为什么只有人类进化出高度发达的大脑？

高度消耗的大脑

真正的问题在于维持大脑的运作相当昂贵。人类大脑的平均功率密度达15瓦/千克，而身体部分的功率密度只有2瓦/千克。美国神经科学家皮埃尔·马吉斯崔蒂（Pierre Magistretti）、鲁克·佩勒林（Luc Pellerin）和让-鲁克·马丁（Jean-Luc Martin）曾这样描述：虽然大脑只占体重的2%，但它要接受心排血量的15%，全身耗氧量的20%以及总葡萄糖利用量的25%。人脑的均值血流量为57毫升每100克每分钟，大脑要从动脉血液中提取约50%的氧气和10%的葡萄糖。

肠道的牺牲

一个有趣的现象是：在人类脑量增加且日趋复杂化的同时，肠道却在缩小。作为参照，早期人类的臀部相对较大，而现代人的肠道要比黑猩猩短得多（后者的臀部很宽）。肠道的功率密度事实上比大脑还要高，因为消化食物需要很多能量。根据艾洛和惠勒的研究，大脑的功率密度是11.2瓦/千克，而肠道的功率密度为12.2瓦/千克。

事实上，人类大脑容量的增大、肠道缩小是同时发生的。显然，大脑能耗的增加是以内脏能耗的减少来获得补偿的。因此，人类的食物开始转变了。早期人类不能再吃相对低能的大量食物，比如草，因为那样就需要更长且耗能甚巨的肠道。人类已开始摄入更优质也更易于消化吸收的食物，如动物蛋白、种子、坚果和浆果。能够收获这种高质量的食物也是大脑容量得以增长的基础。

很多动物，特别是食草动物，肠道都是百转千回的。而人类的肠道明显缩短，那正是脑袋增大的代价。好在人类可以吃到更为精细、容易消化的食物，因而获取更为丰富的营养回报，对肠道的依赖性也比牛马等动物大为降低。

现在看来，很多动物都面临着营养与智力的平衡问题，只有人类能够承受意外损失，从脑袋增大中得到的好处远大于损失。

咬合力的损失

有一些研究者也注意到了，如果猿类想要进化出更大的大脑，下颚需要变弱，因为下颚的肌肉会穿过头骨的顶部（特别是在大猩猩中），脑容量的增大需要减弱咬合力。而咬合力也是生物生存的重要特征，毕竟我们都是属于有颌总纲这一古老分化特征的物种。

每个人类都是早产儿

生育一个大头的婴儿也是困难而危险的，对于直立行走的物种来说更是如此，因为直立行走需要一个窄臀而不是宽臀。换句话说，大脑增长是一个极其危险而昂贵的投资。

考古学家发现，人类祖先的怀孕周期是12个月，而并非9个月。为什么人类婴儿的出生时间后来提前了三个月呢，那是因为胎儿的头太大了，妈妈不得不尽早把它们生出来，以降低分娩过程带来的风险。但即便这样，人类分娩的难度也比其它大部分动物要高得多。就连人类男性的审美偏好也因此而被塑造去适应人类大脑不断膨胀的需求。这其实在生物界也是相当反常的—— 生育对一个物种基因存续的重要性太大了，它本该是一件非常轻松的事情——因为生育都成为问题的个体，很容易被自然选择所淘汰。但人类大脑就是能顶着这样的压力，野蛮生长。

其他的哺乳动物几乎都能够在出生后的数小时或数天内做出站立、独立进食、睡眠等行为，只有人类的婴儿至少在出生的3个月后才会学习翻身和自行入睡等动作。至于因早产而缺少的这3个月，对于每个新生儿而言，都是极其艰难的。可以不太客气地说， 过于庞大的大脑，从某个角度来说是人类的一种「进化病」 ，鲜有动物在生育问题上像人类那么的难产和背负那么巨大的风险、而且生产的婴儿还那么的脆弱。

