探尋意識(shí)的源頭（下）

楊冬

捕獵模式促進(jìn)動(dòng)物演化

若想探尋意識(shí)的源頭，回溯動(dòng)物的起源、演化過(guò)程不可或缺。當(dāng)今絕大多數(shù)現(xiàn)存的動(dòng)物都屬于兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物，海綿和腔腸動(dòng)物則不屬于兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物，它們?cè)诤浼o(jì)之前就出現(xiàn)了。典型的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物是蠕蟲(chóng)，其最大特點(diǎn)是有一條有兩個(gè)開(kāi)口（口和肛門(mén)）的消化道。消化道周?chē)屑∪?，可以?qū)動(dòng)它移動(dòng)覓食。蠕蟲(chóng)還有一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)，可協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。在遠(yuǎn)古時(shí)代，蠕蟲(chóng)生活在海底，以細(xì)菌為食。在寒武紀(jì)之前，由于地球上的動(dòng)物很少，海底的細(xì)菌以及與之共生的藻類(lèi)可以形成很厚的生物膜。生物膜如地毯般鋪滿(mǎn)海底，被研究者稱(chēng)為 “伊甸園”。最初的蠕蟲(chóng)就生活在“伊甸園”里，通過(guò)吃細(xì)菌獲取能量，維持生存?？梢韵胂?，由于食物充足且沒(méi)有捕獵者，在這種環(huán)境中生存，意識(shí)是不重要的。

根據(jù)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的古生物化石，研究者們認(rèn)為，在寒武紀(jì)，地球上出現(xiàn)了動(dòng)物物種大爆發(fā)，目前已知的30多個(gè)動(dòng)物界的門(mén)都是在這段時(shí)間里演化形成的。那么，是什么導(dǎo)致了寒武紀(jì)大爆發(fā)呢？現(xiàn)在，科學(xué)界有多種假說(shuō)，其中一種著名的假說(shuō)是氧氣水平的變化導(dǎo)致了物種大爆發(fā)。氧氣最初是由藍(lán)細(xì)菌通過(guò)光合作用產(chǎn)生的。雖然20億年前的地球大氣中就已有氧氣，但是直到約8億年前，地球上的氧氣水平仍然比較低。之后，大氣中的氧氣含量開(kāi)始逐步上升，到寒武紀(jì)前，已基本達(dá)到了今天的水平。與氧氣水平上升同步出現(xiàn)的是原始的動(dòng)物，如海綿，在寒武紀(jì)大爆發(fā)初始階段，還出現(xiàn)了埃迪卡拉生物群。因此，生物的大型化和復(fù)雜化，很可能與氧氣水平上升有關(guān)。低氧氣水平顯然很難支持動(dòng)物們更為積極的生活模式，因?yàn)檫@樣的生活模式需要更快的新陳代謝，必然耗氧更多。

然而，僅憑氧氣水平的變化就可以解釋寒武紀(jì)大爆發(fā)嗎？這個(gè)解釋較為片面。從本質(zhì)上看，寒武紀(jì)大爆發(fā)是具有蠕蟲(chóng)樣結(jié)構(gòu)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的動(dòng)物的物種大爆發(fā)。在寒武紀(jì)的自然條件下，蠕蟲(chóng)的多樣性有了極大的提高。如果僅僅是氧氣水平出現(xiàn)變化，確實(shí)很難解釋為什么只有與蠕蟲(chóng)類(lèi)似的物種得到極大擴(kuò)張。因此，必然還有其他因素，而該因素對(duì)蠕蟲(chóng)這類(lèi)動(dòng)物的繁衍特別有利。同時(shí)，在寒武紀(jì)大爆發(fā)的過(guò)程中，動(dòng)物也逐漸出現(xiàn)了骨骼結(jié)構(gòu)。骨骼對(duì)于動(dòng)物有多種用途，可以作為鎧甲保護(hù)機(jī)體，也可以作為肌肉的連接點(diǎn)，增加動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)能力。

為什么在寒武紀(jì)有些動(dòng)物會(huì)進(jìn)化出骨骼呢？有些學(xué)者認(rèn)為，是因?yàn)閮蓚?cè)對(duì)稱(chēng)的動(dòng)物在寒武紀(jì)進(jìn)化出了捕獵這種生存模式。此前，所有動(dòng)物都是以食用海底豐富的細(xì)菌為生。但是，在寒武紀(jì)的某一天，某只蠕蟲(chóng)開(kāi)始吃其他蠕蟲(chóng)，從此，捕食者誕生了。捕食者的出現(xiàn)導(dǎo)致了獵手與獵物之間的競(jìng)爭(zhēng)。與腔腸動(dòng)物相比，蠕蟲(chóng)具有更強(qiáng)的移動(dòng)能力和攝入食物的能力，無(wú)論是作為獵手還是獵物，都更有優(yōu)勢(shì)。因此，在寒武紀(jì)，蠕蟲(chóng)類(lèi)動(dòng)物的種類(lèi)出現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，隨著時(shí)間的推移，動(dòng)物物種越來(lái)越豐富。最終，現(xiàn)存的所有動(dòng)物的門(mén)都出現(xiàn)了，因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)刻，捕食帶來(lái)的選擇壓力讓所有可行的“兩側(cè)對(duì)稱(chēng)類(lèi)的軀體模式”都被“演化”嘗試了一遍。

