小牛小猪一出生就会走路，为啥人类幼崽却不会？
2023/4/26 11:30:00 生命科学教育

     原来是：一个强大的种群，幼崽才有“低能”的资格。

    

     而人类幼崽“低能”的背后，源于生理发育对大脑发育的让步。

     早期一般用“早产儿理论”来进行解释这一切。

     但“早产儿理论”并非能解释所有。

     人类是早产儿的说法，源于obstetrical dilemma(产科困境)[1]。

     该说法认为，人类直立行走之后，母体盆骨变得更小。随着脑容量提升，婴儿头骨变得更大，要顺利生产就必须有更宽的臀部，所以女性天生比男性更难走路或跑步。并且，婴儿必须早产才能通过产道，所以人类新生儿看起来比其它动物显得发育不足。

     但这种诞生于60年前(1960年)的说法，对于今天来说，已经有些过时。

    

     人类婴儿的“幼态”特征，更可能是一种适应性的进化，而非早产。

     我们不难发现，无论猫科还是犬科，大多数掠食者的幼崽同样不会走路，人并非特例。相反，大多数被捕食者，幼崽都拥有落地即走或者跑的能力。

     这是因为，弱小的幼崽是捕食者最容易狩猎的对象。例如，像狮子这样的顶级掠食者，往往第一选择攻击幼年的水牛、长颈鹿、角马等等。

     所以，经过长期的自然选择，具有幼崽弱小的基因就逐渐被淘汰了。没有强大体魄，仅仅依靠速度逃生的斑羚，在出生后十分钟，就具有了非凡的奔跑能力。

     相反，作为掠食者，它们的后代并没有这样的选择压力。

    

     但人类的灵长类祖先是典型的杂食者，婴儿又是如何进化得越来越弱小了呢？

     这还得从人类脑容量的爆发开始说起。

     6000万年以前，灵长类刚刚起源的时候，无论脑容量还是智力和老鼠并没有多少区别。

     树栖生活之后，因为采摘水果的生活习性，强化了手的抓握能力，以及灵活程度，刺激了大脑皮层的发育[2]。2500~3000万年前的欧亚板块运动，引起非洲气候骤变，再加上大型猫科等食肉目的崛起，刺激了灵长类智力的再次提升。

     猕猴的脑容量远远大于小型灵长类，而黑猩猩的脑容量又是猕猴的3倍，达到了400~500毫升。

     大约280万年前，最早的人属就已经出现，就拿“纳勒迪人[3]”来说，脑容量提升到600毫升。

     从南方古猿到纳勒迪人，脑容量提升了50%，甚至出现丧葬习俗。

     但脑容量的爆发，却在短短几十万年的时间内。

     从人属诞生开始，脑容量的增长，总体上完全呈现指数级的爆发。

    

     部分人种，脑容量分布

     而人类的脑容量是黑猩猩的三倍，达到1400毫升。

     这个速度，大约是多过去2000万年脑容量提升速度的7倍。

     除了脑容量变化以外，相对于人类的胎儿，其它类人猿胎儿早熟得多。

     黑猩猩胎儿一出生便具有记忆能力，能够辨别两个月前在母体内听到的声音[4]，它们具有相当的活动能力，不仅仅能够爬行，还能紧紧抱住母亲吃奶，而母亲则能任意爬行甚至攀爬。甚至，4个月便拥有了行走能力。

     现代人类的新生儿几乎没有多少运动能力，不能转身、进行大肢体运动，俯卧时，只能抬头1~2秒。3个月之后才能拥有翻身的能力，发育稍微迟缓一点，则需要6个月，一直到1岁左右才能拥有行走能力。

     1931年，美国心理学家温思罗普·凯洛格，为了研究黑猩猩能够适应人类社会，做了一个争议极大的实验：

     他把一只 7.5 个月的雌黑猩猩“古亚”(Gua)，作为自己10 个月大儿子唐纳德的妹妹进行抚养。

    

     实验过程中，雌猩猩古亚，在各个方面都表现出了比唐纳德更优秀的方面。

     例如，唐纳德十分听话，会亲吻以及拥抱父母以获取原谅，上厕所还会主动示意。

     无论在身体发育，还是在感觉发育，雌猩猩都对人类有碾压的趋势。[5]

    

