ปริศนาสมองหด
วิทย์คิดไม่ถึง
เรื่อง : ดร. นำชัย ชีววิวรรธน์ namchai4sci@gmail.com
ภาพประกอบ : นายดอกมา
มนุษย์ภูมิใจในความเฉลียวฉลาดของ
ตัวเองตลอดมา ดังเห็นได้จากการตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Homo sapiens เพราะคำว่า Homo ที่เป็นชื่อสกุล (genus) นั้น แปลว่า “มนุษย์” และคำว่า sapiens ที่เป็นชื่อสปีชีส์ (species) แปลว่า “ฉลาด”
อวัยวะที่เสมือนตัวแทนของความเป็นมนุษย์ได้ดีมากคือสมอง เพราะแสดงถึงความเฉลียวฉลาด และสัดส่วนของขนาดสมองเทียบกับน้ำหนักตัวก็เป็นตัวชี้วัดสำคัญที่ใช้แสดงระดับสติปัญญาของสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดต่าง ๆ ได้อย่างคร่าว ๆ
หากเปรียบเทียบกับบรรดาสัตว์มีกระดูกสันหลังขนาดกลางและใหญ่ด้วยกันแล้ว มนุษย์มีสัดส่วนน้ำหนักของเนื้อสมองเทียบกับน้ำหนักตัวมากกว่าสัตว์ทุกชนิด คือ มีสัดส่วนเท่ากับ ๑ : ๔๐ ขณะที่แมวมีสัดส่วนดังกล่าวราว ๑ : ๑๐๐ สุนัขราว ๑ : ๑๒๕ ส่วนสิงโตมีสัดส่วนเท่ากับ ๑ : ๕๕๐ ซึ่งใกล้เคียงกับช้างที่มีค่าดังกล่าวเท่ากับ ๑ : ๕๖๐ และม้าเท่ากับ ๑ : ๖๐๐
ทั้งนี้ต้องไม่นำไปเปรียบเทียบกับสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหรือสัตว์มีกระดูกสันหลังขนาดเล็ก เช่น หนูที่มีสัดส่วนสมองต่อร่างกายเท่ากับ ๑ : ๔๐ (เท่ากับมนุษย์) นก ๑ : ๑๒ หรือมด ๑ : ๗ ส่วนคนที่สงสัยว่าไดโนเสาร์มีค่าดังกล่าวเท่าไร นักวิทยาศาสตร์คำนวณออกมาได้ราว ๑ : ๑๐,๐๐๐-๑ : ๑๐๐,๐๐๐ ทีเดียว ซึ่งเล็กมากจนใกล้เคียงกับแค่เพียงดวงตาเพียงข้างเดียวของมันเอง !
เมื่อนักวิทยาศาสตร์ลองพยายามเทียบระดับสติปัญญาของพวกไดโนเสาร์กับบรรดาญาติของพวกมันที่ยังมีชีวิตอยู่โดยดูจากพฤติกรรม ก็พบว่าไดโนเสาร์กินพืชจะค่อนข้างฉลาดน้อย คือมีค่าความฉลาดเพียงหนึ่งในห้าของความฉลาดของจระเข้เท่านั้น ในขณะที่ไดโนเสาร์ต้นตระกูลนก เช่นโทรโอดอนทิด (Troodontid) เป็นพวกฉลาดที่สุดและฉลาดราวหกเท่าของจระเข้
ความสลับซับซ้อนของการเรียงตัวและการทำงานของเซลล์สมองมนุษย์ ถือได้ว่าเป็นนวัตกรรมทางวิวัฒนาการยอดเยี่ยมที่สุดชิ้นหนึ่งของจักรวาลทีเดียว
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน ค.ศ. ๒๐๒๓ ของ เอียน แทตเทอร์ซอลต์ แห่งพิพิธ-ภัณฑ์ธรรมชาติอเมริกันในกรุงนิวยอร์ก ชี้ว่า ความจุกะโหลกของมนุษย์โบราณที่พบในเอเชีย ยุโรป และแอฟริกา ไม่ว่าจะเป็นพวก Australopithecus afarensis, Homo erectus, Homo heidelbergensis และ Homo sapiens เพิ่มมากขึ้นมาเรื่อย ๆ
แต่จู่ ๆ สัดส่วนสมองของมนุษย์สมัยใหม่ก็กลับลดลงจากเดิมราว ๑๒.๗ เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับ H. sapiens ด้วยกันเองที่พบในยุคน้ำแข็งครั้งหลังสุด การค้นพบของแทตเทอร์ซอลต์ยืนยันการค้นพบหลายชิ้นก่อนหน้านั้นที่ย้อนกลับไปได้ถึง ค.ศ. ๑๙๓๔ แต่ด้วยฐานข้อมูลกว้างขวางกว่ามาก
นี่คือปริศนาสำคัญเรื่องหนึ่งที่สร้างความงุนงงให้นักวิทยาศาสตร์มานานว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ?
