心智演化的极限
撰文│柯昭仪
达尔文认为生物起源于共同的祖先，智力的演化则是一个连续的过程，而人类和非人类的心智差别在于程度而非性质，这个理论颠覆了当时神造万物的思维，却获得许多科学家的支持，至到今日仍普遍被世人接受。在生物形式千变万化的演化下，人类的文化也有了多彩多姿的表现，令人好奇的是这些变化都够能无止尽地持续吗？会不会有某种形式的生物、或是某种人类文化永远不可能存在世上呢？探索讲座第七期「大脑、演化与学习」的闭幕，以本期讲座顾问谢丰舟教授的「从生物形式变异之极限看人类心智的演化」讲题作为压轴，谢医师从演化发育生物学的观点探讨人类心智的演化，带领观众探索人类心智奥秘，他同时阐述人类与其它动物间的心智演化是否具有达尔文所主张的连续性，探讨这两者之间是否存有断层。
心智鸿沟之谜
根据黑猩猩基因体研究的结果，黑猩猩与人类的基因体有高达95％的DNA一模一样，为何仅是神经元的数量上些许的差异，就足以造成黑猩猩与人类之间无法跨越的鸿沟？其关键为何？是进步的语言能力？是成熟的艺术创造？还是系统的学习模式呢？
美国哈佛大学豪瑟（Marc Hauser）教授2009年在nature发表的「The possibility of impossiblecultures」表示，生物变异的形式是有其限制的，他认为人类从六、七百万年前的先祖分歧演化出独特的神经能力，此一能力带来了人类与动物在心智能力演化上前所未见的断层，人类的文化表现也因而不连续，豪瑟教授主张有些人类文化的表现根本不可能存在，他的想法涵盖人类的基因、神经、思想与行为，也为厘清人类思维特性及文化表现的极限，提供了新的方向。
人类心智有何独特？
「智能」是生物适应环境得以生存的一种方式，比起会飞翔的鸟类、会游泳的海豚和会挖洞的地鼠，人类的智力是预测、计划和脑中预演；时间估计、手脑协调和弹道动作；以及排列组合、符号语言、社会互动和团队合作。就生物演化的观点而言，这些能力有利于狩猎成功和生存竞争。尽管人类绝大部分基因都与黑猩猩相同，但研究显示，这两大物种进化分离以后，基因层面的一些变化让人类的计算能力也发生了显著性的变化。各种基因的重排、缺失和复制，让我们的大脑拥有了四种独有的特性；包括发生运算能力、使用心灵符号、可杂交的界面、抽象思考，它们共同构成了人类特有的智力，也让我们的思维有别于其它动物。
第一种特性是发生运算能力（generativecomputation）；即经由任意排列文字音符和数学符号，随便组合各种肢体动作来产生无限多种表达方式。发生运算能力包含重复及组合两大运算法则；重复运算指反复使用一种规则来产生新的表达方式，譬如把一个短语反复插入另一个短语，形成一个较长的句子，即可以更丰富的语言来描述想法，美国著名女诗人斯坦因（GertrudeStein）的名言「A rose is a rose is arose」（玫瑰终究还是玫瑰）即为经典例子。至于组合运算，则可以融合元素产生新思想，创造出全新的词语及音乐。
人类心智的第二项特质是使用心灵符号（Mentalsymbol）。人类因而能自发地将任何感觉体验转换成外显符号，然后透过语言、艺术、音乐或计算机代码，对他人表达或存于自己的记忆中。
人类独有的第三项特质是可杂交的界面（Promiscuousinterfaces）。人类能够将不同知识范畴的概念任意结合，产生独特的创造力及解决问题的能力。因为有了这种融合，新的法律、社会关系和科学技术才能得以问世。
第四个特征是，只有人类才能进行抽象思考（Abstractthoughts）。动物的想法是基于感觉和认知经验，不过许多人类的思想是抽象的，像是只有人类才想得出独角兽和外星人、名词和动词、无穷和上帝。
谢教授说，无论是非洲大草原上的猎人，或是华尔街的证券交易商，他们都拥有与生俱来的四项人类特质，如何调配这些要素产生文化，则因群体不同而有明显差异。无论是语言、音乐风格、道德规范、日常用具等方面，不同文化的族群都可能有明显的区别，一个文化族群去看另一个文化族群的行为，不但可能无法理解，有时甚至会觉得这些行为是不道德的。相较之下，动物界中不同种群间的生活方式根本不会像人类这样变化多端。
演化也有限制吗？
自然界的生物型式无奇不有，从极小如昆虫到极大如鲸鱼，从圆滚滚的河豚到又细又长的蛇，生物形式的变异好像只是随意发展，再经由天择盲目雕琢，事实不然，近来的分子研究已得知变异的来源、发育程序如何与演化过程互动并限制，导致生物形式的有限性。要了解变异的范围以及其限制，则须由现存的生物形式、化石或灭绝的生物形式，再加上实验操作，三方面并进来一窥生物形式的全貌，如此一来，才能知道生物形式断层的面貎，进而探讨其成因。
谢教授强调限制生物形式的因素包括因演化成功而使某一性状存留后代的演化惰性、缺少相关环境压力以致天择无从发生及物理因素。他以加拉巴哥群岛的雀鸟来说明生物形式的限制。1835年达尔文随着「小猎犬号」来此，他发现不同岛屿间有许多相同物种的雀鸟，其类型却不同，虽然岛屿间的距离不到百里，但雀鸟的口喙的形状跟尺寸却极为不同。原来是这些雀鸟有一种共同的祖先，不过岛屿上可供牠们维生的种类却大不相同，为了使自己适应食物来源，不论是吃坚果、吃昆虫的或是吃食水果与花朵的雀鸟，都在和平的环境里，演化出最便利的觅食方法。不过，雀鸟口喙形态除了与食物来源的天择压力有关，仍有其它限制因素；包括它必须能唱歌，飞行时也要能保持头部的位置，在这些条件下，是否某些鸟啄的形态是不可能演化出来呢？
目前已知控制鸟啄形态之一的基因就是BMP4（bone morphogenetic protein4），BMP4的表现较早，而且表现量高则鸟啄较大，科学家设法使鸡胚胎的BMP4表现增加，结果生下来的小鸡鸟啄真的变大，而且还长得天衣无缝呢！由此可知发育程序就如变异的引擎一般，可以产生形形色色的变异以供天择。
文化变异也是如此吗？对此，谢教授表示人类虽然可以创造许许多多的文化变异，不过当某种文化形式成形时，可能因为惰性使该文化的成员不会再去寻求其它形式的文化、缺乏环境上的诱因及虽有想法却未付诸行动，所以文化变异可说是创造性丰富，但实际上却是高度受限。
将生物形式的分子生物学与文化形式的神经生物学做模拟，一定免不了有许多漏洞及不足之处，不过这也可能成为了解人类心智创造系统开启新契机。现在的科技进步已经能将一只动物的某一个脑区移植到另一只动物的脑部，藉以改变其动作与行为的能力，或许有一天，我们能够彻底改造人类基因组，建立新神经连结，设计新神经结构，甚至创造出全新的心智呢！
本文整理自：101/06/16下午由謝豐舟教授在臺大應力所國際演講廳所主講之「從生物形式變異之極限看人類心智的演化」的演講內容
延伸閱讀：台大科學教育發展中心探索基礎科學講座2012年06月16日第八講〈從生物形式變異之極限看人類心智的演化〉全程影音
http://case.ntu.edu.tw/CASTUDIO/index.php?speech_ID=873&page=1#Playing
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