最新研究發(fā)現(xiàn)，海豚與人類(lèi)的基因具有驚人的相似性

如果說(shuō)人類(lèi)是地球最聰明的物種，那么哪個(gè)物種可以排在第二？是猩猩還是猿猴？科學(xué)家的最新研究卻認(rèn)為可能是可愛(ài)的海豚。最近于英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)·生物學(xué)?？飞瞎嫉囊豁?xiàng)新研究披露，海豚與人類(lèi)的基因具有驚人的相似性，它們和人類(lèi)等腦體積較大的物種都擁有一些可以促使個(gè)體趨同進(jìn)化并產(chǎn)生復(fù)雜認(rèn)知能力的遺傳基因。主要研究者M(jìn)ichael McGowen表示：“海豚的大腦是異常獨(dú)特和聰明的?！本烤购ｋ嗟拇竽X有多復(fù)雜？它們有哪些“小聰明”是我們不知道的？為此，我們特邀中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院動(dòng)物分子進(jìn)化研究方向的張鵬教授，解讀關(guān)于海豚的最新研究。

海豚的大腦從外形上來(lái)看，很像人類(lèi)的大腦，二者在大小、質(zhì)感方面有很多相似之處。然而，海豚和人類(lèi)的大腦工作方式并不相同。海豚的大腦分為兩部分，這兩部分大腦都有獨(dú)立的供血系統(tǒng)，而且不會(huì)同時(shí)休息。當(dāng)海豚休息時(shí)，一半大腦完全停止工作，而另一半則保持警覺(jué)，處理著各種生理功能。海豚的兩只眼睛也分別屬于兩邊不同大腦，當(dāng)某一邊的大腦處于睡眠狀態(tài)時(shí)，也可以提防敵人偷偷地接近它。

海豚的智慧

在動(dòng)物界數(shù)一數(shù)二

具有“自我意識(shí)”

張鵬教授介紹，海豚具有“自我意識(shí)”。為了證明動(dòng)物是否具有“自我意識(shí)”，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)“標(biāo)志測(cè)試”法。具體做法是：用一種涂料涂抹在接受試驗(yàn)的動(dòng)物身上，然后讓其照鏡子。如果在看到鏡子里的形象后有意審視自己身上留有的顏色標(biāo)志，就被認(rèn)定為表現(xiàn)出了“自我意識(shí)”。大部分接受“標(biāo)志測(cè)試”的動(dòng)物對(duì)鏡子里的自身形象置之不理，或誤把它當(dāng)作另一同類(lèi)而與之搏斗(如公雞)，只有黑猩猩、大猩猩等高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物才會(huì)利用鏡子來(lái)檢查自己的身體。而在非靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中，僅有海豚與大象會(huì)通過(guò)鏡子察看自己身體上的染色標(biāo)志，顯示出有“自我意識(shí)”的跡象。

能使用“名字”稱呼

在人群中，只有當(dāng)你準(zhǔn)確地喊出具體某個(gè)人的名字，才能達(dá)到精準(zhǔn)識(shí)辨和交流的目的。而海豚除了會(huì)用撞擊聲、滴滴答答的聲音、躍出水面、用鰭拍打水面等方式來(lái)完成交流，也懂得使用“名字”呼喊對(duì)方，目的同樣是為了方便識(shí)辨和交流。

“研究發(fā)現(xiàn)，每只海豚都有其獨(dú)特的發(fā)音信號(hào)特征，在與其他海豚保持聯(lián)系時(shí)，使用的始終是這一獨(dú)特信號(hào)。值得注意的是，在混沌水域或長(zhǎng)途漫游時(shí)，一只海豚還會(huì)模仿另一只海豚的獨(dú)特信號(hào)，通過(guò)類(lèi)似人類(lèi)名字的獨(dú)特叫聲來(lái)保持相互之間的聯(lián)系?！睆堸i教授說(shuō)，“此外，科學(xué)研究也已證實(shí)，猴子和猩猩在發(fā)現(xiàn)食物后也會(huì)用特殊的叫聲向其同伴通風(fēng)報(bào)信，只是其叫聲不像海豚那樣多樣化而且多變而已?！?/p>

