瞻云，科普人，擅脑洞。公众号「瞻云」 阅读原文 说出来可能你不信，极有可能是阳光决定了你大脑所长的位置。 先让我们来看看大脑是怎么长出来的吧。 30 亿年前，单细胞动物依靠应激性应对外界刺激，尚未有神经系统。 8 亿年以前，多细胞动物有着专门接受刺激的特殊细胞，这些细胞聚集起来，形成了原始的运动“器官”和感觉“器官”。随后最早的神经系统出现了，把这些细胞串联成了一个整体，演化出了腔肠动物（现已改称刺胞动物）。 它们具有丝状突起的神经细胞，构成原始的神经网络，只是单层（如水螅）或者两到三层。它们的神经十分的简单，没有高级神经元的突触连接，没有神经节，也没有神经中枢。 它们的信号传导是无定向的，刺激身上的任何一处地方，都能引起全身性的反应。 也就是说腔肠动物的神经系统，几乎是均匀分布的，可以说是没有“大脑”。 这样原始的神经系统，自然难以适应后面的物种大爆发时代。在后来的演化过程中，大量水母配备了毒素。例如箱水母，僧帽水母、狮鬃水母……大多数水母，具有复杂的综合性毒素，可造成内脏、神经系统、心血管等各方面的损伤。 利用毒素等等适应环境的策略，这些水母夸过数亿年的时空，如同活化石一般，依旧生存在海洋深处。 而在原始的海洋内，不能很好适应环境的腔肠动物，要生存下来则只能“改造”自己的神经系统。 原始腔肠动物，一支演化成了水母类，一支演化成了原始的两侧对称动物，分化成了原口动物和后口动物两个大门类。 原口动物演化成无脊索动物，后口动物演化成脊索动物。 蠕形动物是早期两侧对称动物，原始的三胚层。这类动物的神经开始往头部汇聚，形成了原始的“脑”，然后在“脑”后形成纵横的神经索，但比起高级神经系统来说，它们的神经细胞是分散在神经索中的。当纵神经索减少，则形成梯式神经系统，出现最早的神经中枢。 例如扁形动物： 虽然相比起原始腔肠动物，它们的运动能力显著提升，但比起后来的动物，依旧十分的原始。 扁形动物的神经为什么会集中“头部”呢？ 很大的原因，是因为“眼睛”的出现。 视觉细胞集中的前段，便是扁形动物的“头部”。 在扁形动物中，有一个叫做 PAX6 的古老基因，这个基因令扁形动物头部，出现了能够汇聚色素的凹陷。这个凹陷，可以说是，眼睛的最初形态。 扁形动物作为两侧对称动物，左右分别一个眼点，无论捕食或者躲避天敌，是能保证生存的最少眼睛数目。 PAX6 的基因源头，大致能追溯到最初的两侧对称动物。学界一般认为，像浮浪幼虫的原始腔肠动物分别演化成了腔肠动物和两侧对称动物。 为什么后来的两侧对称动物，都具有 PAX6 基因？ 我们可以这样认为，没有 PAX6 基因，不具有更强感光能力的动物，都被吃灭绝了。 原始的节肢动物、头足动物，以及脊索动物，循着 PAX6 基因提供的原始模板，打造了三个完全独立的视觉进化之路。 实际，追本溯源的话，原口动物的嘴相当于我们的肛门，而我们的嘴相当于原口动物的肛门。 但无一例外，眼睛所在的位置，都是头部。 因为眼睛的进化过程，也是神经系统在头部高度集中的过程。 而生物演化，是一个不断迭代的过程，头部雏形出现之后，几乎就没有啥回头路了（尾索动物，表示抗议？）。 原口动物中的一支演化出了链状神经系统，这便是后来的环节动物（例如蚯蚓），以及节肢动物（例如三叶虫、螃蟹、蝗虫等）。 发达的链状神经系统，是演化史上的一大飞跃，由此缔造了繁荣的寒武纪时代。 链状神经系统，分成中枢和外围两个部分。 脑和腹神经索属于中枢神经系统，各节神经从脑延伸到身体各个部分形成外围神经系统。在神经系统中，神经细胞汇聚成神经节，神经纤维聚集成束。 和原始的蠕形动物相比，链状神经系统中，“大脑”已经处于优势地位，腹神经索受到“脑”的控制。为了足够快速的神经传导，节肢动物往往形成巨大的神经（巨神经纤维）。而且有研究证明，节肢动物的大脑已经能形成记忆。 正是因为链状神经系统前所未有的优越性，在寒武纪时代，发现出了诸如海蝎子之类的庞然大物。它们不断壮大自己的神经纤维，以支撑庞大的体魄。 