失敗的進化-讀書筆記
在漫長的進化史上，我們經過哪些岔路口才抵達「人類」？骨骼最初只是鈣質倉庫、聽小骨是從顳下頜關節而來、鰓到肺的轉變讓心臟進化成了左右不對稱的形狀……為了今日直立行走的身體，人類都付出了哪些「代價」？
進化總給人以「轟轟烈烈」的印象，但生物通過「自我改造」，以拼拼湊湊、打滿補丁的身體活下去，才是進化的本質作者言語風趣，舉例信手拈來，餐桌上的炸雞與烤秋刀魚，一樣能成為了解進化奧秘的鑰匙。
進化不是一個抽象的概念，而是生物對身體原始的「設計圖紙」不斷進行「設計迭代」的演變過程。人類從四足爬行到直立行走，身體結構出現了巨大的變化，充分了解進化的本質與進化的失敗之處，能讓我們更清楚地認識自己。
動物進化的本質
動物進化的本質是什麼？為什麼說動物的進化史，就是一個反反覆覆的設計迭代史？作者提出，進化就是生物「在祖先的基礎上進行設計迭代」。
進化
提到設計我們會想到的是房屋設計師或者裝修設計師等等的職業，他們的特點是通過設計圖來告訴工人怎麼蓋房子，怎麼裝修房子。同樣的道理，我們身體有成千上萬個基因，每個生物都會從祖先那裡繼承一套基因，這套基因就是它的基本設計。但外部環境在不斷變化，生物光繼承這套設計還不夠，還得根據環境需求，在基本設計的基礎上進行迭代，這個迭代過程其實就是進化。
比如，心臟。心臟的雛形最早出現在一種叫文昌魚的動物身上，文昌魚是一種更加原始的動物。一般認為，文昌魚是最先進化出發達血管系統的動物，它體內的血液循環可以把氧氣和營養物質輸送到身體的各個部位，同時回收廢物。實現血液循環需要動力源，人體內血液循環的動力源是心臟，文昌魚沒有成形的心臟，但它鰓後面靠近腹部的位置，散落着一些可以自行收縮的心肌細胞，這些細胞就是心臟的雛形，文昌魚正是靠着這個雛形心臟來進行血液循環的。
魚類作為文昌魚的後代，已經擁有了真正的心臟。經常吃魚的朋友們可能知道，魚類的心臟就位於鰓後面靠近腹部的位置。從文昌魚的雛形心臟，到魚類的真正心臟，心臟進化了、功能完善了，但包括心臟位置在內的很多基本設計都沿襲了下來。所以我們才說，進化的本質就是生物在祖先的基礎設計上進行迭代。
迭代
既然如此，那這種迭代是怎麼發生的呢？作者告訴我們，迭代的發生既沒有方向，也沒有目的，偶然性非常大，往往是一系列突發奇想和修補拼湊共同塑造的。
比如，骨骼的誕生就純屬意外。動物最初都是沒有骨骼的，現在學界的主流觀點認為，最早的骨骼出現在魚類身上。魚類生存需要很多礦物質，其中就包括鈣和磷酸，雖然這兩種礦物質可以從海水中獲取，但來源並不穩定，所以魚類要想生存，就得在體內存儲一定量的鈣和磷酸，以備不時之需。但巧合的是，由磷酸和鈣組成的磷酸鈣質地堅硬結實，性能優良，是一種支撐身體的完美材料。有磷酸鈣的支撐，魚類可以在上面鋪展肌肉，大幅提升身體的運動能力，這給了它們很大的生存優勢，所以結果就是，本來作為礦物質倉庫的磷酸鈣，意外地演化成了支撐身體的骨骼。
迭代在發生時並沒有方向和目的，只是在誤打誤撞地嘗試各種可能的解決方案，充滿着隨機性，最終結果也很可能與初衷完全不同。在生物學界，這種現象被稱為「預適應」，指的是最開始的某種身體結構為以後的新功能打下了基礎。作者告訴我們，在動物進化的歷史中，預適應的現象其實很常見，就連我們的四肢也是預適應的產物。設計的迭代過程不僅偶然，而且還經常重複發生，相似的迭代經常在不同物種身上重複出現。