在這種激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，能夠生存的動(dòng)物必須在某個(gè)方面具備專(zhuān)長(zhǎng)。有些動(dòng)物進(jìn)化出了堅(jiān)硬的外殼或外骨骼，從而保護(hù)自己不被捕食，如軟體動(dòng)物；有些動(dòng)物進(jìn)化出了更強(qiáng)的游泳能力，以擺脫捕食者的追擊，最典型的是脊索動(dòng)物；有些捕食者進(jìn)化出了強(qiáng)大的可以撕碎獵物的附肢及可以成像的眼睛。在寒武紀(jì)，最初涌現(xiàn)的獵手很可能是節(jié)肢動(dòng)物，因?yàn)樗鼈冏钤缃鉀Q了移動(dòng)、防護(hù)、攻擊、感知等各種問(wèn)題。因此，現(xiàn)在一提到寒武紀(jì)，人們首先想到的是三葉蟲(chóng)，它就是一種節(jié)肢動(dòng)物。不過(guò)，三葉蟲(chóng)可能不是獵手，而是以細(xì)菌為食物，但很多在這一時(shí)期進(jìn)化出的節(jié)肢動(dòng)物都具備捕獵能力。在其他動(dòng)物面前，節(jié)肢動(dòng)物是一個(gè)可怕的存在，它們是寒武紀(jì)海底的頂級(jí)捕食者。

意識(shí)與視覺(jué)的進(jìn)化

那么，節(jié)肢動(dòng)物具有意識(shí)嗎？它們?cè)诤５子巫邥r(shí)，在觀察周?chē)沫h(huán)境時(shí)，知道自己在哪里嗎？它們可以根據(jù)身處的位置、環(huán)境進(jìn)行計(jì)劃、預(yù)測(cè)、判斷，并決定自身的行為嗎？

目前，對(duì)于意識(shí)的源頭，學(xué)術(shù)界還未得出一致意見(jiàn)，不過(guò)，意識(shí)最初起源于寒武紀(jì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的海底，這個(gè)說(shuō)法具有合理性。意識(shí)是自然選擇的產(chǎn)物。一個(gè)具有意識(shí)的動(dòng)物可以更好地感知周?chē)沫h(huán)境，并把這些信息用于指導(dǎo)自己的行為，以便躲避威脅或者捕捉獵物。但是，并非所有動(dòng)物都需要意識(shí)。大部分動(dòng)物（如各種貝殼類(lèi)軟體動(dòng)物）在海底過(guò)著一種相對(duì)靜態(tài)的生活，對(duì)于它們而言，是否具有意識(shí)對(duì)生存質(zhì)量影響不大。不過(guò)，意識(shí)能給那些可以快速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物帶來(lái)好處，只有具備意識(shí)，它們才能積極行動(dòng)，去捕捉獵物或者躲避獵手。在寒武紀(jì)的海底，能快速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)物主要是節(jié)肢動(dòng)物和脊索動(dòng)物，所以它們也是“具有意識(shí)的動(dòng)物”的主要候選者。

為了解釋意識(shí)起源及寒武紀(jì)大爆發(fā)，有人從視覺(jué)進(jìn)化方面提出了假說(shuō)，即“視覺(jué)理論”。這個(gè)理論認(rèn)為，動(dòng)物具有能夠成像的視覺(jué)能力是實(shí)現(xiàn)意識(shí)的關(guān)鍵。正是因?yàn)檫M(jìn)化出了敏銳的視覺(jué)系統(tǒng)，才導(dǎo)致了捕獵者的出現(xiàn)，因而驅(qū)動(dòng)了寒武紀(jì)大爆發(fā)。換言之，意識(shí)的誕生與寒武紀(jì)大爆發(fā)是先天聯(lián)系在一起的。動(dòng)物又是如何進(jìn)化出視覺(jué)系統(tǒng)的呢？目前的證據(jù)表明，只有一些特定種類(lèi)的動(dòng)物具備如照相機(jī)般可以精確成像的眼睛，這些動(dòng)物包括脊椎動(dòng)物、某些節(jié)肢動(dòng)物、某些頭足類(lèi)軟體動(dòng)物，如章魚(yú)、烏賊。研究者發(fā)現(xiàn)，它們具有成像能力的眼睛是獨(dú)立進(jìn)化出來(lái)的，這也體現(xiàn)了視覺(jué)對(duì)其生存模式的重要價(jià)值。