而另一方面，过早出生的人类婴儿的成长周期相对别的动物来说也特别长，大部分动物出生不久就能够自己觅食，自力更生了。而人类一方面是早产，另一方面是、幼态持续，这一系列专为大脑发育而设计的机制，让人类婴儿的成长期要比大部分动物要长得多，这是相当危险的选择，因为这对人类父母的压力会非常大，让他们在本来就物资匮乏、危机四伏的原始生活中，增加了沉重的负担。

通过上述讨论，我们至少从两个方面来看，发达的大脑并非是难以达成的，之所以大部分动物没有演化出来，是因为它的性价比不高，只要有足够的演化压力，脑容量应该是很容易就会增大，之所以不增大，是因为大脑对物种生存的作用小于它给物种带来的好处。

那么，人类为什么会反其道而行之？

为什么只有人类进化出高度发达的大脑？

有些人可能会说，大脑帮助我们制作工具，那是不是说一个原始人有了工具就能战胜其他动物，诸如狮子猎豹，其实还是不行，旧石器时代的工具还远不足以让一个原始人战胜食物链顶层的狩猎者。

有的人可能会说，大脑可以帮助人类制定策略，那么是不是有了策略，一个原始人就能战胜狮子，明显也是不可能的。

这些其实就是华莱士很困惑的原因。反过来说，如果脑容量在生存竞争中能起到这么大的作用，而且大脑扩容也比较容易，那么我相信，大脑，这个年代古远的器官，早在亿万年前就应该不断增大容量了。

即使我们可以找到大脑有各种各样的好处，诸如知识学习，文化传承，逻辑推理，工具发明，路线导航，围猎策略等。但从自然选择的结果来看， 尤其是对于个体而言 ，大脑增大的缺点，必然是大于其优势的，因为我们看到的是，绝大部分哺乳动物的大脑增长都是非常保守的。由此，我们必须想办法去解释，为什么大猩猩等物种的大脑会因为性价比过低而被限制了发育，而人类却在此基础上多发育了3倍。

其实这个问题的答案并不神秘，也没有必要去纠结「唯灵论」。现在我们已经可以凭借完备的科学知识来尝试正面回答这个问题了。

通过前面的分析我们已经知道，投资大脑对于大部分物种来说，都是一桩不划算的买卖，所以它们倾向于演化出一些基因来限制大脑的发育。那么，是否存在一种状态，或者说一种前提条件，可以让大脑容量增大成为「优势」、成为性价比更高的选择呢？事实上，确实存在这样一种状态的——比所有其它物种都更加紧密的合作状态。

我们知道劳动分工是合作的高级形态，只有在劳动分工的前提下，发达的大脑才有用武之地，脑力劳动者才会成为劳动分工中的一员，他们的价值才得以体现。如果没有劳动分工，他们需要自己包办采集狩猎带娃站岗守夜，那么他们发达的大脑是断不能提升他们的适应度的。至于科学家、哲学家、艺术家就更加容易饿死于饥寒交迫的晚上，因为他们发达的大脑要消耗更多的物质和能量，根本等不到他们的发明创造问世——即使他们发明创造问世了，由于合作度低，也体现不了任何规模效应，他们发明的东西对他们的个体生活来说并不能产生多大的改观。试想阿基米德伟大的数学大脑如果不是在大规模军事战争中几乎没有用武之地，而伟大的牛顿的物理定律和微积分数学思想在低合作度的社会中也几乎一文不值。只有处于一个高度合作，分工明细的群体中，人类大脑的高度智慧才有用武之地。也只有这样， 人类大脑容量的演化前提才是具备的——大脑容量的增长才会真正提升人类的广义适合度。