เรื่องนี้มีทฤษฎีอยู่หลายแบบที่นักวิทยาศาสตร์เสนอไว้ แต่ยังไม่ได้ข้อสรุปแน่ชัดระดับฟันธงได้
คำอธิบายแบบแรกก็คือ การที่มนุษย์พัฒนาระบบภาษาและความคิดแบบนามธรรมขึ้น ทำให้สมองเกิดการเรียงตัวหรือเชื่อมต่อของเซลล์สมองในรูปแบบสลับซับซ้อนมากขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น จนไม่จำเป็นต้องใช้งานสมองขนาดใหญ่เท่าเดิม การทำงานได้ดีขึ้นแล้วลดขนาดของสมองลงช่วยให้ใช้พลังงานของสมองได้เต็มประสิทธิภาพมากขึ้น และลดความสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง หากทฤษฎีนี้เป็นจริง ภาษาก็เป็นต้นเหตุของปรากฏการณ์นี้
อย่างไรก็ตามจุดอ่อนของทฤษฎีนี้คือมีฟอสซิลส่วนหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าการหดเล็กลงของกะโหลกเกิดขึ้นหลังจาก
การประดิษฐ์ภาษามาก ช่วงจังหวะเวลายังไม่สอดคล้อง มีความขัดแย้งกันอยู่
อีกทฤษฎีหนึ่งพยายามเชื่อมโยงการลดขนาดสมองกับการปรับตัวให้เข้ากับภูมิอากาศของโลกที่เปลี่ยนแปลงไป
มีผลการวิเคราะห์กะโหลกมนุษย์ Homo sapiens ที่ตีพิมพ์ใน ค.ศ. ๒๐๒๓ ชี้ว่า จากจำนวนกะโหลกรวม ๒๙๘ ชิ้น ครอบคลุมช่วงเวลา ๕ หมื่นปีที่ผ่านมา ทำให้รู้ว่าการหดตัวเล็กลงของกะโหลกและสมองเกิดขึ้นราว ๑.๗ หมื่นปีที่แล้ว อันเป็นช่วงปลายยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุด เป็นที่รู้กันดีว่ามนุษย์ที่อาศัยในแถบภูมิอากาศที่อุ่นกว่าจะมีร่างกายสูงและผอมเพรียวกว่าเพื่อช่วยคลายความร้อนให้ร่างกาย
สมองก็อาจมีลักษณะตามเทรนด์นี้ได้เช่นกัน เพราะในยุคนั้นไม่มีห้องแอร์ให้สมองได้ผ่อนคลายความร้อนเลย สมองที่หนักแค่ราว ๒ เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนักตัวแต่ใช้พลังงานมากถึงกว่า ๒๐ เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดของร่างกาย จึงจำเป็นต้องหาทางระบายความร้อนให้ได้มากที่สุด
หากเทียบกับเครื่องคอมพิวเตอร์ก็คงเห็นภาพมากขึ้น โน้ตบุ๊กที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนั้น หากทำงานหนักจนเครื่องร้อนเกินไปเพราะระบายความร้อนไม่ทัน ก็จะรวนและทำงานผิดพลาดหรือถึงกับปิดตัวเองได้ สมองของมนุษย์เองก็เช่นเดียวกัน
อีกทฤษฎีหนึ่งโยงเรื่องการหดขนาดลงของสมองเข้ากับความเปลี่ยนแปลงทางสังคม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนจากหาของป่าล่าสัตว์มาเป็นการทำเกษตรกรรม เลี้ยงสัตว์ และการเกิดขึ้นของอารยธรรมที่สลับซับซ้อน