     实验进行9个月后，唐纳德从行为和智力认知才逐渐赶上了古亚。

     但由于他学会了黑猩猩的吼叫、爬行、咬东西、四肢爬行等各种行为，凯洛格不得不终止了试验。

     古亚在送回动物园后，年仅3岁便病逝了。

     而唐纳德人到中年后，因为抑郁症而自杀。很难说清唐纳德的自杀，是否和童年经历无关。

     这不禁令人想到2017年，在重度抑郁症中去世的猩猩夏洛克(Chantek)。夏洛克也是从小作为人类养大，并学会了人类手语，是唯一上过人类大学的猩猩。但最终结局，却是在牢笼中关了11年，孤独去世。

    

     无论凯洛格的实验充满多大的争议，但我们不难发现这样的一个现象：

     刚出生的黑猩猩的确比人类幼崽更加的“成熟”，而且短期内发育也比人类婴儿更快。

     2009年，英国的一项研究表明，出生后的前9个月，黑猩猩的智商都是超过人类婴儿的。

     似乎，这恰恰能作为“人类早产儿”的佐证？

     事实却并非如此。

     从妊娠周期的角度来看，人类其实并没有任何特殊之处。

     猴子的妊娠周期是5~6个月，黑猩猩的是7~8个月，人类是9~10个月。

    

     不仅类人猿的妊娠周期十分相近，而且人类是所有人科动物中，妊娠周期最长的。

     也就是说，相比起我们的祖先，人类的妊娠周期是在不断延长的。

     这恰恰与所谓提前出生的早产儿理论，是相反的。

     人类幼儿看起来“幼态”，发育不够充分，并不是我们提前出生了。而是我们脑容量爆发增长的大环境下，为了保证大脑在未来拥有足够的发育空间，其它各个方面的发育都被限制了。

     于此配套的还有一个生理机制，那就是童年的延长。

     2006年，自然杂志发表了一篇关于南方古猿的文章，详细介绍了年仅2岁零4个月的迪基卡小孩(Dikika child)[6]

     更加漫长的童年，在南方古猿身上便已经出现。[7]

     这是迪基卡小孩的大脑与黑猩猩大脑的对比：

    

     从对比图可以看出，迪基卡小孩的大脑结构更加的接近类人猿(黑猩猩)。

    

     他和类人猿一样，没有人类这样发达的额叶大脑。

     他的大脑后侧枕骨位置有专门负责视觉功能的沟槽，比起同时整合了视觉和感觉功能的人类枕叶，迪基卡小孩的大脑，还有一些原始。

     不过，相比起黑猩猩，迪基卡小孩的大脑发育又发生了明显的区别。

     它的脑容量仅仅只有275毫升，是成年南方古猿成年个体的70%，相同年龄的黑猩猩，脑容量能达到成年个体的85%。

     也就是说相比起黑猩猩，南方古猿幼年个体的脑发育速度明显变慢了。

     也即，他们拥有了更长的童年。

     而人类2岁左右时，脑容量也是达到成年人的70%。

    

     由此可以看出，人类童年的延长，先于脑容量的爆发。童年延长，可能出现在相对较短的时间内。

     我们知道，相对于卵生动物，哺乳动物依赖于父母照顾，具有从父母学习知识经验的能力。

     演化为大型灵长类之后，在更加严密的族群生活下，族群积累了大量的知识和经验。

     随着古类人猿向南方古猿演化，将面临一个巨大的问题，原始的大脑无法学习越来越多的技能和知识。面临残酷生存环境的时候，只有那些掌握了生存技能的族群才能存活下来。

     只有拥有更长时间学习的幼年个体，在成年之后，才可能学习到更多的经验和知识。

     在自然淘汰的过程中，那一批“发育迟缓”的南方古猿，反而存活了下来。

    

     但在200~300万年前，地球进入了第四次冰期，恶劣的气候，在南方古猿的演化之路上，增加了史无前例的沉重砝码。南方古猿为首的无数族群灭绝，脑容量更高、大脑皮层更复杂的古人类渐渐脱颖而出——人属的诞生。

     随着大脑发育以及知识掌握的压力，人类的童年自然而然也就延长了。

     我们再对比一下黑猩猩和人类大脑的发育。

     黑猩猩和人类胚胎期，在前22周几乎发育相同。

     22个周之后，随着距离成年个体脑容量越来越近，黑猩猩的脑容量增长，就会越来越慢。而人类胎儿，则会一直高速增长。[8]

