肛門是智力的先決條件 !?

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肛門是智力的先決條件

肛門是智力的先決條件

已故英國牛津大學動物學系的演化生物學教授湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯(Thomas Cavalier-Smith, 1942-2021)在2006年一篇「細胞進化和地球歷史:停滯與革命」的論文中,有一句話歸納了神經系統演化的關鍵事件: 由於食物從一端進入,廢物從另一端排出,尋找食物的動物因為專注於前方的事物,進化出配備感官器官的頭部,最終形成大腦。這句「肛門是智力的先決條件;沒有它,頭和大腦就不會進化。」(The anus was a prerequisite for intelligence; without it, heads and brains would not have evolved.)的前半段,成為了今年1月的美國《科學人》雜誌「古代細胞進化成複雜大腦的漫畫指南」副標[1]

 假說一: 古代細胞進化成複雜大腦

古代細胞進化成複雜大腦

古代細胞進化成複雜大腦

很久很久以前,科學家假設所有生命都是單細胞的。這些單一細胞會分裂並繁殖。依照適者生存法則,從單細胞漸漸演化成能生存下來的多細胞生物,並找到了繁殖的方法。而某些細胞進化成專門從事細胞間溝通、資訊傳遞的專門細胞,這就是科學家想像的第一個簡單神經系統的樣子。

櫛水母Ctenophores (Comb jellies, comb jellyfish) 的簡單神經系統,和古生物化石狄更遜水母(Dickinsonia)清晰的前端和後端,科學家推測它們可能在體外的凹槽中消化食物,也因此演化過程中,關閉這條凹槽成為真正的腸道是動物進化的下一個重要步驟。又由於演化後的生物具有左右對稱性,產生了被稱為「兩側對稱動物」的動物,塑造了這個神經系統演化的關鍵過程,最終,形成複雜的大腦。

假說二: 沒大腦的生物也有記憶

沒大腦的生物也有記憶

沒大腦的生物也有記憶

有趣的是六天後,美國《科學人》發布了一篇介紹《美國國家科學院院刊》上的新研究報導: 「細菌根據世代記憶做出決定[2]。這篇在微生物學期刊的論文主要發現「可遺傳的鐵記憶」使大腸桿菌的決策成為可能。科學家發現,即使是沒有大腦的生物也能記住自己的過去:大腸桿菌會形成自己接觸營養物質的記憶,它們將這些記憶傳遞給後代,這個記憶能力,可以幫助他們逃避抗生素。通過調整大腸桿菌基因組,科學家們發現,這種能力的基礎是兩個共同控制鐵吸收和調節的基因,而這種重要細菌營養素含量低的細胞似乎容易形成移動的群體。微生物免疫學家George A O'Toole解釋:

"這項研究表明,細菌也可以記住營養物質的存在。細菌,其中一些每小時繁殖多次,利用這些細節來確定一個位置的長期適用性,甚至可能在更持久的生物膜中一起定居。"

這個大腸桿菌的記憶能力,使得細菌在形成更大的結構(群聚)時更難殺死。

 假說三: 簡單的細胞就能思考

《科學人》實在很幽默? 三天後,又發布了「在思考和解決問題時,不需要大腦——簡單的細胞可以做到」,說明一些動物在被斬首失去大腦後仍可以記住事情(例如渦蟲海蛞蝓),並以無腦生物植物可由電信傳導發揮記憶反應,來說明存記憶的儲存可通過生物電(bioelectricity)相互作用的狀態進行。

文章中引用邁克爾·萊文(Michael Levin)等人的研究發現,提出通過生物電來協調細胞行為,在人類醫學上可能有助於我們治療癌症,重新引入適當的生物電模式來消散腫瘤 (建立分離癌細胞和身體之間的溝通)[3]

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換句話說,科學從單細胞到肛門到大腦,2024年又回到單細胞。有關記憶和智力的正統觀點是,它被存儲為大腦中神經元之間突觸連接中的穩定網路。但是,若是人類的每個單細胞都能有一定能力的記憶和思考,未來又是一個什麼樣貌的世界? 面對科學和人類生命的奧秘,好奇探究的同時,我們不禁,心存敬畏



[1] Scientific American. A Comic Guide to the Evolution of Ancient Cells into Complex Brains. Jan 23, 2024. https://www.scientificamerican.com/article/a-comic-guide-to-the-evolution-of-ancient-cells-into-complex-brains/

[2] Scientific American. Bacteria Make Decisions Based on Generational Memories. Jan. 29. 2024, https://www.scientificamerican.com/article/bacteria-make-decisions-based-on-generational-memories/

[3] Scientific American. Brains Are Not Required When It Comes to Thinking and Solving Problems—Simple Cells Can Do It, Feb 1, 2024, https://www.scientificamerican.com/article/brains-are-not-required-when-it-comes-to-thinking-and-solving-problems-simple-cells-can-do-it/

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