脑的进化

• 简不易

  2020-05-04
  我自己的经验是，在寻求一个好想法的时候，我会先让有关该难题的知识以及我对先前尝试过的解答的评估充斥我的心智。然后，我等着由此引发的精神紧张状态有所突破......
• 芬围七草

  2014-10-25
  要理解人科动物的进化过程，还得谈谈新物种的繁衍规范。比如说，一个边缘隔离种群进化成了一个新物种。就算这个新物种回到其先祖栖息地，与其祖先种群同地共处，也能不被祖先的基因流所吞没而继续保持其新物种的特性。由于不同物种之间是无法生育传代的，基因流也就起不了作用。
• 芬围七草

  2014-10-25
  跃变性物种形成很有可能产生具有极端特征的怪物。饶有讽刺意味的是，这种怪物被称为“好希望怪物”(hopeful monster)。虽然其生存与否可能由自然选择来决定，但对好希望怪物的起源和发展趋势的本质性约束却并不能套用自然选择模型来解释。它的出现是自身遗传继承下来的个体发生机制的结果。
• 芬围七草

  2014-10-25
  与种系渐变论(认为适应性自然选择对随机点突变起关键调控作用)相反，上述间断平衡理论所提出的跃变性物种起源不是适应性的。隔离种群繁衍伴随大量快速跃变性基因突变发生在先，而并非自然选择适应的结果。古尔德甚至争辩道，尽管跃变性物种形成也为随后的自然选择提供了物质基础，但这两种理论实在是大相径庭的。种系渐变论认为，点突变导致局部种群拥有变异遗传因子，这个过程是连续不断的、极其缓慢的，通过自然选择而呈适应性的。而间断平衡理论则认为，跃变性的新物种形成是不连续和非适应性的，自然选择只是起了辅助性的作用。
• 芬围七草

  2014-10-21
  如前所述，经自然选择积累起来的连绵不断的单元基因突变，是种系渐变论的基础。而今新的理论可以解释时断时续的、呈跳跃式的进化现象。边缘隔离种群只需几个世代的时间就能导致物种形成所需的重大染色体变化。因此，物种的形成可能更依赖于基因调节和重排，而不像种系渐变论所认为的依赖于基因突变产生新基因。而且重大表型变化可能是由调节性基因定时作用的变化引起的，从而导致新物种的形成。
• 芬围七草

  2014-10-21
  埃尔德雷奇和古尔德推测，与物种存活期相比，新物种的发生历时甚短。而且栖息于边缘地带的新物种就算有朝一日回到祖辈生活区，它们也会同域共处，而不会杂交繁殖。化石记载也印证了这一点。这样物种长期停滞的平衡态不时地被异域物种形成所打破。这就是所谓的“间断平衡”(punctuated equilibria)。
• 芬围七草

  2014-10-21
  埃尔德雷奇和古尔德提出了“异域物种形成”(allopatric speciation)的理论。他们认为，“只有当一个局部小群落栖息于其祖辈生活区的边缘地带而且与其祖辈隔绝的情况下，新的物种才能产生。这样的局部小群落被称为‘边缘隔离种群’(peripheral isolates)。如果各种‘隔离机制’(isolating mechanisms)能够阻止新基因型在未来遭遇其祖辈时其基因流回归到起始状态的话，一个边缘隔离种群才会演变成一个新物种。因此按地域隔离理论，新物种的化石不会出现在其祖辈的栖息地。”
• 芬围七草

  2014-10-19
  尽管基因流有群体均匀化作用，种系渐变的现代综合理论(modern synthetic theory of phyletic gradualism)“还是继承了由局部群落外推的传统做法，仍然采用地域性适应变种模型(通过自然选择，祖先基因逐渐被后代突变了的基因所取代)作为物种起源的模式”。 这一综合概念被称之为”同源同域连续性“ (sympatric continuity)。然而，迈尔指出，相互隔离的小群落可能会使物种形成更快更有效。但是，尽管是生存于周边地域，这些隔离种群仍是同地共处的。这个模型仍然遵循种系渐变论的原则，认为物种最终得以形成是世世代代许许多多细微的适应性变化积累的结果。小隔离种群的好处只是在于它们能抵消基因流的群体均匀化作用。
• 芬围七草

  2014-10-19
  依达尔文进化论来看，古生物学已经解释了，每个新物种的形成是由祖祖辈辈栖息于一处的众多个体经过极其缓慢地进化演变而来的。埃尔德雷奇和古尔德称之为”种系渐变论“(phyletic gradualism)。可惜的是，这种渐变在化石记载中找不到依据。经典进化论学者将此归因于化石记载的不完整。但是化石记录显示，进化过程多呈急剧的跳跃式突变。尽管基因代代相传时发生的突变、重组和缺失给每个物种带来了基因的多样性，但这种多样性总还是有限的。由于同一个种群内可以自由交配传代，这对其基因流（gene flow）有群体均匀化作用，从而限制了种群基因的多样性。
• 芬围七草

