Science：人類語言的誕生，可能還要感謝我們的好脾氣

來源：集智俱樂部

解釋語言的起源是理解人類作為一個(gè)物種的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。長(zhǎng)期以來，缺乏化石記錄和對(duì)動(dòng)物交流的未知讓這一問題顯得難以攻克 。過去的研究往往試圖尋找某種單一的“銀彈”——例如一個(gè)特定的基因突變——來解釋人類語言的獨(dú)特性，但現(xiàn)代生物學(xué)證據(jù)表明這種觀點(diǎn)已站不住腳。

在這里，作者團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)實(shí)證性的“生物文化框架（Biocultural Framework）”，利用跨學(xué)科的協(xié)同作用來推動(dòng)語言演化的研究。該方法是多層面的，將語言的出現(xiàn)視為多種能力趨同的結(jié)果，每種能力都有其獨(dú)特的演化軌跡。這一框架明確了生物準(zhǔn)備與文化傳播及其相互作用的重要性。文中通過三個(gè)案例研究——發(fā)聲學(xué)習(xí)、語言結(jié)構(gòu)和社會(huì)基礎(chǔ)——展示了如何通過整合基因組學(xué)、實(shí)驗(yàn)心理學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)和計(jì)算模型的最新發(fā)現(xiàn)，為未來的研究設(shè)定新的議程。

?Arnon, Inbal, et al. "What enables human language? A biocultural framework." Science 390.6775 (2025): eadq8303.

告別“單一奇跡”：

語言演化的新范式

在《刺客信條》的設(shè)定里，擁有三螺旋 DNA 的“伊述人”具備凡人無法企及的感知與控制力。而在現(xiàn)實(shí)的科學(xué)探索中，人類長(zhǎng)期以來也陷入了類似的迷思——試圖尋找某種單一的基因突變或進(jìn)化的“銀彈思維”（Silver Bullet View），仿佛只要按下這個(gè)開關(guān)，人類就能瞬間獲得語言的神力。

但這篇發(fā)表于 Science 的重磅綜述告訴我們：目前的證據(jù)顯示，沒有任何單一基因或一次突變可以在“語言技能上加點(diǎn)”，相反，語言源于多種能力在漫長(zhǎng)演化史中的逐步匯聚。

面對(duì)這一復(fù)雜的科學(xué)難題，該論文作者們提出了一種全新的實(shí)證主義的生物文化框架。他們的核心洞察在于：語言不是一個(gè)整體的單一性狀，而是依賴于多種能力趨同的結(jié)果——從物理層面借用古老運(yùn)動(dòng)回路實(shí)現(xiàn)的“發(fā)聲學(xué)習(xí)” ，到認(rèn)知層面將離散符號(hào)構(gòu)建為層級(jí)結(jié)構(gòu)的本能偏好 ，再到社會(huì)層面人類獨(dú)有的 Mitteilungsbedürfnis（德語，意為“交流/分享的需要”），以及文化層面通過代際迭代學(xué)習(xí)不斷打磨語言規(guī)律的機(jī)制。這些能力各自擁有獨(dú)立的深層演化歷史。正如眼睛并非憑空誕生，而是建立在祖先結(jié)構(gòu)之上不斷修飾與重組的結(jié)果，語言的涌現(xiàn)也是古老生物基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)展適應(yīng)（Exaptation）。

這一框架強(qiáng)調(diào)了生物學(xué)與文化的雙重繼承系統(tǒng)：生物演化賦予了人類學(xué)習(xí)語言的“生物準(zhǔn)備”，而語言本身的結(jié)構(gòu)則是在代際間的社會(huì)互動(dòng)和文化傳播中涌現(xiàn)的。