     哪怕在出生之后，人类幼儿大脑的增长速度，依旧没有多少减缓的趋势。而黑猩猩的大脑则在缓慢的增长中，利用一个相对于人类更短的童年期，令大脑完全发育。

    

     不同物种的大脑

     当黑猩猩胎儿在母胎中22周就发育得七七八八的时候，人类大脑还在建设大脑皮层的基础结构。

     当胎儿出生之后，黑猩猩幼儿已经开始能直立的时候，人类幼儿依旧还在建设大脑皮层。

     ……

     人类的4岁儿童，大脑才能发育得七七八八，直到7岁左右，才能有成年人脑容量的90%，做好了社会学习的基本准备。

     所以，要问人类幼崽为什么那么弱，根本原因是把所有的发育都拿来长脑子的基础配置了。

     就好比你要组装一台电脑，你能做到没装完核心硬件，就装软件吗？

     即要保证脑容量的提升，又要保证拥有足够的时间学习越来越多的后天经验，那么脑容量的提升就必须往前压缩，从母胎内就必须保证脑容量的高速发育，才能在出生后继续发育7年，接近成年人的脑容量。

     也就是说，从母胎内开始，人类胎儿就牺牲了其它方面的发育，来全面拓展大脑的容量。

    

     或许有人会认为，虽然人类不是真正意义上的“早产儿”，但会不会正是因为产科困境，才让人类幼崽的大脑在前期发育足够慢呢？

     答案也同样是否定的。

     产科困境的一个典型观点就是，人类直立行走之后，母体盆骨变得更小。

     然而直立行走的人类女性，盆腔不仅没有变小反而变大了。

     性成熟后的人类女性，耻骨弓通常是钝角(90~100度°)，而男性则倾向于有更多的急转弯(约70°)。为了支撑，再加上骨盆宽大，女性进化出了宽大的臀部。

     而男性则因为骨盆窄，以及狩猎奔跑的需要，反而进化得更加的翘挺：

    

     为奔跑而生的人类男性翘臀

     另外，产科困境也指出，因为生产的需要，更宽的骨盆，让女性天生比男性更难走路或跑步。

     然而，人体生物力学研究表明，人类女性产道的差异性，从大小到形状，比人类手臂的差异性还更大。但无论盆腔大还是小，都没有显示盆腔对运动有什么影响。女性和男性在行走很奔跑时，盆腔具有同样的效率[9]。

     甚至考古发现，旧石器时期，南非一擅长奔跑的游猎部落，他们的体型小得出奇，但却拥有十分宽大的盆腔。

     除此之外，女性的盆腔也并非达到极限，而是具有很强的可塑性。

    

     数据统计表明，头颅更大的母亲，往往拥有更大的产道，她们往往又会生产出头颅更大的婴儿[10]。也就是说，人类的盆腔是有可能继续增大的。这个上限反而不是盆腔自己限制的，而是与脑容量的增长有关。

     而且人类婴儿出生时，都是“大头宝宝”，相对于身体来说，脑容量并不低。而且，新生儿的神经元个数也已经完全齐备，达到1000亿个左右(也有统计是780亿)，从此之后，神经元总数只会减少，不会再增多。

     从神经元的情况来看，人类婴儿也并不算早产。

     至于人类女性难产，其实还和农业的发展有关。

     通过对双胞胎进行调查发现，营养不良、缺乏光照、维生素D摄入不足，对盆腔的发育具有明显的影响。同时，人类在怀孕期间，又会过多的补充营养，从而导致婴儿脑袋过大。

     相比起农业时代，狩猎采集为生的原始人，可能拥有更低的难产率。

    

     既然女性的产道，还有上升的空间，那为什么没有拥有更长的妊娠周期呢？

     妊娠期间，母亲提供的能量上限，以及母体的承受极限，可能才是妊娠周期的主要决定因素。

     女性所能产生的能量有一个上限：大约是其基本代谢率的2.1倍。

     在怀孕期间，新生儿不断生长，脑容量不断增加，会消耗越来越多的能量。

     在大约9个月的妊娠期，胎儿的能量需要，会逐渐超过母亲的能量限制。

     除此之外，足月的婴儿，产生的庞大热量也已经达到了婴儿和母体的忍受极限[11]。

     也就是说，人类母体是让婴儿在子宫内发育到了生理忍受的极限，并非是受到盆腔大小的限制。

     既然母体的妊娠极限只有10个月(280天)，但大脑有需要发育。

    

