黑猩猩是人类的兄弟吗？ 
www.thebeijingnews.com · 2007-10-28 1:52:35 · 来源： 新京报

 

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人类来自何方，又将走向何方？人类和人类的近亲———非人灵长类动物在生物学功能上的差异，尤其是认知能力上巨大的差异究竟是怎么产生的？这些哲学式的追问，事实上也是当今科学界关注的热点之一。

 

通过几十年的科学研究，科学家已经将与人类最亲的物种锁定在黑猩猩上。人类与黑猩猩，差别也许就在一点。在对两者基因做过研究后，科学研究人员又将探索的视野伸向新的方向，那就是通过脑部活动来比较两者的差异。相关的论文已经发表在最近一期的美国《国家科学院院刊》上。

 

实验 让黑猩猩进入静息状态

 

“人类和黑猩猩的最大差别在于脑———人的脑容量要远远多于黑猩猩。”中科院古脊椎动物与古人类研究所黄万波研究员指出，黑猩猩的脑容量一般只有四五百毫升，但人类的则有1400—1500毫升。这几乎成了黑猩猩与人类之间无法跨越的鸿沟。

 

脑容量的极大差异，让人们一直认为黑猩猩与人类在思维方面有着极大的差异。不过，一项新研究却推翻了原来的观点。这项研究的执行者指出，黑猩猩与人类，这两个物种大脑活动的相同点远远超过我们的想象。当然，正如你所知道的，即使如此两者依然存在很明显的不同。

 

美国著名的科学网站“每日科学”在评价这一新的研究时表示：“这项研究无疑是重要的，它是比较两者脑部活动的第一次，通过研究向我们展示了人类的独特性，即使是与我们最近的黑猩猩也与人类有着区别，即使这个区别远没有我们所想的那么大。”

 

进行这项研究的小组是支国际团队，美国埃默里大学（Emory University）耶尔克斯国家灵长类动物研究中心的詹姆斯·里林（James Rilling）是小组的负责人。他带领其他研究者采用正电子放射断层扫描（PET）的方式，研究了8个人和5只黑猩猩在大脑“静息活动” 状态下的区别。

 

研究者通常定义的静息状态是指：受试者清醒、静息平卧于检查床上；闭眼、平静呼吸；固定头部并最大限度地减少头部及其他部位的主动与被动运动；同时要求尽量不要做任何思维活动。近年来的一系列研究发现，灵长类动物的大脑在没有任务的静息状态下也存在功能活动。这一现象引起研究者的极大兴趣，因为此前与特定任务有关的fMRI脑功能成像研究，大都以无任务的静息状态作为参照状态。它们所定义的脑功能活动是任务状态与静息状态相减所得。研究显示，静息状态时大脑50％的能量消耗与神经突触传递功能相关，这说明静息状态存在大量的神经突触活动，静息状态可能存在重要的脑功能活动。“目前，静息状态脑活动的研究是一个热门领域。静息状态脑活动主要与言语区域、自由联想等相关，而且这一状态也是为了维持大脑的清醒状态。”中科院心理研究所主要从事大脑认知研究的研究员罗劲指出。

 

科学研究人员通过研究发现，静息状态下存在有组织的脑区功能活动，与大脑对内外环境的监测、情节记忆及自我意识密切相关。而黑猩猩是我们最近的亲戚，它们甚至能在镜子中认出自己。这一切足以证明，黑猩猩有先天的自我认识。

 

在此前提下，研究小组设计了实验。他们把5只黑猩猩关在笼子里，禁止相互交流，尽量让它们保持“静息状态”。实验过程中，3只黑猩猩更多的姿势是躺下，而不是站着或坐着，甚至移动，而第4只黑猩猩却更多时候是坐着。

 

 

发现 黑猩猩也会算计未来

 

研究人员借助PET监测静息状态下，这几只黑猩猩脑部的活动情况，并进而与8位实验者的脑部活动图进行对比。

 

人类静息状态的认知活动主要涉及对过去的回忆、对未来的计划、内心冥想等，此时会在某些脑区呈现出活动趋势。这些脑区主要包括前额叶中内侧、扣带回前部、扣带回后部及两侧顶下小叶等区域。和人类一样，黑猩猩大脑的内侧前额叶和中额叶也呈现出强烈的活动。区别在于，内侧前额叶的活动，人类主要集中在后部，而黑猩猩则主要集中在前部。

 

在研究人员看来，这种脑部活动暗示着一些有趣的事。它们表明，黑猩猩和人类一样具有智力自我反射功能，“这便意味着黑猩猩能够想象它们并没有遇到过的事情。黑猩猩能对未来有所想象，能够为了未来之用而在现在就运输工具。”

 

