第2章　古菌心智朝向目標，從無目標到有目標的轉化

我的朋友，我們雖身在泥土，但渴望觸及星辰。

——伊凡·屠格涅夫（Ivan Turgenev），《父與子》（Fathers and Sons）

解決目標朝向問題，古菌完成復雜壯舉

請花點時間，將身體朝向最亮的光源移動1厘米。

好了嗎？

完成這項任務需要運用你的眼睛和肌肉，但更重要的是運用你的心智。

你需要去感知周遭的光線，確定哪里更亮，然后你的腿、胳膊或其他身體部位才能朝此運動，其中分別涉及感知行為、判斷行為和意志行為。總之，你需要思考。

完成這項任務，就通過了每一個心智必須經受的第一項挑戰。我們將這一挑戰稱為目標朝向問題：如何定位你所處環境中一個期望的目標，并讓身體朝它運動？乍一看，你剛進行的思維活動似乎需要相當多的心理回路。你可能會猜，需要某種視覺回路來理解光線，需要判斷回路來評估何處光線最亮，需要運動控制回路來制訂和執行將身體移向光源的計劃。這聽起來很復雜，然而朝向目標這一復雜的定位“壯舉”，即使自然界中最基礎的心智也可完成。

古菌是一種極小的生物，就像細菌一樣，是一種只有細胞膜卻沒有細胞核的單細胞微生物。它們不僅沒有神經元，而且有一些古菌還特別微小，以至于人類神經元的細胞核都能囊括其整個軀體。已知最小的細胞組織是一種被稱為“納米古菌”的古菌，它的長度只有大腸桿菌的1/5。1

古菌是地球上三種早期生命中的一種。另外兩種分別是細菌和真核生物，后者包括已知的各種動物、植物及真菌。然而，真核生物和細菌是早期生命家族中的年輕血液。生物學家相信，古菌可以追溯到生命最久遠的時期。

古菌遍布地球上的每一個棲息地，然而在過去的一個世紀中，它們都在眾目睽睽之下隱藏著。生物學家在顯微鏡下與古菌不期而遇時，卻將其誤認為細菌。一直到1977年，科學家才最終認識到，古菌正是我們失散已久的“家人”。一位名不見經傳的生物學家2在研究產甲烷微生物的RNA時，發現其基因序列與已知生命分支的基因序列均不相同。這有點像你在鉆研家譜，發現你的太祖母并不像大家想象的那樣從德國移民而來，而是來自木星。

盡管古菌在外觀和行為上看起來都與細菌別無二致，但它們具有獨特的生理過程，這使得它們能夠將砷、氨、石膏、石油和鈾等作為營養來源，而這些物質對于其他生物而言是無法消化甚至是致命的。這使得它們在如火山口、極地冰蓋、沸泉、毒物廢棄場和海底地殼下約1.5千米深的巖石等各種不適宜棲息的惡劣生活環境中仍能茁壯生長。

例如，嗜鹽古菌就生活在鹽分濃度極高的水中，這種環境對于幾乎所有生物來說都是有毒的。嗜鹽古菌從太陽處獲取能量，但并非像植物那樣利用葉綠素進行光合作用，而是使用一種被稱為“細菌視紫紅質”的紫色分子進行自己獨特的光合作用。美國猶他州的大鹽湖邊緣就常因嗜鹽古菌的繁殖而染上粉紫色。既然太陽是它的“食物”之源，嗜鹽古菌就必須確保能夠獲得穩定的陽光，這樣便產生了世界上最簡單的活體心智。

現在我們介紹一下阿奇，3它是一個嗜鹽古菌的模型（見圖2-1）。

模型是對復雜現象的簡單表征。一個有用的模型能夠讓你聚焦事情的關鍵之處，而忽視不重要之處。例如，一張波士頓地鐵站的地圖就是一個有用的模型。它能夠讓你快速地制定從科普利站到波士頓南站的行程，因為它省略了一些讓人分心的現實生活中的細節，如熙熙攘攘的通勤人群、博伊爾斯頓街附近的羊腸小道，以及火車上出了故障的空調等。

本書中所有的模型都是為了幫助你關注最重要的內容，也就是最有利于理解三大要素的觀點。關于模型阿奇，最重要的觀點是，無論你把它置于何處，它總會朝向最亮的光源移動（見圖2-2）。

一種曬太陽的微生物似乎不需要具備思考能力就能生存，但就像你剛演示過的讓身體朝向最亮的光源移動那樣，要完成類似嗜鹽古菌的動作，人確實需要思考。嗜鹽古菌這種單細胞生物沒有視皮質和運動皮質，更不用說有大腦了，但它們確實需要某種心智結構來審視周遭環境、判斷最亮的光源方向，以及命令身體朝此移動。