他表示，海豚識(shí)別和模擬叫聲，是向語(yǔ)言過(guò)渡的重要一步。原始人類(lèi)在掌握語(yǔ)言之前也經(jīng)歷這一階段。迄今為止，海豚是人類(lèi)以外唯一被發(fā)現(xiàn)具有這種能力的動(dòng)物。

海豚擁有大容量的聰明大腦

Michael McGowen是美國(guó)密歇根州底特律韋恩州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究員，他的主攻方向是分子醫(yī)學(xué)和演化。他和兩個(gè)校友做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將海豚的蛋白編碼基因與其他九種動(dòng)物(分別是牛、馬、狗、老鼠、人類(lèi)、大象、負(fù)鼠、鴨嘴獸和雞)作對(duì)比，得出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛在基因上與海豚最相似，然而這兩種動(dòng)物在歷史上出現(xiàn)的時(shí)間相差了七千萬(wàn)年。而人類(lèi)和大象、海豚的相似之處也相繼被發(fā)現(xiàn)，他們都有一個(gè)共同特點(diǎn)：擁有一個(gè)聰明的、大容量的大腦?？茖W(xué)家們相信，這三種生物都有一個(gè)較慢的分子進(jìn)化速率。Michael McGowen解釋，通常猿類(lèi)、大象和鯨目動(dòng)物擁有此特征，而這種特征通常表現(xiàn)于哺乳動(dòng)物，與其產(chǎn)生的歷史、種群的大小有關(guān)。

此外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，在大腦發(fā)達(dá)的動(dòng)物(如猿類(lèi)、海豚)的基因組中，許多與能量代謝相關(guān)的基因都“加速進(jìn)化”了，這就引出了一個(gè)類(lèi)似“先有雞還是先有蛋”的問(wèn)題——到底是因?yàn)榭焖俅x基因的產(chǎn)生從而促使大腦進(jìn)化，還是因?yàn)榇竽X進(jìn)化促進(jìn)了代謝基因的進(jìn)化？

張鵬教授認(rèn)為，后者的可能性更大，因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞比其他細(xì)胞需要更多的能量才能正常工作，因而較大的大腦需要更有效率的能量代謝系統(tǒng)，由此可以猜測(cè)，是大腦的進(jìn)化促進(jìn)了新陳代謝相關(guān)基因的進(jìn)化。有趣的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物、鯨目動(dòng)物和大象譜系內(nèi)的動(dòng)物，其代謝相關(guān)基因發(fā)生了同樣的改變，從而為大腦提供了可靠的能量保證。

兩大疑問(wèn)

腦容量大是否海豚聰明的原因？

最新的研究發(fā)現(xiàn)，那些聰明的動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)基因都曾經(jīng)歷了快速的適應(yīng)性進(jìn)化過(guò)程，這說(shuō)明了神經(jīng)細(xì)胞的重要性，換句話說(shuō)，其大腦機(jī)制的好壞并不在于大腦的大小。