比如，脊椎動物的翅膀就是重複迭代的產物。鳥類能飛是因為它們擁有翅膀，除去翅膀上長長的羽毛，內部骨骼結構由三大段組成，分別對應我們的上臂、小臂以及手腕以下的手掌部位，只不過鳥類翅膀的骨骼更加細長一些。種種證據顯示，鳥類的翅膀就是從整個上肢的設計中迭代得來的。
但是有一種動物不同，那就是蝙蝠。蝙蝠也會飛行，但蝙蝠翅膀的絕大部分面積，都由它們長得離譜的手指骨和掌骨支撐，蝙蝠手指骨的長度甚至遠超它們的上臂骨。這種設計方式不僅能擴大翅膀的面積，由手指支撐起來的翅膀也更加靈活，可以改變自身形狀，所以，蝙蝠經常用翅膀把自己包裹起來睡覺。
所以，鳥類用上肢迭代出翅膀，蝙蝠用手掌演化出翅膀，雖然結構各不相同，但迭代的產物都是能讓它們飛向天空的翅膀。因此，作者才說，迭代總是在反覆出現，動物的進化史，就是一個反反覆覆的設計迭代史。
直立行走的優勢
我們與動物最大的不同就是可以直立行走，那麼直立行走給人類帶來了什麼優勢，又帶來了哪些問題呢？首先，我們先來了解一下直立行走，其實它並沒有我們想的那麼簡單。
比如，從四足到雙足，人類必須保證站穩而不會摔倒，為了解決這個問題，人類迭代出了長度更長，而且呈弓形的腳掌，也就是足弓。足弓能把身體的重量分散到腳的前後兩側，最大程度上保證人身體前後方向上的平衡。 其次，直立行走還改變了人體受到重力的方向。四足行走時，重力的方向是從背部到腹部，內臟都靠腹壁在下方托着，但雙足行走時，重力的方向變成了從頭到腳，內臟又要靠什麼支撐呢？迭代出更寬大的骨盆，可以像底板一樣在下方承托內臟；同時，又讓胸腔和腹腔中間的橫膈膜作為腹腔內臟的「天花板」，在上方緊貼着肝臟等器官。雙腿往前走時需要把腿往後甩，這個動作對臀部肌肉的力量要求很大，為此人類又迭代出了相對於其他動物來說巨大的臀部。
所以，更巧的足弓、更寬的骨盆、更大的臀部，都是直立行走牽一髮而動全身的體現。那麼這些改變給我們帶來了什麼，我們從中獲得了什麼優勢，又遇到了哪些問題呢？
優勢
直立行走帶給我們的最直接優勢，是讓我們有了一雙靈巧的手。通過這雙手，我們可以抓握物體、搬運食物、製造工具，乃至傳遞文明，不再承擔行走使命的前肢，最終成了幫助人類稱霸自然界的武器。人類的雙手可謂獨一無二，功能強大，我們可以隨便拿起一個東西。自然界中只有人類能用拇指進行抓握。
其他動物，不管是貓、狗，還是兔子、松鼠，它們要想抓住東西，最多只能用大面積的手掌和手指捧着，雙手的實用性很有限。而直立行走讓人類有足夠的資本演化出靈敏的手指，從而大幅提升雙手的實用性。
其次，就是巨大且聰明的大腦。雖然要論絕對大小，人腦並不是最大的，比如大象和藍鯨的大腦就更大，但如果看大腦和身體的比例，人腦則大得出奇。「腦化指數」是一個衡量哺乳動物大腦和身體比例的數字，由腦容量除以體重的2/3次方得到，腦化指數越大，意味着大腦相對於身體就越大。計算不同動物的腦化指數可以發現，人類的腦化指數大約是狗的6倍，馬的7倍，兔子的18倍；大象的4倍以上。可以說，在自然界裡，人腦的「大」是獨一份的。
