脑容量越大，食量越大

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脑容量越大，食量越大
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脑容量越大，食量越大2017-02-23 23:41

　　文／狄安娜·鲁兹

　　译／王治军

　　

　　作为地球上的物种之一，人类对自己的大脑充满信心，大多数人并不会质疑我们的大脑否有缺陷，也不会去探究我们的大脑在认知方面有什么优势。

　　美国圣路易斯华盛顿大学艺术与科学学院生物学专业研究生吉姆伯雷·萨克厄姆说：“我们可以想象，大脑容量大，能够带来巨大的好处，但从另一方面来说，脑组织‘昂贵’得惊人，大脑容量增大的同时会带来巨额代价。”

　　萨克厄姆的导师，该院生物学教授布鲁斯·卡尔森称，要进化出一个更大的大脑，要么减少其他器官对能量的需求，要么就要增加总体能量摄入。

　　以往对灵长类动物、青蛙和蟾蜍、鸟类和鱼类的研究支持了这一假说，但容量更大的脑究竟是如何进化出来的，目前尚无定论。

　　卡尔森实验室对来自非洲的长腭电鱼进行了研究，发现长腭电鱼通过弱放电来定位猎物，并与其他同类进行交流。

　　

　　长腭鱼因其大脑容量大而闻名，实际上，这种鱼的某些种群大脑重量占其全身重量的比例可达3％，甚至超过了人类——人类大脑占全身重量约2％到2.5％。长腭鱼家族内种群数量超过200个，科学家们从中选取了30种进行研究，发现这30种长腭鱼的大脑容量各不相同。

　　萨克厄姆说：“我们意识到，这种鱼为我们研究大脑新陈代谢成本提供了很好的样本。”科学家们用氧气消耗和耐受缺氧能力（代替能量使用和能量需求）作为指标，对长腭鱼进行了实验。结果不出所料，他们发现脑容量最大的种群对氧气的需求量最高，脑最小的种群需氧量则最低。

　　这一研究成果发表在2016年12月21日的《英国皇家学会会刊B》上，与发表于2016年5月19日《自然》上的一篇文章形成鲜明对比，后者发现脑容量相对较大的人类的代谢速率，比脑容量相对较小的类人猿要高得多。

　　有别的方法减少能量消耗吗？

　　首次面对这个问题的时候，你可能会理所当然地认为，要维持一个容量较大的脑必须要多吃食物。然而，许多研究已经表明，如果“节省”体内其它能量消耗较大的器官或过程，身体就能容纳一个更大的脑。

　　发表于2016年9月《美国博物学家》上的一篇文章，对30种青蛙和蟾蜍进行了研究，发现这些动物的脑越大，肠道器官（也是一个需要消耗巨大能量的器官）就越小。

　　对人类的早期研究也表明，人类肠道较小但同样能维持容量较大的脑，其中一个原因是人类基础代谢速率与其他灵长类动物大致相当。（一个较小的肠道是如何在自身耗能较少的同时却提供更多能量的呢？论据是，肠道萎缩变小，必然要求食物更具营养，如肉类、块茎类食物和熟食等。）

　　近来更多的研究不仅观察了普通灵长类动物，也观察了类人猿，即与人类最接近的进化亲属。研究结果发现，基础代谢速度和总能量消耗规模与大脑的大小存在一定关系。

　　卡尔森表示，早期对脑容量大小的研究中出现一些迷惑，因为相比中等容量的大脑，容量较大的大脑通过不同的生理机制消耗的能量不同。他认为，通过节省其他器官或改变行为，大脑容量的适度增长是有可能的，但容量非常大的大脑则需要增加总能量的摄入。

　　这并非是件好事，对长腭鱼和人类来说，为了生存的需要而摄入更多食物是一种极具风险的做法。

　　卡尔森和萨克厄姆指出，长腭鱼通过“放电定位”感测其环境的能力，有助于它们更有效地觅食。那些脑容量较大的长腭鱼同时进化出了实用的附肢（如特殊的口鼻器官或管状鼻子）来帮助其从裂缝中寻找无脊椎动物为食。

　　尽管发生了这些适应性变化，脑容量较大的长腭鱼对能量的过度需要把它们的生存限制在氧气浓度持续高的环境中，如水流湍急的大型河流。然而，脑容量较小的长腭鱼可以在更多种环境中生存，包括含氧气量低的沼泽。

　　人类在食物供应中断时，同样表现得十分脆弱，因为我们的大脑容量较大，需要消耗更多能量。人类可以通过高效的双足步行，或烹饪和共享食物来减轻这种风险，也可以通过储存脂肪来减轻风险。《自然》杂志的作者指出，在食物匮乏时，身体脂肪能起到很重要的缓解作用。