?圖1：基因-文化協(xié)同演化模型：

在不同時(shí)間尺度上運(yùn)作的、從毫秒到千年不等的相互作用過程塑造了語言的出現(xiàn)。（A）語言使用的過程在最短的時(shí)間尺度上運(yùn)作，表現(xiàn)為個(gè)體在持續(xù)對(duì)話中理解和產(chǎn)生話語。學(xué)習(xí)形成這些話語（學(xué)習(xí)聲音、詞語和規(guī)則）發(fā)生在個(gè)體一生中接觸社群語言的過程中。進(jìn)一步放大視角，特定語言的結(jié)構(gòu)通過文化演化而出現(xiàn)和變化，因?yàn)檎Z言知識(shí)從一代傳遞到下一代。最后，使人類能夠?qū)W習(xí)和使用語言的認(rèn)知和解剖機(jī)制，在人類演化過程中經(jīng)歷了基因演化。生物演化過程和文化演化過程相互作用，產(chǎn)生了一個(gè)雙重繼承系統(tǒng)。語言的特性是通過文化繼承的，而支持這種文化繼承的機(jī)制本身是通過基因遺傳的。這些過程可能以復(fù)雜而有趣的方式相互作用，可以通過包含所有三個(gè)時(shí)間尺度（個(gè)體學(xué)習(xí)與使用、文化演化和生物演化）的數(shù)學(xué)和計(jì)算模型進(jìn)行研究。（B）一個(gè)著名的方法是迭代貝葉斯學(xué)習(xí)，它將學(xué)習(xí)視為一個(gè)歸納推理的過程，將學(xué)習(xí)者觀察到的話語與偏愛特定類型語言的先驗(yàn)偏好結(jié)合起來。文化演化被模擬為一個(gè)過程，其中一代人推斷出的語言為下一代學(xué)習(xí)者提供了觀察到的數(shù)據(jù)。迭代貝葉斯學(xué)習(xí)使我們能夠計(jì)算出，對(duì)于學(xué)習(xí)者可能擁有的任何假設(shè)的先驗(yàn)偏好，以及語言如何用于交流的模型，文化演化的預(yù)期結(jié)果。通過假設(shè)學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)偏好由其基因塑造，并且這些基因基于種群中個(gè)體的交流有效性而被選擇，該方法已擴(kuò)展到完整的雙重繼承模型。一個(gè)值得注意的發(fā)現(xiàn)是，文化演化的存在往往會(huì)弱化語言學(xué)習(xí)中的歸納偏好。文化演化放大了個(gè)體學(xué)習(xí)者身上的微弱偏好，使得弱偏好在群體層面上產(chǎn)生與強(qiáng)約束相同的結(jié)果。如果維持強(qiáng)偏好的成本很高（例如，更容易受到突變壓力的影響），那么弱偏好就是不可避免的結(jié)果。考慮到先前關(guān)于學(xué)習(xí)演化的研究暗示了相反的情況——即學(xué)習(xí)可以使先天約束的演化更可能發(fā)生，這一發(fā)現(xiàn)是令人驚訝的。翻譯：演化隨想

生物演化提供先天認(rèn)知-神經(jīng)基礎(chǔ)設(shè)施（遺傳繼承），文化演化通過迭代學(xué)習(xí)篩選并放大弱偏置（文化繼承），二者構(gòu)成雙重繼承系統(tǒng)。只要存在文化演化，即使個(gè)體只攜帶微弱先驗(yàn)偏置，也能在群體層面產(chǎn)生與強(qiáng)先天約束相同的結(jié)果；若強(qiáng)偏置維持成本高昂，弱偏置必然出現(xiàn)。

這兩者通過復(fù)雜的基因-文化共演化（Gene-Culture Coevolution）循環(huán)相互作用，共同塑造了人類的語言能力。只要有文化演化存在，人類并不需要極強(qiáng)的先天基因偏置（Strong innate biases）。文化傳播就像一個(gè)放大器，能將微弱的弱先天偏置（Weak innate biases）放大為整齊劃一的語言結(jié)構(gòu)。如果維持強(qiáng)偏置在遺傳上代價(jià)高昂，那么在長(zhǎng)期演化中更有可能保留的是弱偏置，而由文化過程承擔(dān)更大一部分重整語言結(jié)構(gòu)的工作。

發(fā)聲學(xué)習(xí)：

深層同源與古老基因的重組

語言演化的第一個(gè)關(guān)鍵層面是發(fā)聲學(xué)習(xí)（Vocal Production Learning, VPL），即根據(jù)聽覺經(jīng)驗(yàn)修改聲音的能力。有趣的是，這種能力在動(dòng)物界分布得極不均勻：我們的靈長(zhǎng)類近親——如黑猩猩——這種能力顯著受限，但它卻在蝙蝠、鯨豚、大象和某些鳥類中獨(dú)立演化了出來。這一跨物種的趨同背后，可能依托于深度同源（Deep Homology）的神經(jīng)基礎(chǔ)。

深度同源最著名的例子是 FOXP2 基因。最初，它因在患有嚴(yán)重言語障礙的KE家系中發(fā)生突變而被發(fā)現(xiàn)，一度被媒體奉為“語言基因”。

