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本能的本质是什么?

【Mon1st的回答(284票)】:

简单规则可以产生复杂行为。

我们把本能定义为不需要向同类动物学习就可以产生的行为。就以蜘蛛结网为例好了。

比如蜘蛛织网,比如织巢鸟筑巢,它们这种与生俱来、不需学习的复杂技艺,是如何获得并遗传?
既然讨论本能,如何获得就是进化学的问题了。对一只蜘蛛来说与生俱来的技艺,在漫长的进化史中可能是逐渐产生的。对蜘蛛的进化谱系我不懂,不多谈。

遗传的方式自然是基因了——或者更谨慎地说,遗传物质。很多人的困惑可能来自于这样一个似乎明显的矛盾:DNA携带的信息那么少,怎么可能编码那么多复杂的行为和对几乎是无限复杂的环境的反应?

事实上这并不矛盾——简单的规则(把基因看作生物体发育的指令集)可以产生复杂的行为

Stephen Wolfram 的 Cellular automata/细胞自动机就是一个极好的例子 [1]。

在他的《细胞自动机作为复杂度的模型》一文中,Wolfram总结了对细胞自动机几个方面的研究,大家之作,推荐阅读。这里只提一下主要的发现之一:

细胞自动机有极为简单的规则,却表现出极为复杂的行为。规则简单到什么程度呢?一句话就可以描述:

每一行有一些数字(最简单的情况是0和1) ;下一行的每个值仅由上一行附近的值由简单的规则运算决定。

这样简单的规则却能产生出像下面一样复杂的图形:

更一般的,Wolfram所描述的第四类自动机相当于通用图灵机。更一般的,Wolfram所描述的第四类自动机相当于通用图灵机。

简单规则产生复杂行为的现象对计算机学家来说很熟悉了(图灵机的结构与行为)。类似的一个领域是物理学:Sean Carrol 把日常物理学总结为简单的一条公式:

我们相信我们相信物理定律是简单的,可能果然可以印在衣服上面——那么又如何解释大千世界的复杂度呢?道理也是一样的。

道理我都懂,所以蜘蛛怎么织网?
Krink和Vollrath提出了蜘蛛织网的一种算法 [2]。这一算法仅需要蜘蛛最近几步操作作为输入,连视觉、蛛网张力等蜘蛛可能应用的信息都忽略了。真正的蜘蛛未必使用这一算法,但其为织网算法复杂性的取值范围提供了一个参考。

算法分为四个阶段,每一阶段只有简单的规则。算法分为四个阶段,每一阶段只有简单的规则。

算法织出的“蛛网”。算法织出的“蛛网”。

在基因学上的表达是什么?

这是个很大的坑,我基本上什么都不懂,只能给一个最基础的框架:蜘蛛的发育过程受基因调控,决定动物体的机构。更重要的是发育过程决定了脑组织的结构,而这又为复杂行为的产生奠定了其神经回路的结构基础。环境刺激也很重要:在很大程度上神经回路和反应模式是由环境信息的统计特征决定的。

有无可能通过对几十代生物的人工干预,后天培养出新的本能?

可以喔。比如各种宠物。前苏联开始的狐狸饲养实验仅用短短50年就从野生狐狸开始选择培养出了家养狐狸[3]。

[1] Wolfram, S. Cellular automata as models of complexity. Nature311, 419–424 (1984).

[2] Krink, T. Vollrath, F. Analysing Spider Web-building Behaviour with Rule-based Simulations and Genetic Algorithms. J. Theor. Biol.185, 321–331 (1997).

[3] Trut, L. Early Canid Domestication: The Farm-Fox Experiment. Am. Sci.87, 160 (1999).

