我是研究生命科学的,这个问题我来抛砖引玉一下:
人类的祖先鱼类,大脑在身体前端。这当然有必要性:
1,离腮近一些。鱼游动的时候,水流经身体前端进入腮。所以从最优化或者次优化的角度考虑,腮必然在身体前端,迎着富含氧气的水流,这样过水量最大。那么脑作为一个重要的耗氧器官,自然是离鳃近点好,这样才能快速省力的把氧气通过血管传送给脑。如果脑在肚子里,粗血管的长度加长,运输血液还需要更大的心脏,这是浪费营养。所以脑必然在身体前部。
2,接近视觉和嗅觉器官。鱼在四处游动的时候,肯定要优先探测将要游去的方向,也就是前方。所以眼睛肯定要长在身体前端。我们知道神经传送信号效率并不是非常高,所以脑靠近眼睛是最佳的方案,神经非常短,看到敌人或者猎物后,大脑可以第一时间处理信息,作出反应。因为大脑太脆弱(大家都吃过鱼脑)。所以最后鱼进化出坚硬的头骨予以保护。
几亿年前,鱼类离开水,爬上陆地,进化出两栖类、两栖类进化出爬行类,爬行类进化出哺乳动物和恐龙(鸟类),哺乳动物进一步进化出人类。在陆地上,不需要鳃,空气里面氧气含量更高,所以脑可以离心肺稍微远点了。
在陆地上,空气导热性能不佳,不像水里那么凉快(夏天大家都喜欢游泳);各种陆地动物把脑放在身体最前端,独立于躯体,而不是像鱼那样连在一起,这是因为有一个巨大的需求,就是利于散热。动物越聪明,脑部耗氧量越大,血流量越大,产热也越大!比如人类,其脑部血流量占身体总血流量的15%,脑部耗氧量占全身总耗氧量的20%! 而脑的重量仅占体重的2%。这样就造成了局部快速的大量耗氧产热,如果还像鱼那样把脑袋缩在身体里,很容易脑部过热。伸出头来,好散热!
总结:人和其他陆地生物把脑放在身体最前最高端,相对独立,奔跑的时候清风拂面,有利于快速接受视觉等五官的信号,有利于散热,距离心肺也不太远,是最佳的方案(之一)!
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