  2014-10-19
  自达尔文以来，众所公认，生物物种作为一种单元在进化过程中起了重要作用。每个物种由一定的聚居种群组成，而不只是一些不相干个体的集合。由于繁衍规范，各个物种在生殖上是互相隔离的。即使是非常相似的物种，尽管”同域而生、同地共处“(sympatric coexistence)，彼此间也不会发生杂交。“每个物种都是一个精致构筑的遗传系统，都是经过一代又一代的自然选择而适得其所地在其生存环境中落定一定的栖身场所。”
• 芬围七草

  2014-10-18
  新近的研究进展使我们认识到，许多DNA复制出错基本上是中性的。比如，由基因突变引起的部分氨基酸序列的变化可能对这一特定蛋白质发挥功效并不至关重要。或者，DNA上发生基因突变的片段并不参与转录构筑蛋白质，因而有选择地保持了中性。总有一天，大量这样的中性突变积聚起来最终显著地改变了一个种群的DNA。而一旦生存环境有变，这些基因突变就有可能不再呈中性了。
• 芬围七草

  2014-10-18
  只在极少数情况下基因突变会有利于生存和繁殖。这样的基因突变会子子孙孙传下去，从而提高具有这种突变的生物小群落的生存率。经过许多代的自然选择(natrual selection)，这种有利的突变继而扩散到整个种群，导致种群基因型的细微变化。……有利的基因突变被选择，不利的基因突变则被淘汰。
• 芬围七草

  2014-10-18
  细胞核中的DNA呈紧密环绕的双螺旋结构。……一个细菌的DNA长链就有150万核苷酸单元。人类DNA链更是长达约35亿个核苷酸单元，包含了构筑所有人体细胞的初级信息。细胞分裂前，双螺旋分离成两条单链，每条链通过核酸复制酶产生另一条互补链。这样就复制出了两个几乎总是完全相同的双螺旋。构筑和控制细胞的遗传信息就以A、T、G、C四种碱基编码在DNA核苷酸链上。……经过这样精密的转录和翻译过程，DNA密码得以解密而产生构成特定蛋白质的氨基酸序列，实际上也就参与了细胞结构的构筑以及通过各种酶来控制细胞的新陈代谢(因为酶也是蛋白质)。构筑某一特定蛋白质的密码也叫基因(gene)。
• 芬围七草

  2014-10-18
  早在18亿年前，在单细胞真核生物进化的极早期，DNA就已经和其他细胞成分隔离开来，只存在于细胞核里了。这种隔离是生物进化过程中的一个重大进展，有利于保护包括繁殖在内的许多关键而复杂的细胞活动。
• 芬围七草

  2014-10-15
  脑的种系发育进化是整个生物进化中最重要的创生过程。人脑超验的创造能力是我们的古人猿(hominoid)先祖经过900万到1000万年进化的产物。奇怪的是这么重要的科学研究对象至今很少有人问津。猿人(hominid)是怎样变成现代人(Homo sapiens sapiens)的，这应该是世界上最神奇的故事。这是我们的故事。人类灵巧精致的感觉和运动控制神经系统是从高等灵长类动物进化而来的。人类的进化是在高等灵长类动物尤其是古人猿业已完成进化的基础上的继续。灵长类动物绝妙的视觉系统以及适应于立体视觉的双眼就是一个很好的例子。从灵长类动物到人类的进化过程中，视觉神经通路(包括从双眼到初级视皮层，再到前纹状视觉皮层区)大体没变。其中最重要的是大脑皮层，要数灵长类动物与人类最相象。同样重要的边缘系统和学习系统，这两者也是非常相似。大脑皮层的进化产生了一些执行最重要的人脑功能的新脑区。这其中尤其是语言脑区是其他灵长类动物所没有的，在类人猿大脑中也至多是相当初级而不成形。这些新脑区在功能上是左右半脑不对称的。它们不仅在进化上发生得最晚，在个体发育的过程中也是最晚进入工作状态。灵长类的进化明智地遵循了所谓的保守自然法则。这可以总结为一条进化论格言：不为近利丧祖德(不应当因为看上去诱人的眼前得利而放弃祖传的本质要素)。比如灵巧自如的五指不会被蹄爪或者翅膀所取代。人猿进化以脊椎动物有指(趾)四肢为起点，最终转化为非常有用的手和脚。尤其是手的进化奠定了人猿在进化中的卓越地位，而且通过相应的神经机制的演变，手的功能随着进化而不断完善。人们经常会问：是否从古人猿到猿人再到现代人的进化过程是独一无二的？是否只有这一条进化通路才可能造就具有象我们一样聪明甚至超越我们的物种？是否有可能其他超智能猩猩开始另一条类似于猿人甚至超越猿人的进化通路？回答绝对是否定的！猿人的进化依赖于远离主体基因库的极小规模...