【queenred的回答(14票)】:

动物行为学的创始人之一,可以说是这一行的长者,康拉德·劳伦兹( Konrad Lorenz )的一些观点。

1、没有“捕食行为”,“生殖行为”,只有一系列行为促成了“捕食”或者“生殖”的效果。“捕食行为”和“燃素”一样,是貌似科学,但实际什么都没有解释的 deus ex machina。

2、本能行为是进化得来的,可以达成特定效果的,有利于动物的繁殖和生存的。就像器官一样。看到一个行为,可以猜测它的用途,就像眼睛用来看,腿用来走一样。你从动作之中能看到物种与基因的演化史,就像从腿中看到鱼鳍的演化史一样。

3、本能像是个大议会,或者多个船长的船,动物随时被许多种本能的行为支配着,有时一种行为会压住其他行为,让动物能够做事。其实我觉得最合适的比喻是一台装了360浏览器的电脑,各种琐碎的软件随时会出来运行。

4、行为的发生有一定的条件,长期压抑一种行为,会使它的条件阈值降低,变得更容易发生。比如没有猎物可抓的猫会扑抓激光点。

5、从一些本来是实用的行为里,会演变出向其他动物传递信息的方法,失去其原本功能,这个过程称为仪式化。在传递信息的过程中,动物会用颜色、声音等强化感官刺激,或者反复重复动作,称为信号。例如斗鱼和丽鱼色彩鲜明的鳍,就像战场上的旗帜一样。

6、所以很多动物的社交动作看起来都像是另有所求。狗表达停战和谦卑的仪式化动作是舔嘴,这是从小狗乞食的行为演化来的,母冠鸭对抗附近领地里的同类时,会扭歪脖子,头和身体成一个锐角,这来自于它“又想对着自己的丈夫又想对着敌人(所以把脑袋偏过来)”的动作(后一条的准确性存疑)。

【chim的回答(8票)】:

我觉得,通过遗传得来的本能,虽然看上去做出了很复杂的工程,比如蜘蛛网、鸟巢。

但实际上,这些复杂的工程都是简单的重复动作积累而成的。

这些工程真正看起来复杂的是它的图形、结构,but我想这是因为人类的认知能力比较低的缘故,在一个高维度的外星人看来,这些复杂图形也许跟圆一样简单。

【猫尾巴被踩的回答(2票)】:

后天培养出新的本能
题主已经意识到本能与后天能力之间没有本质差异只有量变差异,所以本能并没有区别于后天能力的本质啊

遗传学并不是说一切都是基因的结果无法改变,而是同时指出基因一直在改变

当然如果直接命定一种本质,如

我们把本能定义为不需要向同类动物学习就可以产生的行为。
这也可以,但是注意定义是设定的结果,具有相对合理性,如果要继续研究推敲下去,势必会动摇和质疑这个定义,去产生新的描述

总之,你不能得到任何终极的本质,只能得到相对的本质,这种相对的本质恐怕也对不起

【本质】这两字,所以还是放弃纠结本质比较好……

更科学的看法是:

【本能】只是个文学修辞说法,可以改变,可以这样说也可以那样说

【田野的回答(254票)】:

这个问题到现在应该还是无解的。或者说,现有的基因遗传理论很难解释。

来看鸟巢实验。

:本世纪初,自然科学爱好者矣热恩·玛雷发现年轻的雀鸟在筑巢时并未仿效它们的年长伙伴;为了排除年轻雀鸟受训的可能,矣热恩从织布鸟巢取走几粒卵,把它们偷偷地放到他家哺养的金丝雀的巢里去孵化。当雏鸟破壳而出逐渐长大后,又把它们转移到另一个特定的地方, 让它们在那里结成“伴侣”,生儿育女,同时不让它们获得可供筑巢的任何合适材料,而是让它们直接把卵产在笼底。产下的卵又取走,再让金丝雀孵化……就这样反复试验,使得第四代的织布鸟不仅断绝了与前辈和自然界的联系,而且完全被人工所驯化。

现在,他在鸟笼里放进一小撮草,一些纤细木条和纤维物。织布鸟就在笼里利用这些材料开始工作。很快,鸟儿就编好了悬挂在笼子里的巢,而且其式样与它们自由自在的上几代所营造的巢毫无二致。它们熟谙营造技术,这方面的知识绝不比它们的曾祖、高祖逊色。它们也懂得用松软但不够结实的马的毛垫在笼子底部,而决不会将它错织到巢壁上。如材料有剩,它们就会用剩料来加固巢与笼上树条的联接,用它扎成带“商标”的特别的结子。