那么，根據(jù)“視覺(jué)理論”，上述這些具有敏銳視覺(jué)的動(dòng)物都可能在一定程度上具備意識(shí)。不過(guò)，根據(jù)目前的研究證據(jù)，只有具備大腦才能發(fā)展出高級(jí)認(rèn)知功能。所以，如果除了人類(lèi)，鳥(niǎo)類(lèi)和其他哺乳動(dòng)物也有意識(shí)，那么這種意識(shí)應(yīng)該也起源于大腦。然而，對(duì)于魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)，大腦不是非常重要，魚(yú)類(lèi)從外界接收的信息主要是由魚(yú)類(lèi)的視頂蓋處理。此外，非脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的腦相差太大，并不具備與脊椎動(dòng)物等價(jià)的大腦結(jié)構(gòu)。因此，也許動(dòng)物產(chǎn)生最初的意識(shí)并不需要大腦，否則意識(shí)只能局限在鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物之中。

意識(shí)起源的兩步進(jìn)化假說(shuō)

在《意識(shí)的古老起源》一書(shū)中，作者提出了“意識(shí)起源的兩步進(jìn)化假說(shuō)”?！皟刹健敝械牡谝徊绞亲畛跻庾R(shí)的形成。在寒武紀(jì)的海底，原始脊椎動(dòng)物，也許還有節(jié)肢動(dòng)物，慢慢形成了最初的意識(shí)。在原始脊椎動(dòng)物中，意識(shí)最初出現(xiàn)在視覺(jué)系統(tǒng)中，例如，在魚(yú)類(lèi)中，意識(shí)起源于視頂蓋。隨后，其他感覺(jué)也被整合了進(jìn)去，從而形成了一個(gè)統(tǒng)一的關(guān)于外部世界的模型。如果節(jié)肢動(dòng)物也有意識(shí)，則應(yīng)該起源于某個(gè)目前尚不明晰的腦部結(jié)構(gòu)中。在這個(gè)階段，意識(shí)比較簡(jiǎn)單，很可能主要是對(duì)當(dāng)下的外界環(huán)境的認(rèn)知。

幾億年后，在陸地上的森林中，鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳動(dòng)物又進(jìn)行了第二次意識(shí)的進(jìn)化，即“兩步”中的第二步。在這一階段，動(dòng)物們?cè)谏砩系闹饕兓谴竽X皮層極度擴(kuò)張，最后把所有感覺(jué)信息的處理工作都集中于大腦中。此時(shí)，動(dòng)物獲得了深度分析信息的能力，擁有了更加“高級(jí)”的意識(shí)。這個(gè)“高級(jí)”主要表現(xiàn)在能夠更有效地利用記憶，可以通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)，而只有大腦才能讓動(dòng)物具有記憶力。在人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程中，由于大腦皮層的擴(kuò)展，逐漸產(chǎn)生了所謂的情節(jié)記憶。因此，人類(lèi)可以回憶起過(guò)去經(jīng)歷的事件，重新去體驗(yàn)、感受，從而獲得自我身份認(rèn)知。總之，雖然意識(shí)起源很早，而且有些動(dòng)物在產(chǎn)生最初的意識(shí)時(shí)并沒(méi)有大腦，但是更高級(jí)的意識(shí)是隨著大腦進(jìn)化而逐步進(jìn)化而來(lái)的。

目前，人類(lèi)對(duì)意識(shí)的理解還存在很多模糊和空白之處，如依然無(wú)法確認(rèn)意識(shí)產(chǎn)生的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)理。然而，從宏觀上看，意識(shí)是進(jìn)化的產(chǎn)物，在適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的過(guò)程中，某些采取“積極的生活模式”的動(dòng)物進(jìn)化出了意識(shí)。根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)證據(jù)，我們可以認(rèn)為，這個(gè)推斷具有合理性。不過(guò)，意識(shí)是否真的起源于寒武紀(jì)？意識(shí)是否參與并推動(dòng)了寒武紀(jì)大爆發(fā)？意識(shí)的進(jìn)化究竟經(jīng)歷了幾個(gè)步驟？科學(xué)家們還未給出確切答案，這些問(wèn)題仍然是充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的科學(xué)謎題，值得不斷研究、探索。

【責(zé)任編輯】張小萌