也是因为发达的神经，令节肢动物有着较为发达的眼睛。 当然，原口动物中的头足纲，在后来演化出更为发达的神经系统，同时章鱼类更是拥有几乎“完美”的眼睛，被一些现代人称为出自上帝之手。 其实头足纲动物并没有什么秘密，它们是完全自然而然的继承了 PAX6 基因提供的眼睛进化模板。眼眶位置凹陷，感光细胞汇聚，吸收更多的光线。一些细胞填入凹陷中，或降低或提升了视觉能力。降低视觉的灭绝，提升视觉的得以繁衍生息。 填入凹陷的细胞，令视觉能力越来越强。最终演化成了晶状体、玻璃体，以及虹膜…… 远在单细胞动物身上，就存在眼点，原始动物的神经在“眼睛“周围集中”。眼睛所在的位置，基本能确定大脑的方向。 除了海星之类的辐射对称动物之外，两侧对称动物的形体，眼睛只能在某一个方向。 薛定谔在《生命是什么》一书中，提出了生命以负熵为食的观点。生命体，也是热力学上的耗散结构。不清楚概念的，可以简单理解为：这是一种动态的稳定有序结构。 薛定谔：我不仅仅只有猫 生命体内能量消耗，会不断产熵，那么就需要摄入负熵（食物等）。这便是新陈代谢，如果新城代谢被破坏，生命体也就宣告死亡。 那么，这和眼睛的演化有什么关系？ 因为生命体作为耗散结构，也是最节能高效的。如果两只眼睛帮助摄入的负熵比起能量消耗产生的熵比值最高，那么一只眼睛或者更多的眼睛，都会让生命处在更不利的竞争环境之中。 简而言之，更多的眼睛需要更多的能量消耗，就需要摄入更多的食物。哪怕一开始有扁形动物演化出了更多的凹陷眼点，在食物匮乏的时候，它们可能率先灭绝。 总的来说，同一个端的两只眼睛，几乎是生物进化最节能的选择。 本人甚至怀疑，正是因为眼点所在位置的不同，造成了原口和后口动物的不同分化。（注：这只是本人观点，无任何依据。） 接下来看一看后口动物到人类的神经（大脑）演化过程。 人类追溯的最早脊索动物祖先是皮卡虫。 这种动物一看就没有什么攻击力，只能在夹缝中生存。 这一支动物，虽然同样是把神经汇聚在了头部，但形成的并不是索状，而是管状。这些管状神经系统，形成了原始的脊索，于是脊索动物出现了。 和节肢动物最大的区别在于，节肢动物的腹神经系统在腹部，脊索动物的管状神经系统在背部。前者是实心的，后者是空心的。 空心的神经系统，令神经组织具有更大的空间和面积。 虽然在一开始，管状神经系统，相比起链状神经系统，优势并不十分明显。但对于未来的演化前景来说，管状神经系统是远远优于链状神经系统。 随着头部神经的进一步集中，演化出了昆明鱼，早起鱼类开始出现了。 但在奇虾的时候，早期鱼类苟延残喘，由于输于体型和力量，大量早期鱼类灭绝于奇虾的口中，唯有拥有更高级神经系统的鱼类，才得以繁衍生息下去。 在演化过程中，管状神经系统头部，渐渐形成了复杂的脑部。 而神经细胞轴突外面也形成了一层髓鞘，髓鞘具有绝缘性，保证了神经传导的高效性。髓鞘的神经传递速度高达 100 米每秒，髓鞘是发达神经系统的地基，而节肢动物的神经传导速度只有 2 米每秒。4.5 亿年前的星甲鱼身上，第一次出现了髓鞘。 有了发动的神经系统，鱼类变得越来越灵活，为了保证运动的平衡，配套演化出了偶鳍，这便是高等脊椎动物四肢的原型。 而那些没有进化出髓鞘的脊索动物，便只能如同尾索动物一样，在海洋里猥琐生存。明明是动物，却犹如植物一样，营固着生活。哪怕在后来的数亿年中，种类繁多，进化得五花八门，但却永远在死胡同里打转而已。 尾索动物：海鞘 不过我们的祖先，终究属于硬刚的那一派。 不直面惨淡的人生，不经历大浪淘沙般的磨砺，就没有后来的辉煌。 正因为高度发达的神经系统，足以支撑更庞大的躯体，原始脊椎动物的体型，迅速大型化，并很快夺走了节肢动物海洋和陆地的霸主地位。 这得益于神经系统的先进性，才能演化出对环境更强的适应力（例如体型和力量更大，攻击力更强）。题主的问题，则明显是反过来，把攻击力的强大当成了神经系统发达的原因，属于典型的因果倒置。 随着进一步演化，我们的鱼类祖先形成了五个相对独立脑泡：即，前脑、间脑、中脑、延脑，以及小脑。 