如今我们都知道,唯一担当传递信息给新一代的任务的是带有能把基因记录译成密码的脱氧核糖核酸链。

但是要实现筑巢活动,必须具备先有巢型的密码的记录,然后再把这些密码读出,最后通过鸟嘴的运动实现。拿车床加工零件与鸟筑巢作比较:自动化数控车床加工完全一模一样的金属断面所遇到的问题,远不及织布鸟筑巢所面临的复杂。织布鸟筑巢每一次碰上的情况都不一样。拿材料来说就有木料的、树枝的和其它东西,实验中织布鸟可利用的材料与自然环境中的材料是不同的。而且工作会因各种问题而中断 ,另外还须经常对被损坏的建筑物进行维修。

与之相同的例子还有蜘蛛结网,生物天生具备的交配本能。。。等等。

所以, 遗传传递指令解释不通。

那么,我们只能假设有一种非物质的形态的存在(或未被发现的物质的存在,只不过我们还没能发现罢了),它记录着生物赖以生存的必要本能,在生物达到某个生长阶段后让其无师自通地掌握一些本能,并控制生物的行为。

当然,所有这些生物本能实验都有一个缺陷,那就是实验时间过短,代数延续太少,所以我们才难以得出本能行为与生物体内遗传信息/未知物质的联系。

不过有一点毋庸置疑,这些本能都有共同的目的:生存以及更好的生存。

【IceWeet的回答(1票)】:

我是相信进化论的,所以我认为本能的本质可以形象的称之为「经验」。因为基因突变会产生许多新的能力,这些能力大部分被自然淘汰掉了,留下的就是我们所说的本能。所以我这里称呼留下来的这些能力为「经验」,基本还算靠谱。

【破破的回答(7票)】:

基因记忆

一切都指向更好的生存与繁衍,

沉睡于基因之中。

我们,只是基因的容器。

【hellenJo的回答(5票)】:

这个问题昨天还跟老公讨论过:人类婴儿为什么生下来就有吸吮的本能?讨论过程如下:

曾经在生理课上看过一部日本教学片,胚胎的发育。其中由B超证实,胎儿在子宫中就会吸吮手指,吞咽羊水。这被认为是在未来吸乳做练习。

为什么哺乳动物的基因里就注定了它的消化器官一成型就开始吸吮?从最原始的细胞形成过程开始推断。

单个细胞中,各种结构已经开始分工,比如线粒体负责能量。单靠进化的选择,能够出现这么精巧结构实在是太困难,所以一种推论认为,最早是一个细胞吞噬了另一个细胞,然后形成了共生关系。最原始的细胞没有别的功能,只是不断的吞噬—分裂—生长—吞噬。它并不能分辨自己在吞噬什么,只是由于它的细胞膜一碰到大小合适的结构就开始发生形变,凹陷,然后包裹。

接下来生命进化,出现多细胞的腔肠动物。它们有了独立的器官,但仍然无法分辨自己要吃什么,只是张开嘴——最原始的嘴,无意识收缩舒展,收集流经自己身边的各种物质。

经过漫长的进化,所有嘴巴不会无意识张开和闭合的原始动物都被淘汰了——收集不到足够的食物,只有一出世就无意识吞咽的留了下来。

原始动物继续进化,出现了鱼,昆虫,爬行动物,鸟,哺乳动物。大脑发现,额外编程去提醒嘴巴进食太耗费能量了,于是把这个“吸吮吞咽”的动作作为基本的功能保留下来,不用安装,开机自带。

我们于是称之为“本能”。

还有许多本能,是通过亲代习得,遗传于后代的。所以现在进化方面并不是铁板一块的自然选择理论。理论很多很多。

理论上,要培养本能也不是不可以,但肯定不是几代就可以的,一个长期稳定的新环境,和足够快的繁殖速度。

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