張鵬教授也認(rèn)為，動(dòng)物的絕對(duì)腦容量不與其智力水平直接相關(guān)，而相對(duì)腦容量(腦重/體重)才與智力水平直接相關(guān)?！按笪餮笃勘呛ｋ嗟捏w重約為250千克，而腦部重量約為1500克，這個(gè)值和人類(lèi)成年男性的腦重1400克相近。其腦重和體重的比值約為1/150，該值雖遠(yuǎn)低于人類(lèi)的1/50，但卻超過(guò)大猩猩(1/250)、猴類(lèi)(1/300)等靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物?！敝劣诖竽X半球上由腦溝所形成的皺褶，大西洋瓶鼻海豚甚至比人類(lèi)的還多，而且更為復(fù)雜，其大腦皮質(zhì)表面積為2500平方厘米，是人類(lèi)的1.5倍。另外，海豚腦部神經(jīng)細(xì)胞的密度與人類(lèi)或黑猩猩的幾乎沒(méi)有差別。換句話說(shuō)，海豚腦部神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)目比人類(lèi)和黑猩猩的還要多。“因此，無(wú)論是從腦重量和體重的比值，還是從大腦皮質(zhì)的皺褶數(shù)目來(lái)看，大西洋瓶鼻海豚腦部的記憶容量或是信息處理能力，均與靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物不相上下?！?/p>

睡眠基因是否與人類(lèi)相似？

科學(xué)家們除了發(fā)現(xiàn)海豚擁有與人類(lèi)相同的、與認(rèn)知能力的程度有聯(lián)系的智力基因之外，還發(fā)現(xiàn)海豚擁有另一種與人類(lèi)“共享”的基因——與睡眠調(diào)節(jié)相關(guān)的DBI基因，它是用來(lái)調(diào)節(jié)清醒和疲倦的。

研究者發(fā)現(xiàn)，海豚的睡眠方式很特別：它們一半的大腦休息，另一半仍能照常感知周?chē)那闆r。這兩部分大腦約2~3分鐘便交替著休息，在夜間，休息的間隔約為7~8分鐘。

張鵬教授認(rèn)為，海豚的DBI基因進(jìn)行了快速進(jìn)化，這一發(fā)現(xiàn)很有可能為未來(lái)研究海豚的特殊睡眠方式提供線索。但睡眠的調(diào)節(jié)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，單個(gè)基因控制這一機(jī)制的可能性較小，DBI基因可能只是參與這一過(guò)程的基因之一。

“海豚的這種睡眠能力恐怕是人類(lèi)所不能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槿说膬蓚€(gè)大腦半球掌管的功能有所不同，左半球主要是邏輯思維，右半球主要是感性思維，因而讓任何一邊單獨(dú)工作都會(huì)影響我們的生活，所以還是讓我們的兩個(gè)大腦半球一起工作一起休息吧?！彼f(shuō)。

海豚與高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物

在大腦進(jìn)化上殊途同歸

對(duì)于海豚的這些最新發(fā)現(xiàn)，研究者M(jìn)ichael McGowen表示非常興奮，因?yàn)樗麄儭罢业搅诉@個(gè)控制不尋常習(xí)性的基因”。他們認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)更加有利于證明“海豚是第二聰明的動(dòng)物”這種說(shuō)法。而埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)與行為生物學(xué)高級(jí)講師Lori Marino也認(rèn)為，“如果用頭腦的大小作為衡量智力的標(biāo)準(zhǔn)，那么海豚的確可以成為除人類(lèi)之外第二聰明的動(dòng)物?！?/p>

張鵬教授表示，研究者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)海豚與高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物相似，其基因組中與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的基因群都有著較為快速的進(jìn)化過(guò)程，這些相關(guān)基因在不同的物種中各不相同，但很多都參與了神經(jīng)突觸可塑性的過(guò)程中?！吧窠?jīng)突觸的可塑性越高，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就越有可能產(chǎn)生意識(shí)與智力。從進(jìn)化分類(lèi)角度，海豚所屬的鯨豚目與人類(lèi)所屬的靈長(zhǎng)目非常不同，它們?cè)诰徘f(wàn)年前就已經(jīng)分開(kāi)進(jìn)化了，但從最新的研究中可以看到，海豚與高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物在大腦進(jìn)化上是殊途同歸，都是通過(guò)發(fā)展神經(jīng)突觸可塑性基因來(lái)進(jìn)行更復(fù)雜的神經(jīng)活動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生心智活動(dòng)能力?！?策劃趙潔 記者黃嵐)