นักมานุษยวิทยาที่ดาร์ตมัทคอลเลจ สหรัฐอเมริกา เจเรมี เดอซิลวา ตั้งข้อสังเกตว่า เมื่อมนุษย์เริ่มเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสังคมนั้น ความจำเป็นที่ทุกคนต้องจดจำสิ่งต่าง ๆ ให้ได้ทุกเรื่อง เพื่อเอาตัวรอดในสิ่งแวดล้อมที่มีปัจจัยต่าง ๆ เกี่ยวข้องอยู่มากมายก็เริ่มลดลง
เขาวิเคราะห์ฟอสซิลของมนุษย์โบราณตั้งแต่สมัยไมโอซีน (Miocene Epoch) ราว ๙.๘๕ ล้านปีก่อนมาจนถึงมนุษย์ยุคปัจจุบัน (๓๐๐,๐๐๐-๑๐๐ ปีก่อน) แล้วนำมาคำนวณหาค่าสัดส่วนสมองต่อร่างกาย ทำให้พบว่าสมองของพวกเราเริ่มหดตัวเมื่อราวแค่ ๓,๐๐๐ ปีที่แล้วนี่เอง อันเป็นช่วงที่อารยธรรมซับซ้อนเริ่มปรากฏขึ้นบนโลกเป็นครั้งแรก
อย่างไรก็ตามเขาประเมินค่าใหม่อีกครั้งในภายหลังและสรุปตัวเลขว่าอยู่ที่ราว ๒๐,๐๐๐-๕,๐๐๐ ปีก่อน ซึ่งพอดีกับช่วงที่มนุษย์ลงหลักปักฐาน เลิกหาของป่าล่าสัตว์และทำเกษตรกรรมกับเลี้ยงสัตว์แทน
การแบ่งปันความรู้ เครื่องมือ และเทคโนโลยีต่าง ๆ ช่วยให้มนุษย์ลดปริมาณงานที่ต้องใช้สมองลงได้อย่างมหาศาลไม่ต้องจดจำรายละเอียดเรื่องรอบตัวจำนวนมากแบบคนป่าเร่ร่อน จึงไม่จำเป็นต้องมีสมองที่ใหญ่โตเช่นเดิมอีกต่อไป อย่างไรก็ตามจุดอ่อนของทฤษฎีนี้ก็คือนักวิทยาศาสตร์พบว่า การลดขนาดของสมองเกิดขึ้นทั้งในสังคมที่สลับซับซ้อนและสังคมชนเผ่าที่มีรูปแบบโครงสร้างสังคมแบบง่าย ๆ ดังนั้นหากทฤษฎีนี้มีส่วนถูกต้องก็อาจมีปัจจัยอื่นเพิ่มเติมด้วย เช่นโภชนาการ ซึ่งก็เป็นไปได้เพราะการทำเกษตรลดความหลากหลายของอาหารที่กิน ทำให้ร่างกายเติบโตสูงใหญ่ไม่ได้เท่าเดิม
ทฤษฎีสุดท้ายคือการที่มนุษย์เริ่มเลี้ยงสัตว์ต่าง ๆ รวมทั้งหมาและแมว ทำให้พวกมันมีสมองลดขนาดลง ๑๐-๑๕ เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับหมาป่าและแมวป่า เพราะการที่มันเชื่องและอยู่ร่วมกันเป็นสังคมกับมนุษย์ไม่จำเป็นต้องใช้สัญชาตญาณและสมองมากเท่าเดิม แต่เท่านั้นยังไม่พอ เรื่องนี้ยังอาจส่งผลกระทบทำให้สมองมนุษย์เองลดขนาดลงด้วย
เช่นกัน อย่างไรก็ตามทฤษฎีสุดท้ายนี้ยังไม่เป็นที่ยอมรับมากนัก เพราะมีจุดอ่อนคือจุดตั้งต้นของการเลี้ยงสัตว์อาจจะเก่าแก่มากถึง ๘ แสนปี ซึ่งไม่สอดคล้องกันนัก
การที่เราตอบคำถามเรื่องสมองหดตัวนี้ได้ไม่แน่ชัด เป็นเพราะยังขาดหลักฐานฟอสซิลชัดเจนที่ระบุห้วงเวลาแรกที่สมองเริ่มหดตัว ตัวอย่างกะโหลกที่พบก็ยังมีจำนวนน้อยและไม่สมบูรณ์ ข้อสรุปจึงยังเป็นการตีความที่อาจขาดความแม่นยำอยู่บ้าง
ไม่แน่ว่าวันหนึ่งข้างหน้า เราอาจจะตอบปริศนานี้ได้ชัดเจนมากขึ้น แต่เรื่องหนึ่งที่น่าจะพอมั่นใจได้ก็คือ การที่สมองมีขนาดเล็กลง ไม่ได้แสดงว่าเราโง่ลงแต่อย่างใด