     那么：

     在长期进化过程中，婴儿自身也需要有适应性地进化。

     例如：

     人类幼儿超强的啼哭能力。

     刚出生的婴儿头颅没有闭合，可以通过囟门变形，在出生时更好的通过产道，保证存活率。

     当然，背后的残酷真相就是：没有啼哭能力，以及没有囟门的早期人类，已在演化过程中灭绝。

     新生儿的啼哭，有利于父母对孩子病痛、饥饿、生病等各方面的及时发现，同时也能在遇到危险时，吸引成年人的注意，驱赶猛兽。

    

     在古人类走遍全球的时期，猛兽们听到人类婴儿的啼哭，可能第一时间不是想到捕食，而是逃跑。

     总之，人类婴儿的啼哭能力的作用，和其它哺乳动物母子分离或乞讨时的叫声，是相似的。[12][13]

     而演化过程中，人类也形成了合作育种[14]，所谓的母性本能并非专属于母亲。无论是父亲还是母亲，对婴儿啼哭都有相同的识别能力。除此之外，当男性成为父亲时，睾酮水平就会下降，以便更有利于照顾婴儿。[15]

     总的来说，为了保证幼崽大脑的发育，无论婴儿自己还是父母，都有着相应的适应性演化。

     人类出生时的“低能”状态，只是其中的适应性演化之一。

     繁衍生息的背后，总有一条残酷的演化之路。

     来源：瞻云 编辑：Gly

     《参考文献》

     [1] a b c d e f g h i j k l Wittman, A. B.; Wall, L. L. (2007). "The Evolutionary Origins of Obstructed Labor: Bipedalism, Encephalization, and the Human Obstetric Dilemma". Obstetrical & Gynecological Survey. 62 (11): 739–748. doi:10.1097/01.ogx.0000286584.04310.5c. PMID 17925047.

     [2] Decasien A R , Williams S A , Higham J P . Primate brain size is predicted by diet but not sociality[J]. Nat Ecol Evol, 2017, 1(5):112.

     [3] 「人民网」考古学家：“纳勒迪人”或为人类近亲

     [4] 日本专家实验证明黑猩猩胎儿有记忆能力[J]. 科学之友, 2004(5):21-21.

     [5] Jessica Catcher. A Human Baby And A Chimp Grew Up Together...And The Results Were Incredible. Viralnova. 2015.2.27.

     [6] Alemseged Z , Spoor F , Kimbel W H , et al. A juvenile early hominin skeleton from Dikika, Ethiopia[J]. Nature, 2006, 443(7109):296-301.

     [7] skull scans reveal evolutionary secrets of fossil

     [8] 「新华网」科普：黑猩猩胎儿大脑发育“后程乏力”

     [9] Warrener A G , Lewton K L , Pontzer H , et al. A Wider Pelvis Does Not Increase Locomotor Cost in Humans, with Implications for the Evolution of Childbirth[J]. Plos One, 2015, 10(3):e0118903.

     [10] Fischer B , Mitteroecker P . Covariation between human pelvis shape, stature, and head size alleviates the obstetric dilemma[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(18):5655-5660.

     [12] Wells J C K , Desilva J M , Stock J T . The obstetric dilemma: An ancient game of Russian roulette, or a variable dilemma sensitive to ecology?[J]. American Journal of Physical Anthropology, 2012, 149(S55).

     [13] Soltis, J. The signal functions of early infant crying. Behav. Brain Sci. 27, 443–458 (2004).

     [14] Charrier, I., Mathevon, N. & Jouventin, P. Mother’s voice recognition by seal pups. Nature 412, 873 (2001).

     [15] Kramer K L . Cooperative Breeding and Human Evolution[M]// Emerging Trends in the Social and Behavioral Sciences. John Wiley & Sons, Inc. 2015.

     [15] Gettler, L. T., McDade, T. W., Feranil, A. B. & Kuzawa, C. W. Longitudinal evidence that fatherhood decreases testosterone in human males. Proc. Natl Acad. Sci. 108, 16194–16199 (2011).

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