如果說人類是地球最聰明的物種，那么哪個物種可以排在第二?是猩猩還是猿猴?科學(xué)家的最新研究卻認為可能是可愛的海豚。最近于英國《皇家學(xué)會學(xué)報·生物學(xué)專刊》上公布的一項新研究披露，海豚與人類的基因具有驚人的相似性，它們和人類等腦體積較大的物種都擁有一些可以促使個體趨同進化并產(chǎn)生復(fù)雜認知能力的遺傳基因。主要研究者Michael McGowen表示：“海豚的大腦是異常獨特和聰明的。”究竟海豚的大腦有多復(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)院動物分子進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看，很像人類的大腦，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立的供血系統(tǒng)，而且不會同時休息。當(dāng)海豚休息時，一半大腦完全停止工作，而另一半則保持警覺，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，也可以提防敵人偷偷地接近它。
海豚的智慧 在動物界數(shù)一數(shù)二
具有“自我意識”
張鵬教授介紹，海豚具有“自我意識”。為了證明動物是否具有“自我意識”，科學(xué)家們曾設(shè)計了一個“標志測試”法。具體做法是：用一種涂料涂抹在接受試驗的動物身上，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志，就被認定為表現(xiàn)出了“自我意識”。大部分接受“標志測試”的動物對鏡子里的自身形象置之不理，或誤把它當(dāng)作另一同類而與之搏斗(如公雞)，只有黑猩猩、大猩猩等高級靈長類動物才會利用鏡子來檢查自己的身體。而在非靈長類動物中，僅有海豚與大象會通過鏡子察看自己身體上的染色標志，顯示出有“自我意識”的跡象。
能使用“名字”稱呼
在人群中，只有當(dāng)你準確地喊出具體某個人的名字，才能達到精準識辨和交流的目的。而海豚除了會用撞擊聲、滴滴答答的聲音、躍出水面、用鰭拍打水面等方式來完成交流，也懂得使用“名字”呼喊對方，目的同樣是為了方便識辨和交流。
“研究發(fā)現(xiàn)，每只海豚都有其獨特的發(fā)音信號特征，在與其他海豚保持聯(lián)系時，使用的始終是這一獨特信號。值得注意的是，在混沌水域或長途漫游時，一只海豚還會模仿另一只海豚的獨特信號，通過類似人類名字的獨特叫聲來保持相互之間的聯(lián)系。”張鵬教授說，“此外，科學(xué)研究也已證實，猴子和猩猩在發(fā)現(xiàn)食物后也會用特殊的叫聲向其同伴通風(fēng)報信，只是其叫聲不像海豚那樣多樣化而且多變而已。”
他表示，海豚識別和模擬叫聲，是向語言過渡的重要一步。原始人類在掌握語言之前也經(jīng)歷這一階段。迄今為止，海豚是人類以外唯一被發(fā)現(xiàn)具有這種能力的動物。
海豚擁有大容量的聰明大腦
Michael McGowen是美國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。他和兩個校友做了一個實驗：將海豚的蛋白編碼基因與其他九種動物(分別是牛、馬、狗、老鼠、人類、大象、負鼠、鴨嘴獸和雞)作對比，得出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛在基因上與海豚最相似，然而這兩種動物在歷史上出現(xiàn)的時間相差了七千萬年。而人類和大象、海豚的相似之處也相繼被發(fā)現(xiàn)，他們都有一個共同特點：擁有一個聰明的、大容量的大腦。科學(xué)家們相信，這三種生物都有一個較慢的分子進化速率。Michael McGowen解釋，通常猿類、大象和鯨目動物擁有此特征，而這種特征通常表現(xiàn)于哺乳動物，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)達的動物(如猿類、海豚)的基因組中，許多與能量代謝相關(guān)的基因都“加速進化”了，這就引出了一個類似“先有雞還是先有蛋”的問題——到底是因為快速代謝基因的產(chǎn)生從而促使大腦進化，還是因為大腦進化促進了代謝基因的進化?
張鵬教授認為，后者的可能性更大，因為神經(jīng)細胞比其他細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，是大腦的進化促進了新陳代謝相關(guān)基因的進化。有趣的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，靈長類動物、鯨目動物和大象譜系內(nèi)的動物，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
腦容量大是否海豚聰明的原因?
最新的研究發(fā)現(xiàn)，那些聰明的動物的神經(jīng)系統(tǒng)基因都曾經(jīng)歷了快速的適應(yīng)性進化過程，這說明了神經(jīng)細胞的重要性，換句話說，其大腦機制的好壞并不在于大腦的大小。
張鵬教授也認為，動物的絕對腦容量不與其智力水平直接相關(guān)，而相對腦容量(腦重/體重)才與智力水平直接相關(guān)。“大西洋瓶鼻海豚的體重約為250千克，而腦部重量約為1500克，這個值和人類成年男性的腦重1400克相近。其腦重和體重的比值約為1/150，該值雖遠低于人類的1/50，但卻超過大猩猩(1/250)、猴類(1/300)等靈長類動物。”至于大腦半球上由腦溝所形成的皺褶，大西洋瓶鼻海豚甚至比人類的還多，而且更為復(fù)雜，其大腦皮質(zhì)表面積為2500平方厘米，是人類的1.5倍。另外，海豚腦部神經(jīng)細胞的密度與人類或黑猩猩的幾乎沒有差別。換句話說，海豚腦部神經(jīng)細胞的數(shù)目比人類和黑猩猩的還要多。“因此，無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，均與靈長類動物不相上下。”
睡眠基因是否與人類相似?
科學(xué)家們除了發(fā)現(xiàn)海豚擁有與人類相同的、與認知能力的程度有聯(lián)系的智力基因之外，還發(fā)現(xiàn)海豚擁有另一種與人類“共享”的基因——與睡眠調(diào)節(jié)相關(guān)的DBI基因，它是用來調(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圍的情況。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。
張鵬教授認為，海豚的DBI基因進行了快速進化，這一發(fā)現(xiàn)很有可能為未來研究海豚的特殊睡眠方式提供線索。但睡眠的調(diào)節(jié)是一個非常復(fù)雜的過程，單個基因控制這一機制的可能性較小，DBI基因可能只是參與這一過程的基因之一。
“海豚的這種睡眠能力恐怕是人類所不能實現(xiàn)的，因為人的兩個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工作都會影響我們的生活，所以還是讓我們的兩個大腦半球一起工作一起休息吧。”他說。
海豚與高級靈長類動物
在大腦進化上殊途同歸
對于海豚的這些最新發(fā)現(xiàn)，研究者Michael McGowen表示非常興奮，因為他們“找到了這個控制不尋常習(xí)性的基因”。他們認為這些發(fā)現(xiàn)更加有利于證明“海豚是第二聰明的動物”這種說法。而埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)與行為生物學(xué)高級講師Lori Marino也認為，“如果用頭腦的大小作為衡量智力的標準，那么海豚的確可以成為除人類之外第二聰明的動物。”
張鵬教授表示，研究者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)海豚與高級靈長類動物相似，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化過程，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)突觸可塑性的過程中。“神經(jīng)突觸的可塑性越高，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就越有可能產(chǎn)生意識與智力。從進化分類角度，海豚所屬的鯨豚目與人類所屬的靈長目非常不同，它們在九千萬年前就已經(jīng)分開進化了，但從最新的研究中可以看到，海豚與高級靈長類動物在大腦進化上是殊途同歸，都是通過發(fā)展神經(jīng)突觸可塑性基因來進行更復(fù)雜的神經(jīng)活動，進而產(chǎn)生心智活動能力。”