此外，黑猩猩和人类在额极部位的活动也极为相似。额极位于额叶的最前部，与很多部位均有密切联系。额极为高级精神活动的中枢，与自主神经功能调节有重要关系。对人类来说，这一区域主要是思考、记忆之用。如果这一脑区的功能同样被黑猩猩所具有，那便意味着，黑猩猩也具有人类的思维活动能力。研究人员认为，黑猩猩在静息状态时的这种脑部活动也表明，它们有极强的记忆力，能够回想起16个小时之前食物所放之处。

研究者指出，两者脑部活动的扫描比对结果显示，对未来的“长计划短安排”可能并不是人类的专利。也许早在几百万年前，原始的计划能力就在我们的猿类祖先中出现了。

 

与此同时，德国科学家通过动物行为学研究已经得出了相似的观点。为了测试黑猩猩的计划能力，德国马普学会人类进化研究所的科学家们设计了一项实验。他们先让黑猩猩在一个房间里待5分钟，里面放着一个黑猩猩可以看到但无法接触的食物容器，还有8种工具，其中只有2种适合用来打开容器。

 

稍候，研究人员让黑猩猩携带它们想拿的任何工具离开实验房间，并取走其他工具，将食物容器放到它们可以拿到的地方。随后，他们让黑猩猩回到这个房间———如果此前它们选走了合适的工具，就可以打开容器，吃到食物。

 

经过几次尝试，实验中的所有黑猩猩都学会了如何正确选择工具。令人惊讶的是，让它们休息了一天以后，重复这个实验，它们依然记得自己该携带什么工具。

 

然而，如果黑猩猩回到原来房间后不需要用工具开启食物容器，直接就可以获得食物，科学家发现黑猩猩就开始带回错误的工具。科学家表示，这至少表明，这时黑猩猩带走合适的工具是为了防备可能面临的打开容器取食的工作。这是它们在为未来的活动做打算，而与一般实验中的工具与食物奖励相连无关。

 

鸿沟 语言能力稍微差了点

 

研究人员还发现，黑猩猩与人类在大脑中央前额叶皮质的活动非常相似。布鲁斯博士（Dr. Preuss）指出：“这是比较神经学中重要的研究课题，研究结果让我们知道了黑猩猩和人类在智力方面，有着相同的大脑系统。”

 

然而，黑猩猩毕竟不是人类。在静息状态下，黑猩猩在大脑前额区、颞区、顶骨区并没有显示出脑部活动。这一点与人类的情况不同。研究者分析，这种不同意味着人类与黑猩猩之间最大的不同点：人类脑部认知是与语言相连的。

 

“人类的大脑左半球活动更为活跃，这意味着人类与黑猩猩比较起来，在组织方面、解决问题的能力上，都有着明显差异。”里林在研究报告中指出。

 

这一情况，让我们更好地了解语言活动在人类那儿是如何独特。语言问题一直是科学家研究人类与其他动物的区别的一个重要领域。科学家认为，在人类的语言与动物的呼叫之间存在着一条无法跨越的鸿沟。

 

里林的研究小组表示，在比较了黑猩猩和人类在静息状态下大脑活动的不同后，他们还将比较两者在工作状态下会呈现怎样的特点。里林等研究人员表示，对于黑猩猩和人类的基因已经做了很多工作，也取得了很多的认识，而从脑部活动着手将能更清楚地知道两者的不同与相同。

 

事实上，很多科学家都对黑猩猩的智慧进行过详细而深入的研究。在黄万波看来，人与黑猩猩以及猴子的智力之间并不存在“好几个数量级的差异”，而很可能只是婴儿与成年人的差别。

 

在美国伍特塞德黑猩猩研究所内有一只名叫米哈尔的黑猩猩。它于1976年被人从喀麦隆带到该研究所。此后，米哈尔与一头大它2岁的黑猩猩一起接受教育。结果，这两只黑猩猩掌握了超过500种美式手语，能听懂一些简单英语。在这里被要求学习语言的不仅有黑猩猩，还有倭黑猩猩。研究人员通常用塑胶片（不同形状、尺寸、颜色的塑胶片代表不同的字），或是聋人所用的手语或打字机键盘（每个键上有一个不同的符号）教它们说话。结果这些动物都学会了几百个符号的意义。在科学家看来，这至少证明黑猩猩的智力足以掌握大量的词汇。

 

此外，黑猩猩还能进行更高级的学习———推理和使用工具。由此，黑猩猩与人的最大区别仅在于人能够用工具制造工具，而黑猩猩不会用工具制造工具。“黑猩猩只有模仿能力。”黄万波表示。不过，也有研究显示，黑猩猩表现出的许多行为特征实际上已超出了其生存所必需的技能，这些行为包括利用岩石作为敲击工具，完全不用工具砸开坚果等。

 

而除了黑猩猩之外，所有类人猿和猴子都存在着与我们人类的某些相似性。科学家给出他们的研究结果显示，恒河猴有着潜在的算术能力，能用符号进行思考。而僧帽猴工作时表现出高度的协作精神，一起采集食物，然后按贡献大小将水果在群体内进行分配。