那人類是如何進化出這麼大的大腦呢？種種跡象都顯示，正是使用和製作工具這些用雙手來完成的「細活」，刺激了大腦的思考能力，加速了大腦的複雜化與巨大化，所以歸根到底，人類能擁有這顆大腦，還得歸功於直立行走。
比如，人類的祖先最早學會直立行走的是生活在大約300萬年前的阿法南方古猿，這種類人猿的腦容量大約是400毫升，和黑猩猩的差不多；相比之下，現代人類的腦容量達到1400毫升，是阿法南方古猿的3倍多。人類腦容量飛速增長的時期，恰好和直立行走以來的歷史重合，再結合其他多方面的證據，我們完全有理由得出結論，正是直立行走帶來的種種變化，促進了人腦的快速發育，賦予了我們無與倫比的智慧。
劣勢
當然，有優勢也會有缺陷。作者提出，人類的進化過程在很多方面也是失敗的。因為人類直立行走的進化歷程發生得太快，很多身體結構還來不及完善便匆匆投入使用，這給我們帶來了很多問題。
比如，人體的心血管系統。用四肢行走的動物，身體中的血液主要在水平方向上流動，流動路徑比較平緩；但人類直立行走之後，血液的主要流動方向就從水平變成了垂直，血流路徑突然變得陡峭。尤其是人身體的最上方，還頂着一個巨大的腦袋，人腦會使用全身14%的血流量和18%的供氧量，所以，為了保障血液的正常循環，心臟的負擔就變得非常大。 更要命的是，心臟的供血壓力面臨着兩個矛盾：如果降低血壓，那就沒法保證大腦的供血；如果提高血壓，大腦反而會更加危險。假設人心臟附近的血壓是100毫米汞柱，那麼往上到達大腦入口處時，可能就只有50毫米汞柱了，而往下到達雙腳末端時，血壓卻可能達到180毫米汞柱。
人類需要的是任何姿勢下都能合理供血的心血管系統，而不是強行把血液打入大腦的水泵。心臟供血時必須考慮到各種極端情況，人不可能永遠站着，如果躺下或者低頭，大腦附近的血壓就會迅速增大。如果心臟提供的血壓過大，就很容易破壞大腦的周邊部位，比如造成腦溢血。
而且四肢末端的血液要想回到心臟，需要往上走很遠的距離，血液就不可避免地在肢體末端出現一定程度的淤積，所以人類的四肢，尤其是下肢，就很容易出現水腫、靜脈曲張等問題。如果碰上寒冷的天氣，四肢中本來就流通不暢的血液，還容易因為遠離身體的中心而迅速喪失熱量，結果就是人的手腳很容易變得冰涼。
除此之外，直立行走也讓人的脊椎疲憊不堪，椎間盤突出是人的常見病。這歸根到底是因為，人類利用脊椎的方式和祖先完全不同。在脊椎動物從海洋登上陸地之後的3.7億年時間裡，脊椎一直扮演着銜接前肢和後肢的角色，並不需要在水平方向上承受多大壓力。但人類直立行走以來，在短短几百萬年時間裡，就改變了脊椎的受力方向，不管是站立還是坐着，上半身的絕大部分重量都要靠脊椎來支撐。
人類的頸肩也是直立行走的受害者，頸肩酸痛的痛感主要集中在斜方肌上，這塊肌肉連接着頸部、胸部的背側與肩膀，不管是人類還是廣大的四足動物，斜方肌都是一塊大肌肉。不過不同的是，四足動物的斜方肌只會在運動時拉扯肩骨，靜止時就可以得到休息，它們的斜方肌是張弛有度的。人類不一樣，人類雖然不需要用上肢行走，但斜方肌得一直牽引着我們沉重的腦袋，除了睡覺時間以外，幾乎一直處於緊張狀態，無法得到徹底休息。當然，這不能完全怪直立行走，個人不健康的生活方式也得負重要責任，但在現代生活方式的背景下，這是直立行走留給我們的一個大問題。