如此微小的生物，竟然能在300多年來成功躲開揮舞著顯微鏡的科學家，它“所謂的思考”究竟是什么？

平行回路，阿奇如何尋找陽光

阿奇的心智包括4個思維要素：兩個感受器和兩個執行器。每個感受器都與一個執行器相連接，形成兩個平行的感受器-執行器對（見圖2-3）。

阿奇是分子心智的一種模型，屬于心智之旅的第一部分。分子心智中的所有思維要素都是由單個可識別的分子構成的。真正的嗜鹽古菌的細胞膜被一種稱為感覺視紫紅質的可形變分子貫穿，這種分子充當著嗜鹽古菌的視覺感受器，也就是它的“眼睛”。感覺視紫紅質通過改變形狀來對光線或黑暗做出反應，從而誘發一連串的分子活動，進而激活嗜鹽古菌的執行器。執行器是從嗜鹽古菌身體中延伸出來的鞭毛，類似于長鞭子。

地球上幾乎所有最簡單的心智都使用鞭毛。這表明鞭毛是地球上早期智慧的主要工具，其他如爪子、牙齒或翅膀等解剖學上的執行器都由這種心智工具進化而來。一小撮鞭毛從嗜鹽古菌的后部伸出，像螺旋槳一樣快速轉動，推動它前進。這些鞭毛嚴格意義上應該被稱為古菌鞭毛4，因為與細菌鞭毛相比，它們具有不同的分子構成和遺傳歷史，由數千個分子細絲構成。每一根鞭毛都由數百個蛋白質分子構成的化學鏈激活，而這些化學鏈又由感覺視紫紅質觸發。這意味著，在一個嗜鹽古菌中，整個感受器-執行器通路由不到一萬個分子組成。5相比之下，科學家估計人類的單個神經元囊括大約500億個蛋白質分子。

當阿奇的一只“眼睛”像路燈上的夜間傳感器一樣探測到黑暗時，它就會向連接著的執行器，也就是一小撮鞭毛發出信號，推動自己前進——燈光越暗，信號越強；信號越強，推動力越足。這意味著在漆黑一片中，阿奇的鞭毛會以最快的速度瘋狂轉動（見圖2-4）。

阿奇并不比有可能存在的最簡單的心智更高級。盡管樸實無華，但它仍有足夠的智慧在一個被旋渦和陰影沖擊的變幻莫測的混沌世界中獲得陽光，茁壯成長。它心智中的4個思維要素都只為一個目標服務：尋找陽光。

籃球比賽原則，心智由思維要素的活動構成

想象一下，你去了一個帶籃球場的公園，并隨機選擇了10名陌生人，邀請他們到籃球場，并扔給他們一個球。他們圍成一圈朝你眨巴眼睛。這是一場籃球比賽嗎？并不是。即使在不可思議的巧合下，這10人都是波士頓凱爾特人隊的職業運動員，我們也不能稱之為一場籃球比賽。

一場比賽并不是由參與者的身份來界定的，而是由參與者之間的互動來界定的。如果你隨機挑選的這10名陌生人組成兩隊，每隊5人，當他們開始運球、傳球，并試圖將球投進籃筐時，這才是一場籃球比賽。

心智也是如此。心智并不是由生物體內的物質來界定的。心智不由神經元界定，或者就拿阿奇來說，心智不由它的分子組成來界定。心智是由它的思維要素之間如何互動來界定的。一個人在死后1小時內，大腦中的物質與他死之前是一樣的，但他已經沒有思維了，因為他的神經元之間不再互動了。就像10人在籃球場上站成一圈而沒有形成比賽一樣，一具尸體也沒有心智。

比賽和心智都是數學家所稱的“動態系統”的例子。動態系統是通過變化來界定的，一個動態系統的活動隨著時間的改變而改變。一旦你看到“動態”這個詞，你應該想到“變化”“活動”“行動”。“心智”是一個動作名詞，因為心智是一個動態系統。理解心智的動態性是理解它如何思考的關鍵，這也是動態系統理論是研究心智最有用的數學分支的原因。

雖然根據具身思維原則，心智的感受器和執行器的大小、在身體中的位置以及它們的化學成分無疑會影響心智的動態，但這些特征本身并不構成心智，就像球員的身高、他們在球場中的位置、他們球衣的顏色不能構成籃球比賽一樣。一場籃球比賽由跳投、蓋帽、罰球和犯規等活動組成。同樣，心智由思維要素的活動，如來回運動、改變形狀、發送信號、對其他思維要素做出反應等構成。我們將這種由活動決定的心智概念稱為籃球比賽原則6，這是我們心智之旅的第二個關鍵原則。

