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科學人觀點

弗林效應:尼安德塔人的哀歌

2021-04-01 曾志朗
學習能力差一毫,與人類智慧進展成千萬里之距。尼安德塔人缺乏擴增智慧的生理條件以應付一波波的災難,滅絕就是演化的規律。而人類得以從不斷的災難中生存,見證了NI × AI × K ×E=擴增智慧的威力。


新冠肺炎自前年12月底爆發,疫情擴散全球各地,至今年3月中旬,根據世界衛生組織的統計,全球確診人數已經超過1億2400萬人,而死亡人數也逼近280萬人。面對這一年多來,一波又一波嚴峻的病毒侵襲,我們看到在第一線防疫治療的醫護人員,以精準的專業素養和同舟共濟的服務精神,守住這前所未有的致命疫情,真是令人感佩、感動,也感激!


前線有戰爭,後方也沒有絲毫懈怠。各國的生醫研究機構以及先進的製藥公司,無不卯足全力,在跨國合作的基礎上,夜以繼日為疫苗的研發而努力。果然,新年才過,德、美、英、中等國的製藥團隊先後宣佈疫苗研製有成,而且部份搶先購買到疫苗的國家,很快的傳來民眾施打疫苗後,染疫人數顯著下降的好消息。近代生醫生藥研發的能量,實在不可忽視!


在生命和生活的巨變之下,以往的實,轉眼成空,而習以為常的空,卻又無中生有,產生許多特殊的現象。認真又有心的博學之士,當然要從各自的專業去詮釋分析這些變化,以期提出新的觀點,去發現人世間生命和生活的動態規律。最近頂尖學術期刊出現了好些篇新穎又奇特的研究報告,其實驗結果不但令人驚豔,而且意義深遠!例如德國馬克士普朗克演化人類學研究所的兩位學者帕波(Svante Paabo)和齊柏克(Hugo Zeberg),檢視了3199位新冠肺炎確診的住院病人的基因,再和相似背景但未染疫的人(對照組)的基因相比對,發現位於第三對染色體中有一組基因群聚,是具有高風險(容易染疫且形成重症必須住院治療)的基因。有意思的是這組基因是尼安德塔人混血並遺留在現代人(50%的南亞人和16%的歐洲人)的基因。這個研究刊登在去年11月的《自然》雜誌上,引起科學家的注意。


以研究古代DNA聞名,在2010年完成尼安德塔人基因組定序的帕波,和齊柏克再接再厲從重症照護死亡率遺傳學(GenOMICC)資料庫中,檢視重症患者和對照組共2244人,發現第12對染色體有一組單倍型(haplotype)的基因,在感染RNA病毒時會啟動蛋白質分解?,避免更嚴重的傷害。更巧的是這也恰好同樣是尼安德塔人遺留在大多數現代人(除了非洲人之外)的基因。也就是說尼安德塔人有加劇致病的基因(在第三對染色體)和降低重症的基因(在第12對染色體)。這篇文章登在今年年初的《美國國家科學院學報》,又是一篇引人注目的研究報告。


尼安德塔人,遠古存在而已消失的尼安德塔人,你們在演化的進程上失敗了,可能是「正不勝邪」的基因所導致的吧?!我把兩篇文章分享給科學同好,希望引發更多討論,因為尼安德塔人的研究總能引發科學家的興趣。信才發出去,馬上就收到美國沙克生物研究院一位研究基因的朋友的回函,還附上一篇2月《科學》雜誌的論文。他說:「尼安德塔人的失敗,不只是疾病。主要是他們沒有足夠的聰明才智去解決環境變遷所帶來的災難,他們的基因和我們遠古祖先的基因就是差一大截啦!何以見得?好好讀這篇論文,勝讀十年書!」


我打開附件,瞄了一眼。我知道,也讀過這篇論文!《紐約時報》的科學版特別介紹過這個由美國加州大學聖地牙哥分校細胞與分子醫學系教授莫特瑞(Alysson R. Muotri)所做的實驗,不但研究方法細緻,結果更是令人咋舌稱奇!首先,這個研究團隊比對了尼安德塔人(包括丹尼索瓦人)和現代人在基因組成上的差異,確定在61個基因上,現代人和尼安德塔人是有差別的。接下來,他們利用基因編輯工具CRISPR,改變從現代人皮膚細胞所完成的幹細胞裡的一個基因NOVA1。