 

距离 不过4％而已

 

黑猩猩与人类之间的关系究竟有多近呢？这个问题一直困扰着公众与科学家。2005年，科学家完成了与人类亲缘关系最近的物种———黑猩猩基因组全序列的测定。

 

在此基础上，科学家将常规黑猩猩基因组的序列草图与人类基因组进行了具体比较。

 

国际黑猩猩基因合作组织负责人、美国华盛顿大学的沃特斯顿（Robert Waterston）在《自然》杂志著文称，经过统计，人类与黑猩猩的DNA平均只有1.23%的差别。随后他又将DNA不同的碱基对进行了统计，发现人类基因组与黑猩猩基因组只存在4%的差异。这便意味着，人类与黑猩猩基因组只存在1%到4%的差异，其中包括有3500万对碱基被替换，500万对碱基被插入或删除。此外，人类与黑猩猩有29%的共同基因编码生成同样的蛋白质。研究表明，人类和黑猩猩的基因组中含有大约30亿个碱基对，总共有大约3500 万个碱基对存在差异（即1%的功能性基因存在差异）。而人与人之间大约有300万个存在差异。用更简单的对比来说，黑猩猩和人类的差异只相当于两个不同人之间基因组差异的10倍。

 

然而，尽管人类与黑猩猩之间只存在“1%”或“4%”的差异，但两者之间的亲近关系并非如我们想象的那么小。毕竟，老鼠与人类的基因组相似比例也达到了80%以上。

 

4％的差异似乎成为了人和黑猩猩各自为阵的原因。“作为一些原始材料，黑猩猩基因组序列草图的完成将帮助科学家勾勒出‘我们何以为人’的原因。”当黑猩猩基因组序列草图出炉时，美国俄亥俄州凯斯西保留地大学（Case Western Reserve University）的遗传学家阿丹姆斯（Mark Adams）曾给出如此评价。

 

不过，尽管基因的作用是如此强大，但是迄今为止，科学家还依然在进行人类基因组与黑猩猩基因组的进一步比对，希望能借此回答诸如两足行走、人的大脑、语言能力和抽象思维等人类拥有的独特能力。而里林等科学家扫描脑部活动的研究，更是令我们坚信了黑猩猩和人类再亲近，思维活动上再有相同点，人类还是有着他自身的独特性。

 

■延伸

人类寻亲简史

 

人类来自何方？这个问题困扰了我们上千年。毫无疑问，人类属于哺乳类中的灵长目。人类与灵长目其他成员之间有着许多相同的特征：指（趾）甲扁平而没有形成爪、有抓握能力的前肢、大拇指可以与其他手指对立。这些特征大部分其他哺乳类都没有。

 

然而，尽管已经认识到自己归属于灵长目，但是人类还是想为自己找到最亲的亲戚。早在公元2世纪，集西方古代医学大成的古罗马医学家盖伦从动物解剖经验中，已经推出了人在动物界的地位。他指出，猴子“无论在内脏、肌肉、动脉、静脉、神经，还是在骨骼形态上，都与人非常相似。”

 

此后，人类在这一问题上的认识不断被刷新。人们发现，在灵长目动物中，我们很明显的与猿比较相似，与猴的差异比较大。比如说，猴子有尾巴，猿没有，我们也没有。事实上，自从科学界知道猿类存在以后，就认为猿比猴更接近人类。

 

那么究竟是哪种猿与人是最亲的亲戚呢？研究发现，其中长臂猿与人及其他猿的DNA，有5%的差异。这便意味着，长臂猿是最特殊的猿，而与我们关系比较密切的猿是大猿，包括红毛猩猩、大猩猩、黑猩猩和倭黑猩猩四种。解剖学家指出，在这四种大猿中，红毛猩猩很早就自成一家，这与DNA证据也吻合。它的DNA与其他大猿以及人的，有3.6%的差异。生理地理也支持非洲大猿与亚洲猿（长臂猿、红毛猩猩）很早就分家的说法。

 

而黑猩猩与倭黑猩猩的DNA最相近，只有0.7%的差异。这两种猿看来非常相似，直到1929年才有解剖学家觉得该为它们分别取个名字。生活在刚果中部的黑猩猩是倭黑猩猩，体型较小，体格稍瘦，两腿较长。而普通黑猩猩，分布于非洲，两者尽管形态相差无几，但生殖生理学上却有重大差异。

 

科学研究人员通过灵长类DNA差异，推算出各自分化的时间，终于发现，与人类最亲的亲戚是黑猩猩。

 

新知专题采写/本报记者 李健亚
本专题所用图片均为资料图
本专题感谢
黄万波（中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员）
罗劲（中科院心理研究所研究员）