经过了生命的效应阶段和动物的感觉阶段,拢共至少是32亿年时间长河的演化洗礼之后,大约4亿年前动物终于来到了意识的大门口。进门之前,先梳理一下头脑里的线索。
4.1 动物是啥时候有头有脑的
头脑、头脑,但头(head)和脑(brain)不是一回事。头俗称脑壳、脑瓜,含义是颅状的器官,其反义是尾或者腚,例如顾头不顾尾(腚)。脑学名髓脑,含义是智能化的器官,其反义是水或浆糊,例如脑子里全是浆糊、脑子进水啦。
很多生命都没有头,动物才可能有头。那么动物界的第一颗头,出现在哪里呢?从什么动物开始,动物能“摸得着头”的呢?
为了提升运动性能,动物演化出了头这一器官。显而易见,有头的动物其极性结构【延伸阅读】更明显,神经更发达,运动性能也更优更强。
早期多细胞动物,极性躯体结构很不明显,多是球型状“模糊的一团”。那时动物的身体有可能能分出上下,但是分不出前后、左右和背腹,更不可能分出头尾。此时动物连肛门都没有,当然也就没有尾和腚,更别说有头了。
扁形动物出现了显著的极性躯体结构,除了能分出上下之外,还能分出左右、背腹。虽然还没有肛门,但由于有眼点和生殖器官,扁形动物已经显现出前端和后端的区别,靠近眼点的一端可以看作是头前端,靠近生殖器官的一端可以看作是尾部。
发展到线形动物时,因为身体细长,又因为它们已经演化出了肛门,所以线形动物的头部和尾部显现出来:靠近口器的一端就是头部,靠近肛门的一端就是尾部。因此说线形动物总算“熬出头”来了,此时动物界的第一颗头诞生了。见下图。
此后演化而生的软体动物,头更加明显。比如软体动物门下,有一个头足纲(几乎都是海鲜),头和足(或腕)就十分显眼,它们还因此得名。紧接着外骨骼化的节肢动物,演化出了将头包起来的头颅,我们俗称这种结构为脑壳。内骨骼化的鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类的头,就更不用说了。
接着看看脑,动物界的第一颗脑出现在哪里呢?
不用说,早期动物都是没头没脑的;后来演化为有头无脑,至今有头无脑的动物还多得很;后期出现演化跃升,大约1%的动物终于有头有脑了。
研究表明,软体动物是一个重要的分水岭。此时极性躯体结构演化加速,动物在演化之路上发生了分岔。一支向外骨骼化方向演化,就是环节动物-节肢动物的演化路线。另外一支向内骨骼化方向演化,就是脊索动物-脊椎动物的演化路线,显然人类走在这条岔路上。
软体动物的一支首先演化出脊索,在脊索的背面出现了神经管。脊索动物,均能从解剖上发现脊索和神经管(见下图)。在原索动物阶段,神经管前端膨大形成脑泡,那里神经更为发达。但因为神经组织还不够完整,因此脑泡还不是真正的脑。
里程碑性质的神经演化路标是脊椎动物。它们的神经管完成分化:神经管的主体部分发育为脊髓;神经管前部也就是脑泡的位置,那里的生长和弯曲表现出脑的特征。慢慢地脊髓和脑完全区分开来,第一颗脑出现了。因为脊椎动物首次演化出了真正的脑,所以也称脊椎动物为颅脑动物。
口语所说的无脊椎动物的脑,如章鱼的脑等,那其实是脑泡或神经泡,不是髓脑。
可见,脊椎动物才是“有头脑”的那1%的生命,也是演化地位最高的生命。摸摸脑袋,细细思量一下,是不是觉得“好险”!——没有脑袋的概率高达99%啊。下一篇专门谈论脑。
延伸阅读:生命奇妙的对称美,以及奇奇怪怪的长相
生命结构的极性,通常是指细胞、细胞群、组织或个体表现出的在一个或多个方向上伸展的特征。例如生命向四面八方呈辐射状伸展,或者向上下、左右、背腹、前后等方向伸展等等。这其中,对称伸展就是一个显著而有趣的极性现象。
对称性在生命中普遍存在。单细胞生命“模糊的一团”,它们呈辐射对称。真菌、植物等也大多呈辐射对称。慢慢地分化发生了,一部分生命演化出左右对称。例如植物的叶子,其左右对称令人惊异。
左右对称有利于运动和平衡(属于应对重力的力效应),因而动物更倾向于左右对称。如果动物长三条腿,那它怎么行动呢?如果人不是左右对称比如只有一只眼睛、少了一只耳朵或只有半张脸……这不仅仅是好不好看的问题,而是生存之需要。例如只有一只眼睛会导致视野变小、对距离的判断不精确,而且看立体形状会发生扭曲,这样的光效应显然不利于存活。
虽然对称很美,但不能因此认为不对称就不重要。事实上不对称也有其功能意义,很多生命就不是严格对称的,如奇形怪状的海绵、招潮蟹(见下图)的大小鳌等。
本书探讨心智,因此再拿大脑来举例。人大脑的两个半球,从外观看非常相似,具有完美的对称性(见下图)。但与功能基本相同的两手两脚不同,大脑两半球的功能并不一样。1960年斯佩里因为这一发现而荣膺诺奖,这一成果也开创了心理学和脑科学研究的新纪元。
现在,科学家已经证明左右大脑的功能是完全不对称的,但人脑的低级中枢如间脑、脑干、小脑和脊髓,它们在功能和形态上仍然是完美对称的。
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