不过，其实，劳动分工毕竟还是比较晚近的事情了，大脑容量最早的演化推力还不是这一点。它还需要一个初始的推动，否则像蜜蜂和蚂蚁这类超个体类物种，他们合作度也很高，但它们也未曾进化出如此之发达的大脑。那这种最开始诱导大脑发育、脑容量增加的推动力又是什么呢？肯定并非因为脑容量提升能够帮助我们直接获得个体适应度上的提升，否则自然界中，长着大脑袋的生物肯定比现在要多得多；它应该是服务于某种特殊的，也许是人类独有的「机制」；必然是这种「机制」改变了人类的进化环境，让人类的大脑进化成为了提高适应度的路径。

大脑最原始的演化动力，很可能首先来源于「知恩图报」的「针锋相对」机制（广泛存在于哺乳类动物之中，甚至可能是哺乳纲繁荣的内因），因为针锋相对需要个体（脸部）识别能力以及对「恩怨」的记忆力，所以要执行这一策略就需要更加发达的大脑。

事实上，科学家已经发现一个这样的现象：

有研究表明，对于灵长类和食肉动物这两种最聪明的陆生生物而言，脑容量和群居生活能力有着极为密切的联系。物种生活的群体越大，大脑中新皮层相对于其他部分的比例就越大。我们甚至可以在生物生活群落规模尚不可知的情况下用新脑皮层的比例来预测其群居规模的大小。根据这个逻辑来推断，人类的生活群落规模大约是150多人。这个估算基本正确，一个典型的狩猎- 采集部落、一个典型的宗教群体、一般人的通讯录、军队中一个连，其人数都是150人左右。这个数字，也是一般人的有效社交圈的人的数量。

但对于人类来说，我们有着比灵长类动物大得多的大脑，这又如何解释呢？

因为人类在这个方向走得更远，人类大脑的演化动力来源于「善择」（好善嫉恶）机制的需要 ——因为相对于「针锋相对」而言，「善择」不仅需要记住每个个体对我怎么样，还要记住它对其它的部族成员怎么样，从而综合来判断他的善恶，而善恶判断本身是一个相对复杂的逻辑行为，它本身也对大脑的发育有更高要求。而脑容量越大，便可以支撑更加复杂的「善择」机制，而「善择」机制才是高度合作必要的前提条件。

备注1：「 好善嫉恶 」 中的善恶与传统意义上的善恶有所不同，具体定义可以查阅这篇两文章：

备注2 ：「好善嫉恶」机制相对「针锋相对」机制有哪些优势：

因此，人类大脑快速进化的内在需求很可能就是为了判断并记住哪些是好人，哪些是坏人。进而通过「善择」机制来塑造人类的合作能力——人类独有的美德行为，进而进入高度的合作状态，并创造史无前例的巨大合作红利。

人类可能属于生物界最八卦，最多管闲事，最喜欢谈论别人家长里短的动物了，很难想象他们做这种事情对自己的生存有任何帮助，脑袋是非常耗能的器官，做这种跟自己没什么直接关系的事情所获得的直接好处很寥寥。

如果没有「善择」机制支持下所建立起的高度分工和高度合作的社会化生产和联防机制，再聪明的大脑所能起到的作用都极其有限。我们试想把一个现代人丢到原始森林，与社会隔绝，也没有同伴，无论他是一个生物学家、物理学家还是顶级黑客，抑或他学贯全科，他在没有大量现代化工具的帮助下，估计三天都活不下去（即便是鲁滨逊的神话也离不开大量文明社会的工具）。一只老鼠或者兔子，都能比他活得更长久。

就像我们前面所提到的那样，大脑的发育是要以肠道的缩短为代价的，而肠道缩短后，人类要获得同样的能量，则需要获得能量更丰富的食物——动物蛋白质。我们知道，动物界存在一个微妙平衡，即顶级猎食者虽然能直接吃到最富含能量的动物蛋白，但他们需要消耗巨大的能量来捕猎食物，这种捕猎的成功率不高。而对于那些植食性动物来说，它们安安分分吃吃植物，需要耗费很多能量来消化，并且直接获取的能量也不多，他们就没有那个体力和肌肉去捕捉猎物了。而人类则选择了另一种方式，他们进化出更强大的大脑来执行「善择」策略，从而获得了巨大的合作红利，这样，一方面他们不需要把能量完全消耗在捕捉猎物，因为合作的捕猎方式比单独的捕猎的性价比要更高——尤其是捕捉大型动物的时候。因此，他们同时又吃上了富含能量较高的动物蛋白。通过这个巧妙的方式，人类才获得了提供大脑运作的额外养料。

可以说，到最后，我们会发现，在众多大脑带来的好处之中，只有群体合作，更准确来说是， 基于「善择」的好善嫉恶的新机制本身，以及它所塑造的更紧密的群体合作状态，让大脑出现了全新的进化理由。而好善嫉恶机制才是真正难以进化出来，所需条件众多，而且又容易在初期被扼杀的罕见特征。 因此，我们有理由认为，好善嫉恶的机制创造了大脑，而不是相反。而好善嫉恶所建立的深度合作机制，又进一步让专业的脑力活动和工具生产者获得了生存的土壤，并为后来的工具与科学的爆发式发展掀开了生命史最辉煌的新篇章。

如果深入去挖掘，我们几乎可以发现人类与其它生物所有的不同（或者说先进性），几乎都源于「善择」机制及其所支撑起来的三维生命体间大合作环境所催生出来的。

大脑作用演化图：

我们回想前文提到的人类大脑的基因和大猩猩非常相似，可能只是一些关键点位的突变导致。人们普遍对这些发现表示惊讶，这里面的深层原因是人们内心深处始终认为生物是向着越来越适应自然的方向进化的这一惯性思维；人们普遍认为发达的大脑会增加人类的自然适应度。人们甚至会认为，之所以灵长类动物，乃至其它哺乳动物都没有进化出如此庞大和复杂的大脑是因为人类的大脑「很难」进化出来。

但事实上，进化的重点和难点并不在于某些特定的性状，在千百万年的时间跨度里面，在足够大的种群数量里面，适应环境的性状不难出现。 真正难的是孕育这些性状的「对抗演化环境」。而对大脑而言， 「善择」 机制就营造了这样一种「环境」。

王石先生在【罗马人的故事】的序言中写道：「罗马人技术不如伊特鲁里亚人，智力不如希腊人，体力不如高卢人，经商不如迦太基人，却能一一打败这些部族」。王石先生指出这是因为罗马人的宽容精神。但更深一层次地想，其实是罗马人的道德品质。

其实我们也可以用类似的方式来总结智人的成就：

智人速度不如猎豹，凶猛不如狮子，爬树不如猴子，灵巧不如花猫，听力不如野兔，反应不如老鼠，视力不如猎鹰，健硕不如猩猩，大脑不如尼安德特人。

但智人却可以一一「战胜」这些对手，甚至把它们化为己用，这是为什么呢？读完这篇文章，我相信大家心中已有答案。

如果有一天，我们来到另外一个星球，如果主宰该星球的生物具有高等智慧，那么他们很可能也是通过了善择这个进化进程。如果他们灭绝了，也很可能是因为群体规模爆炸，伪善癌变，破坏了善择机制造成。否则他们的主宰者可能是恐龙这种把个体能力发展到极致的生物，抑或是蚂蚁或蜜蜂这种超个体机制的动物，但他们都不太可能进化出复杂的大脑和高度的智慧。

这里有一个扩展问题，尼安德特人的大脑比智人更发达，为什么最终智人淘汰了尼安德特人？

想要了解本文数理逻辑严谨性的朋友可以研究一下程序模拟的结果：

以上内容部分摘自我的专栏文章：

想要对生物演化、人类起源、美德起源、人类社会发展规律等问题进行更深入的探索，可以参考我的对抗演化：