大脑的发育

第7章曾简要介绍过，多细胞生物的构建是通过对分裂的细胞进行特定的选择。通过细胞的此消彼长发育出新的结构。在大脑中选择策略还作用于亚细胞层面，决定神经元之间的连接细节。神经元之间会建立随机连接，然后一些连接被选择留下，另一些则退化，从而建立起大脑的连接细节。神经往外生长连接远处的目标，通过细胞表面传递特殊的分子信号。分子信号促使神经元继续往前生长，形成突触，或者退缩然后往其他方向探索。探索和选择结合到一起，抽取出随机性所固有的创造性，而不用复杂引擎的全力推进。在大脑发育的过程中，没有对描述连接细节的指令的复制和修改，并不存在信息体来指定所形成的模式的细节。发育系统的确会在结构中记录过去的选择，但在大脑发育过程中，这种信息并没有被反复复制和修改以达到不断改善的目的。大脑连接展现了受巧妙规则引导的反复选择的力量。当然，这些规则是编码在生物的DNA中，通过漫长的生物进化创造出来。

在远古时期，动物生命的策略发生了改变，从预先确定身体和大脑改为通过随机的尝试和非随机的选择来塑造结构。科学家们喜欢用线虫来研究身体发育的细胞和分子机制。这种1毫米长的小蠕虫通常生活在温暖的土壤中，但在细菌培养皿中有喜欢的食物也能适应。雌雄同体的成虫有959个细胞，在身体上的位置基本固定（除非发生了变异）。发育是确定性的：如果移除一个胚胎细胞，成虫就会缺失由这个细胞发育而成的一部分身体。神经系统也是一样。成虫有302个神经元，出现的位置具有很高的可预见性，相互的连接也高度可预见。

线虫的DNA编码了大约20000个基因，与人类的DNA相差不大（人类大约22000个基因）。显然，人类要复杂得多，然而却只需增加很少的基因就能产生出人类。这说明了什么？我认为答案在于我们身体的形成很好地利用了选择的力量。在人体中，没有哪个细胞的位置是精确预先确定的。如果缺失了某个胚胎细胞，其他细胞的后代会接替其功能。人体在单个细胞层面上很不一样，在组织和器官层面上却或多或少是一样的。这种发育策略与线虫不一样。显然如果细胞的位置和功能都明确指定，则需要20000个基因才能构造有1000个细胞的生物。人体有10000000000000（1013）个细胞。如果所有细胞的精确位置都由DNA中的指令预先确定，要实现这样的复杂性是根本不可能的。在远古时期从确定性策略到基于变化/选择的系统的转变使得我们成为可能。这也使得复杂的大脑成为可能。