有時，當(dāng)我們想要打趣別人“笨笨的”、“不太聰明”時，會用“腦容量太小”來形容他們。其實，這除了是種玩笑的說法以外，也是科學(xué)上大家對大腦大小與智力能力的關(guān)系的一種推測。長期以來，大腦的相對大小被認(rèn)為能反應(yīng)認(rèn)知能力的強(qiáng)弱，并在生命科學(xué)中發(fā)揮了重要作用。
然而，把大腦大小與智力高低畫上等號的說法真的正確嗎？在一篇新發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的研究中，一組科學(xué)家探討了在哺乳動物的進(jìn)化過程中，大腦的大小和智力之間的關(guān)系。他們的結(jié)果表明，這一切并不像我們想象的那么簡單。
大腦體積的大小要如何定義？一直以來，科學(xué)家認(rèn)為大腦與身體大小之間的關(guān)系遵循著一種標(biāo)準(zhǔn)的異速生長冪率，這種異速生長的比例系數(shù)被認(rèn)為對于脊椎動物來說是相對穩(wěn)定的，只是一直以來這種觀點(diǎn)并沒有得到詳盡的審查和證明。
不過，基于這個認(rèn)知，科學(xué)家在談?wù)摯竽X的大小時，指的不僅僅是大腦的絕對大??；而是指大腦體積相對于哺乳動物本身的體型大小的相對概念。當(dāng)大腦大小和身體大小之比超過了一定比例系數(shù)，就會稱這些物種有著“大的大腦”。
那么根據(jù)大腦大小的這種定義，擁有更大的大腦就等同于擁有更高的智商嗎？的確，有許多聰明的動物都有著較它們體型相比更大的大腦，人類就是這樣一個極端的例子。對于同類體型的動物來說，人類大腦的大小比預(yù)期的大7倍。除了人類以外，狗、鯨魚、海豚、大象也是如此，它們都是以聰明著稱的擁有巨大大腦的動物。
這種“大即聰明”的理論也被用在研究哺乳動物大腦大小的進(jìn)化學(xué)上。在這類研究中，科學(xué)家假設(shè)擁有更大大腦的哺乳動物，在自然選擇偏愛更聰明的物種的情況下得以進(jìn)化。
但是，如果這種相對的大的大腦不是由于大腦體積變大導(dǎo)致，而是由于身體體積縮小導(dǎo)致的呢？
為了研究這個問題，在新論文中，研究人員從各種文獻(xiàn)中收集了大量有關(guān)于哺乳動物的大腦和身體質(zhì)量的數(shù)據(jù)，這是有史以來關(guān)于這個問題所收集到的最大數(shù)據(jù)。他們分析了來自1400種哺乳動物的數(shù)據(jù)，其中還包括107塊化石。他們想要搞清楚，在哺乳動物的進(jìn)化過程中，大腦和身體的大小有著怎樣的關(guān)聯(lián)。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們創(chuàng)建了一棵進(jìn)化樹。分析結(jié)果揭示出，大腦大小和身體大小的進(jìn)化軌跡非常復(fù)雜。以大象為例，這是一種體型龐大，大腦體積也大的聰明動物。
相比之下，作為地球上大腦最大的哺乳動物，人類和海豚與它們的近親——黑猩猩和其他齒鯨相比——大腦雖大但身體更小了。這使得它們的大腦在哺乳動物中顯得格外大。
另外，如海獅等一些非常聰明的哺乳動物，它們的身體經(jīng)歷了比大腦更強(qiáng)的自然選擇。我們常常在馬戲團(tuán)等地方看見海獅的表演，它們能學(xué)會各種不屬于它們的天生能力的技能，比如根據(jù)命令發(fā)出聲音。
然而，相對于體型來說，它們的大腦實際上非常小?？茖W(xué)家認(rèn)為，這或許是因為當(dāng)海豹和海獅的祖先開始在水中生活后，出于能更好地維持身體熱量、抵御捕食者，或者更好地在水中克服重力等可能原因，它們進(jìn)化出了更大的體型。此外，盡管與它們的一些近親相比，海獅的大腦體積相對較小，但它們大腦中支持智能行為的區(qū)域的容量要比它們的近親高出四倍。這可能使得它們比其他有著相似大小的大腦的哺乳動物（比如熊）聰明得多。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在進(jìn)化史上的那些災(zāi)難性事件，也對哺乳動物的大腦進(jìn)化產(chǎn)生了影響。例如，在6600萬年前，與身體增長的速率相比，哺乳動物的大腦出現(xiàn)了加速增長的情況。研究人員認(rèn)為，那段時間正好對應(yīng)于恐龍滅絕之后，而之所以出現(xiàn)這種情況，可能是因為許多哺乳動物發(fā)現(xiàn)了以前被恐龍占據(jù)的棲息地——面對新的棲息地，通常需要在大腦或身體大小上做出新的適應(yīng)。
他們還注意到在3000萬到2300萬年前這段時間內(nèi)，大腦和身體大小之間的關(guān)系被重新打亂。在那段期間內(nèi)，地球迅速冷卻，出現(xiàn)了一些重大的進(jìn)化變化，比如海豹和海獅的進(jìn)化。其中，有的變化所導(dǎo)致的結(jié)果至今仍然存在，它們造就了地球上的一些最大的（如大象和鯨魚）和最小的（如蝙蝠和鼩鼱）哺乳動物的大腦。
研究人員總結(jié)說，大腦的大小和智力的進(jìn)化比我們意識到的要更為復(fù)雜。若想要更全面地理解它們之間的關(guān)系，首先我們需要考慮現(xiàn)代哺乳動物的進(jìn)化背景；此外，了解大腦的不同部分的進(jìn)化也非常重要，例如人類和海豚的大腦不僅在整體上很大，而且還有一個大得驚人的新皮質(zhì)——這是哺乳動物智力的源泉。了解了這些問題，才可能更客觀地看待大腦大小與智力的關(guān)系。
#創(chuàng)作團(tuán)隊：
原文作者：Vera Weisbecker（弗林德斯大學(xué)副教授）& Jeroen Smaers（石溪大學(xué)副教授）