心智進化精要　心智是一個動態系統，像了解籃球比賽一樣思考心智

籃球比賽不由運動員身份界定，而由參與者之間的互動界定。同樣地，心智不由構成心智的物質界定，而由思維要素之間的互動界定。心智是一個動態系統，了解心智和了解一場籃球比賽一樣，需要進行整體性思考。

籃球比賽原則對于我們如何思考心智具有非常重要的意義。如果你在觀看一場真實的籃球比賽，你可能會將關注點放在籃球上。畢竟，籃球驅動著所有球員的行為，且得分是根據進球的次數來計算的。這似乎意味著，在整場比賽中，只要你簡單地追蹤籃球的運動軌跡，你就能完美地理解這場比賽。然而，事實并非如此。一場籃球比賽由所有10名球員的活動構成，即使是那些未能觸球的球員也被包括在內。

每一名教練都深知，如果你想了解某個球員的表現，那么你就需要知曉所有其他球員的表現。在一場特定的比賽中，球員可能會快速切入，擋住對手，為隊友擋拆，或做出一些其他動作來中斷對方傳球。所有這些個體的活動在現實生活中是同時發生的，而且每一名球員的活動都會影響其他球員。如果一名球員跳起來蓋帽，他的對手可能會將球傳給其他人，或者在真正投籃前做出假動作，又或者故意倚靠在蓋帽者身上制造犯規。與此同時，蓋帽者的一名隊友可能朝相反方向疾跑，想打快攻。籃球場上每一個角落的每一件事情都是同時發生的。那么，根據籃球比賽原則，如果我們想了解一場球賽的動態，我們需要進行整體性思考，了解心智也是這樣。

在阿奇的心智中，沒有孤立或割裂的思維活動，思維在所有地方同時發生。阿奇的心智完全不同于電腦程序，電腦程序是動態系統的反面。阿奇的心智也并非遵循特定的功能順序：先感知，然后判斷，再行動。事實上，阿奇沒有明顯的對光線進行表征的感知回路，也不存在導航回路來判斷朝哪個方向前進。它甚至沒有運動-控制回路來執行它的導航計劃。我們不可能這樣說——“就在此時此地，阿奇的心智形成了一個光線圖像”或“就在此時此地，阿奇的心智做出了往前移動的決定”。事實上，阿奇的“眼睛”和“推進器”之間進行著實時同步的持續互動，從而通過一個模糊的因果關系形成的連續環路，推動它朝向目標運動。

你可能會想象，即使古菌的思考是簡單且具有整體性的，心智之旅最終必須跨越一座從原始的思維方式到魔法般的思維方式的橋梁，比如從阿奇尋找陽光跨越到由意識、語言和自我組成的核心思維方式。但事實并非如此。籃球比賽原則指出：從最開始，魔法就已經存在了。

完成從無目標到有目標的物質轉換，發揮了神奇作用的并非思維要素，而是它們的組合形式。解決古菌朝向問題的整體性心智動態由普通分子的特定組合產生。同樣是這些普通分子，它們特定的復雜組合產生的整體心智動態最終形成了三大要素。如果我們對阿奇的連接線路進行微調，我們就能將其從趨光生物變成背光生物，那么思維要素排列組合的重要性就顯而易見了。

交叉回路，阿奇如何逃避陽光

圖2-5所示的是具有交叉回路的阿奇。

具有交叉回路的阿奇與前面的阿奇具有同樣的思維要素，這些思維要素也處于完全相同的位置，唯一改變的是，感受器-執行器之間的連線交叉于身體內部，而非彼此平行。從物質組成上看，阿奇的心智似乎完全沒有改變。沒有新的思維要素，現有思維要素沒有重新布局，也沒有新的回路。我們所做的唯一改變是對連線的末端進行了調轉。

讓我們將交叉回路的阿奇置于同圖2-4中的位置，現在的它會如何行動呢（見圖2-6）？

如果你改變了一個心智的動態，你就改變了它的目標。具有交叉回路的阿奇的行為與具有平行回路的阿奇的行為恰恰相反，它變成了逃避陽光，尋找黑暗。具有平行回路的阿奇是陽光尋求者，而具有交叉回路的阿奇則成了陽光逃避者。兩者的不同行為揭示了最古老的心智是如何進化的——單個分子思維要素的位置及活動上的細微改變會導致行為上的巨大改變。類似地，用高個子球員替換矮個子球員，或用優秀防守球員替換優秀進攻球員都會導致籃球比賽的巨大變化。在心智之旅的分子心智階段，分子思維要素的微調會產生有利于分子心智更好適應環境的巨大革新。7

微積分、喜劇、風箏、沖浪與微小的古菌之間似乎遙不可及，但心智之旅的千里之行始于有目標邁出的第一步——顫動鞭毛。