【探索七】心智演化的極限

第八講‧特稿

圖片來源:Darren Pryce│Getty Images

撰文│柯昭儀

達爾文認為生物起源於共同的祖先,智力的演化則是一個連續的過程,而人類和非人類的心智差別在於程度而非性質,這個理論顛覆了當時神造萬物的思維,卻獲得許多科學家的支持,至到今日仍普遍被世人接受。在生物形式千變萬化的演化下,人類的文化也有了多彩多姿的表現,令人好奇的是這些變化都夠能無止盡地持續嗎?會不會有某種形式的生物、或是某種人類文化永遠不可能存在世上呢? 探索講座第七期「大腦、演化與學習」的閉幕,以本期講座顧問謝豐舟教授的「從生物形式變異之極限看人類心智的演化」講題作為壓軸,謝醫師從演化發育生物學的觀點探討人類心智的演化,帶領觀眾探索人類心智奧秘,他同時闡述人類與其他動物間的心智演化是否具有達爾文所主張的連續性,探討這兩者之間是否存有斷層。

心智鴻溝之謎

根據黑猩猩基因體研究的結果,黑猩猩與人類的基因體有高達95%的DNA一模一樣,為何僅是神經元的數量上些許的差異,就足以造成黑猩猩與人類之間無法跨越的鴻溝?其關鍵為何?是進步的語言能力?是成熟的藝術創造?還是系統的學習模式呢?

美國哈佛大學豪瑟(Marc Hauser)教授2009年在nature發表的「The possibility of impossible cultures」表示,生物變異的形式是有其限制的,他認為人類從六、七百萬年前的先祖分歧演化出獨特的神經能力,此一能力帶來了人類與動物在心智能力演化上前所未見的斷層,人類的文化表現也因而不連續,豪瑟教授主張有些人類文化的表現根本不可能存在,他的想法涵蓋人類的基因、神經、思想與行為,也為釐清人類思維特性及文化表現的極限,提供了新的方向。

人類心智有何獨特?

「智能」是生物適應環境得以生存的一種方式,比起會飛翔的鳥類、會游泳的海豚和會挖洞的地鼠,人類的智力是預測、計畫和腦中預演;時間估計、手腦協調和彈道動作;以及排列組合、符號語言、社會互動和團隊合作。就生物演化的觀點而言,這些能力有利於狩獵成功和生存競爭。儘管人類絕大部分基因都與黑猩猩相同,但研究顯示,這兩大物種進化分離以後,基因層面的一些變化讓人類的計算能力也發生了顯著性的變化。各種基因的重排、缺失和複製,讓我們的大腦擁有了四種獨有的特性;包括發生運算能力、使用心靈符號、可雜交的界面、抽象思考,它們共同構成了人類特有的智力,也讓我們的思維有別於其他動物。

第一種特性是發生運算能力(generative computation);即經由任意排列文字音符和數學符號,隨便組合各種肢體動作來產生無限多種表達方式。發生運算能力包含重覆及組合兩大運算法則;重覆運算指反覆使用一種規則來產生新的表達方式,譬如把一個短語反覆插入另一個短語,形成一個較長的句子,即可以更豐富的語言來描述想法,美國著名女詩人斯坦因(Gertrude Stein)的名言「A rose is a rose is a rose」(玫瑰終究還是玫瑰)即為經典例子。至於組合運算,則可以融合元素產生新思想,創造出全新的詞語及音樂。

人類心智的第二項特質是使用心靈符號(Mental symbol)。人類因而能自發地將任何感覺體驗轉換成外顯符號,然後透過語言、藝術、音樂或電腦代碼,對他人表達或存於自己的記憶中。

人類獨有的第三項特質是可雜交的界面(Promiscuous interfaces)。人類能夠將不同知識範疇的概念任意結合,產生獨特的創造力及解決問題的能力。因為有了這種融合,新的法律、社會關係和科學技術才能得以問世。