由以往的研究,已知NOVA1是負責指揮和監控其他基因在腦發展早期的活動。只要修改現代人這個DNA的鹼基,就可以把它改變為尼安德塔人的基因性質。下一個步驟更妙,就是在培養皿裡培養出保留現代人幹細胞和改良為尼安德塔人性質的兩種迷你腦(mini brains,如上圖培養皿中的微小顆粒)。最後,也是最精采的比對結果,具有尼安德塔人性質的迷你腦,其發展出的類器官(organoid)較快成熟,產生不平且複雜的表面,而且電流活動速度太快,使得神經細胞突觸與突觸之間的聯結不能同步,影響關鍵蛋白質的互動!這些結果的涵義很清楚:神經細胞的聯結互動有缺陷,當然會造成尼安德塔人學習的功能不彰,以致大災難來了,沒有能力解決生命攸關的危機,在演化的長河中,只有被淹沒而消失在現今的地球上。


那麼在4萬年前地球上到底發生什麼樣的大災難,使尼安德塔人無法應對,沒能發展出解決困難問題的較高智力,而導致逐漸滅絕的命運?物理學家從1960年代法國中南部克萊蒙費朗地區拉尚(Laschamps)熔岩流的記錄中,發現地磁漂移事件曾經發生在4萬1000年前的末期冰河時代。2月的《科學》雜誌上,另有一篇由澳洲和紐西蘭的氣候變遷與地球科學家所做的研究報告。他們以更精細的儀器,分析紐西蘭北部濕地裡生長超過4萬2000年的「貝殼杉」(kauri)的年輪。從碳14的濃度證實,拉尚事件發生的時期,地磁漂移加上太陽活動減低,造成極冷氣溫,使地球上萬物不生。飢寒交迫,地球上的生物逐漸滅絕,唯有人類的祖先有足夠智力尋找洞穴避寒、創造工具捕捉其他動物為食,艱辛的度過災難而殘存下來。重要的是,解決問題的能力一再提升,腦神經的功能也隨著工具的進步分工更細,階層性的組合方式使功能的互動更有彈性。人類應對困境,避災難求生機的能力也越來越強了。結果就是人類得以存活,而尼安德塔人不得不走上滅絕之路。


一個基因的改變,造成生死的分歧,這結論會不會太過跳躍了?加州大學聖地牙哥分校的研究群不以為意的說:「還有60個基因的差異待檢查,讓我們一個一個來,才能有完整的圖像和真相!」


其實,學習能力差一毫,與人類智慧進展就成千萬里之距,是必然的結果。認知心理學上所謂的「弗林效應」,指的就是智慧是隨著社會環境的複雜層次和科技能量的提升而不斷擴增。提出這個效應而聞名於世的紐西蘭教授弗林(James R. Flynn),不幸在去年12月中過世。他在1980年代分析了幾十年來在工商社會裡生活的人們的智力測驗成績,發現以往心理學界所稱的「智力成長有局限的普遍性原則」是一項迷思。因為智力測驗題目每隔10年就會全部更換,以適應當代社會文明的複雜度,也因此現在IQ100的普遍智力者,比之30年前的常模分數,換算起來是接近IQ130~140的天才智商;而30年前IQ100的人,比對現今的常模,換算出來的成績可能只有IQ70~80,接近智力不足的分數。


所以人類智慧最佳的表達方式,我認為就是「人類智慧(NI)×人工智慧(AI)×知識(K)× 經驗(E)」=擴增智慧。面對這次來勢洶洶的新冠疫情,生醫科技界由初始的束手無策,到疫苗研發成功,見證上述公式的威力。從這個觀點,尼安德塔人缺乏擴增智慧的生理條件,以應付一波又一波的災難,滅絕就是演化的規律!



(FROM“Reintroduction of the archaic variant ofNOVA1in cortical organoids alters neurodevelopment,” BY CLEBER A. TRUJILLO ET AL., INSCIENCE,VOL. 371, ISSUE 6530; FEBRUARY 12, 2021.)


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