发达的大脑，配套着先进的血液体统，呼吸系统，令我们有了登陆的基础。 演化至两栖动物时，前脑形成了两个半球。 这是青蛙的大脑： 这是人类的脑干和小脑： 二者极其的相似。 在生物演化路上，往往只能做加法（犹如胚胎发育过程中，重走一遍生物演化之路）。 再演化成原始爬行动物时，大脑皮层出现了，神经系统演化到了一个崭新的阶段。 可以说，爬行动物的大脑，才是真正的有机一体的最高指挥者和调控者，它形成与 3.5 亿年前。 很快，其他动物都不足以和原始爬行动物竞争，于是内部竞争出现了。 它们的后裔，根据颞颥孔的数目，分成了合弓纲和蜥形纲。合弓纲动物又被称为单孔类，具有一个颞颥孔，而蜥形纲具有两个颞颥孔（双孔类），或者无孔。 双孔类动物，能够把下颌张得更大，并且附着发达的肌肉，在 3 亿年前的陆地上，比起单孔类更加的具有适应性。 主龙类动物迅速称霸，并最终演化出了恐龙，进入了蜥形纲称霸的时代。恐龙体型大型化之后，特化出了中空的骨骼，又为其一支后裔飞向天空留下一条后路。 虽然合弓纲动物，也演化出了诸如 2 吨的水龙兽这样的大型动物，但却被挤压在食物链的边缘，草食为生。 二叠纪大灭绝之后，合弓纲中的大型盘龙类（哺乳动物祖先）悉数灭绝。小型盘龙类动物，则被压迫在食物链的低端。 为了繁衍生息，提高后代的生存率，它们渐渐演化出了胎生能力。 确切的说，没有演化出哺乳能力的哺乳动物祖先，都灭绝了。 1.95 亿年前的吴氏巨颅兽，是所有哺乳动物的共同祖先。 但这个时候，它们的神经系统相比起恐龙也并没有多大的优势。但在残酷的生存竞争中，它们的大脑开始出现了新的变化，出现了沟回，扩大了大脑皮层的表面积，大脑皮层渐渐演化成了高级指挥中心。 正是因为艰难的生存条件下，哺乳动物必须斗智斗勇，才点出了大脑皮层沟回。 虽然 6500 万年前的天降陨石，给小型哺乳动物的发展提供了千载难逢的机会。但即便恐龙没有灭绝，哺乳动物也会迎来辉煌，只不过这个时间，可能会更加的漫长。但既然恐龙能进化出鸟类，如果大型恐龙没有灭绝，他们的后裔又会是怎么样的，是否比人类更加的适应环境，也是未知的。 随着哺乳动物崛起，首先称霸陆地的是始祖象和蒙古安氏中兽，而人类的祖先，中华曙猿重量只有只有 15 克 -50 克，可谓是卑微到了极点。 不过由于生活在树上，远离天敌，在长达千万年的演化中，早期灵长类体型也逐渐大型化。 一直到 2000 万年前，哺乳动物进入全球海陆繁荣的时代，灵长类的体型，才有了当今灵长类的大小。不过，它们的智慧和其他哺乳动物，也并没有多大的区别。 然而这个时期，青藏高原开始隆起，改变大气环流，造成非洲环境遽变，人类祖先的生存环境，直接进入了地狱模式。为了适应生存环境，他们开始频繁下地。 哪怕 1200 万年前的森林古猿，依旧生活在森林里，但已经出现了茁壮的下肢。 随着环境进一步恶劣变化，它们走出森林，自然而然地解放了双手，一条崭新的进化之路由此展开。我们没有其它动物，在力量、速度甚至体型上的优势，那就只能点智力技能。 随着脑容量的增大，古猿人出现并很快繁荣。 但在冰河时代，物资缺乏，出现了残酷的内部竞争。 一场内部的竞争，让直立人演化成早期智人，让早期智人演化了现代人（晚期智人）。 表现在神经方面上，更是脑容量上的军备竞赛。 哪怕在强壮，速度再快，任何不能点出更高智慧的人种，全部在演化史上灭绝。 现代人脑容量 1500ml 左右，早起人种脑容量 700-1000ml 不等，而南方古猿只有量 450-530ml，猴子的脑容量低到 200ml。 生命史上的每一次进化（演化），就意味着没有出现此类性状的亲近的灭绝。从 200ml 的脑洞量到 1500ml，多少人种的灭绝。 所谓智慧的演化，都是被逼的。 所谓智慧的演化，都是被逼的。 大脑之所以在头部，至少在 8 亿年前，PAX6 基因出现的时候，就已经确定了。 而 PAX6 基因也决定了感光细胞的位置，从这样的角度来说，说是因为光决定大脑的位置，也未尝不可。 阅读原文
