探寻意识的源头（下）

杨冬

捕猎模式促进动物演化

若想探寻意识的源头，回溯动物的起源、演化过程不可或缺。当今绝大多数现存的动物都属于两侧对称动物，海绵和腔肠动物则不属于两侧对称动物，它们在寒武纪之前就出现了。典型的两侧对称动物是蠕虫，其最大特点是有一条有两个开口（口和肛门）的消化道。消化道周围有肌肉，可以驱动它移动觅食。蠕虫还有一个神经系统，可协调其运动。在远古时代，蠕虫生活在海底，以细菌为食。在寒武纪之前，由于地球上的动物很少，海底的细菌以及与之共生的藻类可以形成很厚的生物膜。生物膜如地毯般铺满海底，被研究者称为 “伊甸园”。最初的蠕虫就生活在“伊甸园”里，通过吃细菌获取能量，维持生存。可以想象，由于食物充足且没有捕猎者，在这种环境中生存，意识是不重要的。

根据已经发现的古生物化石，研究者们认为，在寒武纪，地球上出现了动物物种大爆发，目前已知的30多个动物界的门都是在这段时间里演化形成的。那么，是什么导致了寒武纪大爆发呢？现在，科学界有多种假说，其中一种著名的假说是氧气水平的变化导致了物种大爆发。氧气最初是由蓝细菌通过光合作用产生的。虽然20亿年前的地球大气中就已有氧气，但是直到约8亿年前，地球上的氧气水平仍然比较低。之后，大气中的氧气含量开始逐步上升，到寒武纪前，已基本达到了今天的水平。与氧气水平上升同步出现的是原始的动物，如海绵，在寒武纪大爆发初始阶段，还出现了埃迪卡拉生物群。因此，生物的大型化和复杂化，很可能与氧气水平上升有关。低氧气水平显然很难支持动物们更为积极的生活模式，因为这样的生活模式需要更快的新陈代谢，必然耗氧更多。

然而，仅凭氧气水平的变化就可以解释寒武纪大爆发吗？这个解释较为片面。从本质上看，寒武纪大爆发是具有蠕虫样结构的两侧对称的动物的物种大爆发。在寒武纪的自然条件下，蠕虫的多样性有了极大的提高。如果仅仅是氧气水平出现变化，确实很难解释为什么只有与蠕虫类似的物种得到极大扩张。因此，必然还有其他因素，而该因素对蠕虫这类动物的繁衍特别有利。同时，在寒武纪大爆发的过程中，动物也逐渐出现了骨骼结构。骨骼对于动物有多种用途，可以作为铠甲保护机体，也可以作为肌肉的连接点，增加动物的运动能力。

为什么在寒武纪有些动物会进化出骨骼呢？有些学者认为，是因为两侧对称的动物在寒武纪进化出了捕猎这种生存模式。此前，所有动物都是以食用海底丰富的细菌为生。但是，在寒武纪的某一天，某只蠕虫开始吃其他蠕虫，从此，捕食者诞生了。捕食者的出现导致了猎手与猎物之间的竞争。与腔肠动物相比，蠕虫具有更强的移动能力和摄入食物的能力，无论是作为猎手还是猎物，都更有优势。因此，在寒武纪，蠕虫类动物的种类出现爆发性增长，随着时间的推移，动物物种越来越丰富。最终，现存的所有动物的门都出现了，因为在这个时刻，捕食带来的选择压力让所有可行的“两侧对称类的躯体模式”都被“演化”尝试了一遍。

在这种激烈的竞争环境下，能够生存的动物必须在某个方面具备专长。有些动物进化出了坚硬的外壳或外骨骼，从而保护自己不被捕食，如软体动物；有些动物进化出了更强的游泳能力，以摆脱捕食者的追击，最典型的是脊索动物；有些捕食者进化出了强大的可以撕碎猎物的附肢及可以成像的眼睛。在寒武纪，最初涌现的猎手很可能是节肢动物，因为它们最早解决了移动、防护、攻击、感知等各种问题。因此，现在一提到寒武纪，人们首先想到的是三叶虫，它就是一种节肢动物。不过，三叶虫可能不是猎手，而是以细菌为食物，但很多在这一时期进化出的节肢动物都具备捕猎能力。在其他动物面前，节肢动物是一个可怕的存在，它们是寒武纪海底的顶级捕食者。