第四個特徵是,只有人類才能進行抽象思考(Abstract thoughts)。動物的想法是基於感覺和認知經驗,不過許多人類的思想是抽象的,像是只有人類才想得出獨角獸和外星人、名詞和動詞、無窮和上帝。

謝教授說,無論是非洲大草原上的獵人,或是華爾街的證券交易商,他們都擁有與生俱來的四項人類特質,如何調配這些要素產生文化,則因群體不同而有明顯差異。無論是語言、音樂風格、道德規範、日常用具等方面,不同文化的族群都可能有明顯的區別,一個文化族群去看另一個文化族群的行為,不但可能無法理解,有時甚至會覺得這些行為是不道德的。相較之下,動物界中不同種群間的生活方式根本不會像人類這樣變化多端。

演化也有限制嗎?

自然界的生物型式無奇不有,從極小如昆蟲到極大如鯨魚,從圓滾滾的河豚到又細又長的蛇,生物形式的變異好像只是隨意發展,再經由天擇盲目雕琢,事實不然,近來的分子研究已得知變異的來源、發育程式如何與演化過程互動並限制,導致生物形式的有限性。要了解變異的範圍以及其限制,則須由現存的生物形式、化石或滅絕的生物形式,再加上實驗操作,三方面並進來一窺生物形式的全貌,如此一來,才能知道生物形式斷層的面貎,進而探討其成因。

謝教授強調限制生物形式的因素包括因演化成功而使某一性狀存留後代的演化惰性、缺少相關環境壓力以致天擇無從發生及物理因素。他以加拉巴哥群島的雀鳥來說明生物形式的限制。1835年達爾文隨著「小獵犬號」來此,他發現不同島嶼間有許多相同物種的雀鳥,其類型卻不同,雖然島嶼間的距離不到百里,但雀鳥的口喙的形狀跟尺寸卻極為不同。原來是這些雀鳥有一種共同的祖先,不過島嶼上可供牠們維生的種類卻大不相同,為了使自己適應食物來源,不論是吃堅果、吃昆蟲的或是吃食水果與花朵的雀鳥,都在和平的環境裡,演化出最便利的覓食方法。不過,雀鳥口喙形態除了與食物來源的天擇壓力有關,仍有其它限制因素;包括它必須能唱歌,飛行時也要能保持頭部的位置,在這些條件下,是否某些鳥啄的形態是不可能演化出來呢?

目前已知控制鳥啄形態之一的基因就是BMP4(bone morphogenetic protein 4),BMP4的表現較早,而且表現量高則鳥啄較大,科學家設法使雞胚胎的BMP4表現增加,結果生下來的小鷄鳥啄真的變大,而且還長得天衣無縫呢!由此可知發育程式就如變異的引擎一般,可以產生形形色色的變異以供天擇。

文化變異也是如此嗎?對此,謝教授表示人類雖然可以創造許許多多的文化變異,不過當某種文化形式成形時,可能因為惰性使該文化的成員不會再去尋求其他形式的文化、缺乏環境上的誘因及雖有想法卻未付諸行動,所以文化變異可說是創造性豐富,但實際上却是高度受限。

將生物形式的分子生物學與文化形式的神經生物學做類比,一定免不了有許多漏洞及不足之處,不過這也可能成為了解人類心智創造系統開啟新契機。現在的科技進步已經能將一隻動物的某一個腦區移植到另一隻動物的腦部,藉以改變其動作與行為的能力,或許有一天,我們能夠徹底改造人類基因組,建立新神經連結,設計新神經結構,甚至創造出全新的心智呢!
--

本文整理自:101/06/16下午由謝豐舟教授在臺大應力所國際演講廳所主講之「從生物形式變異之極限看人類心智的演化」的演講內容

延伸閱讀:台大科學教育發展中心探索基礎科學講座2012年06月16日第八講〈從生物形式變異之極限看人類心智的演化〉全程影音

﹝本文作者畢業於淡江大學化學研究所,現從事消費品檢測領域﹞
責任編輯:Nita Hsu

5,071 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: