生命與人:聆聽來自天地的振動 (下)

更新於 發佈於 閱讀時間約 9 分鐘

誠如上篇所提到的,人類的聽覺同視覺一樣,都屬於相當複雜的系統,應該是經過漫長的演化過程才慢慢形成的。不過,就如同現今所有地球生物的眼睛雖然形形色色,但大概都是由眼點所演化出來的,不同生物的聽覺系統是否也有著共同的起源?尤其是,人類的耳朵顯然並不是特別擅長接收來自水中的振動,許多成年人甚至相當害怕或討厭耳朵進水,這是否意味著人類的耳朵其實是在陸上才演化出來的?

也許,我們可以先從昆蟲的聽覺系統切入,探討一下在天地間生活的昆蟲是如何感受大氣的振動的?

關於這點,昆蟲固然對感覺空氣的振動很敏銳,而且這些接受器雖都是毛狀,但不同種類的昆蟲其接受聲波的部位卻都在體節的不同部位。對於熟悉演化論的讀者而言,這種現象暗示的似乎是這些昆蟲在演化過程中其實未曾發展出同一套共同的演化規則,而其發育是在各種不同的情況下各自演變出來的。

這種各自發揮的現象其實也表現在昆蟲的胚胎發育上。就像所有動物的早期發育一般,昆蟲的胚胎在受精卵形成後,最開始只是不斷進行細胞分裂的空心球體,這個空心球體一開始只有一層細胞,然後就會慢慢皺縮成具有兩層細胞的杯狀結構,接者這個杯狀結構會逐漸收攏,形成一個稱為胚孔的小洞。

然而,接下來動物的胚胎發育,就出現了明顯不同的軌跡,而動物學家將其分類為兩大門派:其中一種被稱為原口動物門,另外一種被稱為後口動物門。

在此,我們自然要認識一下原口動物後口動物界這兩大門派有何不同——

其實,原口動物和後口動物最大的不同就在胚孔的後續發展。

在原口動物中,胚孔雖然一直都是體腔的開口,但是這開口的功能卻似乎沒有明確的目標,並且是在非常即興的狀況下決定的。在某些例子中,胚孔會形成嘴巴、稍後再另外開一個口形成肛門;在另外一些例子中,胚孔會先分裂成兩個孔,這兩個孔之間再不斷分裂,最後形成一端是口、另一端是肛門。(不知各位讀者是否發現了這種「自由即興的創作」情況和昆蟲的聽覺系統有點相像?)

至於在後口動物中,胚孔最後一定會形成肛門(或至少會出現在肛門的附近)。總之,感覺上,後口動物有點像是在「自由發展」的創作歷程中,決定堅守讓胚胎的發育過程中不論如何扭曲變形,都保持者讓胚孔最後成為肛門的原則而出現的作品。而這也是「後口」被命名的緣由,意指在這種胚胎發育過程中,嘴巴的孔是後來才出現的。

那麼,人類的胚胎是屬於原口動物還是後口動物呢?

這其實並不難猜。有些讀者想必會從前面的討論中很快猜到人類胚胎是屬於發育規則比較嚴格的後口動物,而昆蟲則是屬於發育規則比較鬆散的原口動物。

原口動物和後口動物是現代動物分類的重大指標,兩大門派都有各自自己的生存策略,後來也都各自發展出許多小分支, 一般人不是很容易評論比較其生存策略之高下,不過,就聽覺系統而言,我們可以看出:雖然一般來說,昆蟲對感測某些頻率的聲波特別敏銳,但人類能夠感覺的聲波頻率似乎更寬廣一點。

雖說「蘋果和橘子不一樣」,我們很難評論昆蟲與人類所發展出的聽覺系統誰高誰下,但我們卻不得不注意人類(後口動物)胚胎的發展過程中不免會有很多「出錯」的狀況,而這對成體所造成的影響也相對較大。)我們可以再舉個例子類比,昆蟲胚胎的發育有點像寫草書、就算寫錯了,也看不太出來,至於人類胚胎的發育就有點像寫隸書,寫得不正就會讓人覺得怪怪的,

我們可以進一步假設,人類胚胎的藍圖是從注重某些細節開始慢慢一步一步發展出來的。

那麼,這般注重細節的環境驅力是源自何處?

也許我們可以從後口動物與原口動物分道揚鑣的時間點開始推測。只是,後口動物與原口動物又是從何時開始各自發展出各自的演化路徑呢?

這是一個可以再細細討論的問題,可是我們可以從一些解剖上的證據猜測原口動物如昆蟲比後口動物如人類還要早登陸,而且正因為原口動物登陸時間較早,個體間的競爭壓力較小,所以享有比較大的創造自由。另一方面,後口動物的直系祖先在原口動物的直系祖先登陸時應該還在海洋中,所以在這段期間慢慢發展出一套自我改造的規則,並且在登陸後仍持續沿用這套規則。

這也可延伸出一個問題,當原口動物的祖先已經登上陸地發展時,人類的後口動物祖先是朝什麼方向演化的?