意识与视觉的进化

那么，节肢动物具有意识吗？它们在海底游走时，在观察周围的环境时，知道自己在哪里嗎？它们可以根据身处的位置、环境进行计划、预测、判断，并决定自身的行为吗？

目前，对于意识的源头，学术界还未得出一致意见，不过，意识最初起源于寒武纪竞争激烈的海底，这个说法具有合理性。意识是自然选择的产物。一个具有意识的动物可以更好地感知周围的环境，并把这些信息用于指导自己的行为，以便躲避威胁或者捕捉猎物。但是，并非所有动物都需要意识。大部分动物（如各种贝壳类软体动物）在海底过着一种相对静态的生活，对于它们而言，是否具有意识对生存质量影响不大。不过，意识能给那些可以快速运动的动物带来好处，只有具备意识，它们才能积极行动，去捕捉猎物或者躲避猎手。在寒武纪的海底，能快速运动的动物主要是节肢动物和脊索动物，所以它们也是“具有意识的动物”的主要候选者。

为了解释意识起源及寒武纪大爆发，有人从视觉进化方面提出了假说，即“视觉理论”。这个理论认为，动物具有能够成像的视觉能力是实现意识的关键。正是因为进化出了敏锐的视觉系统，才导致了捕猎者的出现，因而驱动了寒武纪大爆发。换言之，意识的诞生与寒武纪大爆发是先天联系在一起的。动物又是如何进化出视觉系统的呢？目前的证据表明，只有一些特定种类的动物具备如照相机般可以精确成像的眼睛，这些动物包括脊椎动物、某些节肢动物、某些头足类软体动物，如章鱼、乌贼。研究者发现，它们具有成像能力的眼睛是独立进化出来的，这也体现了视觉对其生存模式的重要价值。

那么，根据“视觉理论”，上述这些具有敏锐视觉的动物都可能在一定程度上具备意识。不过，根据目前的研究证据，只有具备大脑才能发展出高级认知功能。所以，如果除了人类，鸟类和其他哺乳动物也有意识，那么这种意识应该也起源于大脑。然而，对于鱼类来说，大脑不是非常重要，鱼类从外界接收的信息主要是由鱼类的视顶盖处理。此外，非脊椎动物和脊椎动物的脑相差太大，并不具备与脊椎动物等价的大脑结构。因此，也许动物产生最初的意识并不需要大脑，否则意识只能局限在鸟类和哺乳动物之中。

意识起源的两步进化假说

在《意识的古老起源》一书中，作者提出了“意识起源的两步进化假说”。“两步”中的第一步是最初意识的形成。在寒武纪的海底，原始脊椎动物，也许还有节肢动物，慢慢形成了最初的意识。在原始脊椎动物中，意识最初出现在视觉系统中，例如，在鱼类中，意识起源于视顶盖。随后，其他感觉也被整合了进去，从而形成了一个统一的关于外部世界的模型。如果节肢动物也有意识，则应该起源于某个目前尚不明晰的脑部结构中。在这个阶段，意识比较简单，很可能主要是对当下的外界环境的认知。

几亿年后，在陆地上的森林中，鸟类和哺乳动物又进行了第二次意识的进化，即“两步”中的第二步。在这一阶段，动物们在生理上的主要变化是大脑皮层极度扩张，最后把所有感觉信息的处理工作都集中于大脑中。此时，动物获得了深度分析信息的能力，拥有了更加“高级”的意识。这个“高级”主要表现在能够更有效地利用记忆，可以通过学习来积累经验，而只有大脑才能让动物具有记忆力。在人类的进化过程中，由于大脑皮层的扩展，逐渐产生了所谓的情节记忆。因此，人类可以回忆起过去经历的事件，重新去体验、感受，从而获得自我身份认知。总之，虽然意识起源很早，而且有些动物在产生最初的意识时并没有大脑，但是更高级的意识是随着大脑进化而逐步进化而来的。

目前，人类对意识的理解还存在很多模糊和空白之处，如依然无法确认意识产生的神经生物学机理。然而，从宏观上看，意识是进化的产物，在适应生态环境的过程中，某些采取“积极的生活模式”的动物进化出了意识。根据现有的科学证据，我们可以认为，这个推断具有合理性。不过，意识是否真的起源于寒武纪？意识是否参与并推动了寒武纪大爆发？意识的进化究竟经历了几个步骤？科学家们还未给出确切答案，这些问题仍然是充满挑战的科学谜题，值得不断研究、探索。

【责任编辑】张小萌