的演化，只有一些理论性的猜测。例如，较有影响力的“昂贵组织假说”（expensivetissuehypothesis）试图解释人类的大脑为何能在基础代谢率变化不大的情况下长这么大。想象人体是一个工厂，基础代谢率就像每天烧掉的燃料。有些器官，如大脑和肠道，单位质量的组织耗能较多。通常哺乳动物的大脑越大，能量预算越高。该假说认为，在总能量预算不变的情况下，大脑的扩张必然意味着其他耗能组织的收缩。由于人类消化道较短，且省出的能量恰好够变大的大脑用，该假说推测人类演化过程中采取了更易消化的饮食（如切碎食物、用火把肉烧熟），使得肠道相对变小，脑相对变大。
人脑尺寸的优势源自
神经干细胞的延迟发育？
从神经生物学的角度来看，人类大脑在尺寸上的“优势”或许得益于神经干细胞的延迟发育。神经干细胞是一类具有自更新能力的多能干细胞，能分化成神经元和神经胶质细胞。在这分化过程中，神经干细胞的形状会发生改变，进而影响它们分化并最终形成神经元的速度。在小鼠身上，这种形状变化会在几个小时内快速发生，这也限制了小鼠生成的脑细胞数量。

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?人脑类器官生长得比大猩猩和黑猩猩的大脑类器官大得多（从左至右），这些大脑类器官显示的是5周时的大小。
图片来源：S.Benito-Kwiecinski/MRCLMB/Cell
有研究比较了人类以及其他灵长类动物的大脑类器官，结果发现我们灵长类动物神经干细胞的分化过程需要更长的时间。对于大猩猩和黑猩猩来说，延迟的形状改变让它们有大约五天的时间来继续产生新的神经元。人类则需要更长时间（一周或者更长），延长的神经发生过程让我们的大脑产生了更多的脑细胞、更多的脑组织，并最终产生更大的大脑。
深入的研究还发现，名为ZEB2的基因在调节这一过程中发挥着核心作用， ZEB2的基因表达会加速神经干细胞的分化过程，在人脑类器官中增强ZEB2的基因表达时，人脑类器官会变小，而当大猩猩类器官中的ZEB2基因被抑制时，它们的大脑体积变得和人类更接近了。
然而，脑子越大就越聪明吗？不论是在物种之间还是在人类内部，智力和大脑尺寸确实都有一些正相关，这提示通用信息处理能力可能确实会随大脑增长。但这种关联比较微弱，而且相关也不等于因果。智力不可能只由单一因素决定。从历史上看，近几万年人类的大脑其实在变小，但很少有人会质疑我们的智力比远古退化。生物学以外的因素，例如技术和文化，还在推动我们变得更聪明和强大。
[1]科赫：大脑尺寸重要吗？《科学美国人》2016
[2]Herculano-Houzel.2012.Theremarkable,yetnotextraordinary,humanbrainasascaled-upprimatebrainanditsassociatedcost(doi:10.1073/pnas.1201895109)