從胚胎學的角度看,基本上當時原口動物的祖先是想要留在海洋中發展的,只是隨著海裡生存的競爭壓力越來越大,最後才往陸地上發展。因為如此,至今我們的胚胎發育比起昆蟲,其實仍有一大段時間是在水中發育的,

然而,人類的祖先畢竟已在海中演化了一段時間,所以相較於昆蟲,人類的後口動物祖先要適應陸地生活時,勢必要經過更多的改造,其中包括「造一個肺」,以吸收足夠的氧氣,以供應全身的氧氣需求。

就聽覺系統而言,陸生動物因為有了肺,所以可以開始嘗試與昆蟲不同的發聲方式,也開始可以聽到更寬廣的頻譜。

從這點看,動物登陸後,其發聲系統與聽覺系統演化是息息相關的。(當然,我們在此也不得不注意到,對人類而言,感覺自己的心跳和感覺自己說話的聲音其實還是有一定的差別的。這或許也說明兩個系統其實是在不同的情況下慢慢發展出來的。)

無論如何,純就物理上的特性而言,我們從耳朵所接受到的空氣振動不論是在振動頻率或是波形上都比心跳的振動頻率複雜甚多,而我們的腦部用以分析空氣振動的區域主要也是在大腦皮層上,算是演化後期才具備的能力,

相較於聆聽心跳的原始與感性,聆聽人類的語音聲其實需要更多的理性辨別,而這些都是有賴呼吸系統以及發聲系統參共同參與運作後,才慢慢演變出來的。

換句話說,我們可以推測,人類的聽覺系統是海中生物登陸後,在保留了不少海中累積而得的發展規則,又加上在陸上發展出的新發明,以及不斷地「自我改造」才逐漸成為今日的模樣。

最後,也許我們可以一起思考:在理解一些人類聽覺系統的特性後,是不是有助於改善受聽大眾的「聽覺資訊接受環境」呢?

首先,我們應該認識一下,在聲波的接受上,耳蝸算是人類聽覺系統中最關鍵的所在。當聲波傳到耳蝸,會先引發淋巴液產生波動,進而使毛細胞隨波起舞、再讓波動轉為電訊,上傳到大腦皮層去分析。

(下圖顯示位在內耳(inner ear)的耳蝸 (cochlea)及其細部構造,圖片來自Research Gate)

耳蝸

耳蝸

如果再細看耳蝸的結構,就可以發現不一樣的聲波頻率會在人類耳蝸的不同部位引發不同的波動,進而導致耳蝸中不同部位的毛細胞對大腦發出電信號。

這意味著,人類大腦在分析來自耳蝸的信號時的基礎其實是根據電信號究竟是來自於耳蝸的那一部分。當然,這也意味著,人類的大腦辨別音頻時的基礎其實是根據耳蝸先「整理」過的頻率資訊。

另外,在聲源的判斷上,人類的大腦也是在比較左右耳接受到的聲波性質後,再轉動頭部調整耳朵接聽的方向再做出判斷。由於這項任務需要比較兩耳所接受到的音波再做決定,因此,如果有一耳發生問題時,在判斷聲音的來源時就比較容易出錯。

基於以上的討論,我們在企圖改善自我的聽覺資訊接收環境時,至少應該要認真思考下列措施:

第一,稍微規劃一下系統電視與廣播電台的頻道安排。在台灣,雖然有所謂的主管機關(NCC,國家通訊傳播委員會)負責管理此事,但顯然極不稱職,並不符合當初中立專責機構的要旨。在這種情況下,讓民意代表在系統頻道的規劃與安排上享有更大的權限似乎是必要的改革。(當然,這也需要選民的配合,選出有能力參與設計與協調能力、並以國家發展與受聽者權益為核心考量的民意代表。不過,一般來說,事關連任,民意代表應該多會對頻道規劃這種事務很有興趣。)

第二,系統電視的新聞頻道安排不應只分藍綠。雖然大多數人在首長選舉時,在最後階段不免會簡化成為「二選一」的模式,但這種「二選一」的決策,即使不算周全,卻也是脊椎動物常見的決策模式,我們大多數人也當同意,在「多選一」的情況中,將選項自動縮短成「兩個」,確實可以跳脫舉棋不定的泥淖,趕緊做出決定。同時,我們也不該忘記,當人類在接受各種聽覺資訊時,並不會侷限在只辨識出兩種聲音模式,而是可以透過不斷的學習,再慢慢精確分辨更複雜的聲音模式的。總之,相較於昆蟲可以安於只接聽某些固定頻道,人類縱然也會有比較喜歡、比較常收聽的頻道,在本質上卻是屬於喜歡頻道多元性的動物。

推薦參考讀物:

昆蟲的耳朵圖譜

強火冶煉而出的國家文明

祖先的故事:生命起源的朝聖之旅 作者:理查德道金斯


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曬書天,好奇地。 文圖連播,播出新識界。 紅柿子在這方小天地不只曬書,也曬心得。
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