?圖2-A：一個(gè)三代家庭，即 KE 家系，其中一半的親屬 (涂黑個(gè)體) 受到神經(jīng)發(fā)育異常的影響，主要涉及兒童表達(dá)障礙，并伴有表達(dá)和接受性語言缺陷。受影響的親屬在 FOXP2 基因中攜帶一個(gè) DNA 字母 (核苷酸) 的變化。DNA 中的這個(gè)小變化改變了氨基酸序列，從而改變了 FOXP2 編碼的調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的關(guān)鍵部分的形狀，使其無法以正常方式發(fā)揮作用。DNA 測(cè)序的進(jìn)展導(dǎo)致鑒定出超過 28 個(gè)額外的個(gè)體 (來自 17 個(gè)家庭), 攜帶不同的致病性 FOXP2 單核苷酸變體，語言發(fā)育問題是這些病例中最常見的特征。如圖片底部所示，盡管致病性變體有時(shí)從受影響的父母那里遺傳，但在許多情況下，它們?cè)谖词苡绊懙母改傅淖哟兄匦鲁霈F(xiàn)。

但基因組學(xué)揭示，F(xiàn)OXP2 并非人類獨(dú)有，它在脊椎動(dòng)物中高度保守，從鳥類到爬行類都有它的身影。它的真正功能是調(diào)節(jié)神經(jīng)可塑性，幫助構(gòu)建負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)的回路。 在人類中，它被調(diào)用來支持復(fù)雜的言語運(yùn)動(dòng)；在斑胸草雀（Zebra Finches）中，它在“X區(qū)”（Area X，鳥類負(fù)責(zé)鳴唱學(xué)習(xí)的基底神經(jīng)節(jié)核團(tuán)）高表達(dá)，支持鳴唱學(xué)習(xí)。這意味著，語言的生物硬件其實(shí)是借用了古老的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)回路。

?圖2-D：在斑胸草雀鳴唱學(xué)習(xí)腦區(qū) Area X 降低 FoxP2 表達(dá)，干擾歌曲模仿并影響歌曲可變性，可能與多巴胺信號(hào)改變有關(guān)。

更令人興奮的是古DNA技術(shù)帶來的突破。分析尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組顯示，F(xiàn)OXP2 的某些關(guān)鍵突變并非現(xiàn)代人獨(dú)有，而是在我們與黑猩猩分離后、但在與古人類分離前就已出現(xiàn)。將這些“人源化”的FOXP2 變體引入小鼠模型中，確實(shí)改變了小鼠紋狀體的可塑性和發(fā)聲特征。這證明了語言的生物硬件是通過對(duì)古老神經(jīng)回路的修飾和重組而構(gòu)建的，而非全新的創(chuàng)造。

?圖3-E：將人族譜系上的FOXP2氨基酸替換‘人源化’地導(dǎo)入小鼠后，觀察到紋狀體多巴胺水平區(qū)域變化、可塑性增強(qiáng)；成年雄鼠超聲叫聲在頻率與音節(jié)復(fù)雜度上出現(xiàn)差異，且刺激-反應(yīng)關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)模式改變。

除了基因，作者還提及了一個(gè)常被忽視的生物準(zhǔn)備：內(nèi)源性獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)（Endogenous Reward）。人類嬰兒會(huì)自發(fā)地咿呀學(xué)語（Babbling），這種行為本身就是快樂的，不需要父母給糖吃。這種游戲化的發(fā)聲在鳴禽、鸚鵡和部分蝙蝠中也能觀察到，但在非 VPL 物種中卻極罕見。

研究發(fā)現(xiàn)，幼鳥在練習(xí)鳴唱時(shí)，大腦中的獎(jiǎng)賞回路會(huì)被顯著激活，伴隨著伴隨著阿片類物質(zhì)（Opioid）的水平升高和多巴胺（Dopamine）系統(tǒng)的參與。因此，VPL 的進(jìn)化可能既取決于學(xué)習(xí)過程中神經(jīng)回路的變化，也取決于潛在的內(nèi)源性獎(jiǎng)勵(lì)。作者特別強(qiáng)調(diào)，FOXP2 等基因只是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一環(huán)，單靠某一次基因改變并不足以創(chuàng)造一顆會(huì)說話的大腦。

語言結(jié)構(gòu)：

從混亂到有序的文化涌現(xiàn)

人類語言的另一個(gè)核心特征是系統(tǒng)性的結(jié)構(gòu)，如組合性和層級(jí)結(jié)構(gòu)。這些復(fù)雜的規(guī)則從何而來？作者指出，這是文化演化（Cultural Evolution）的產(chǎn)物，而非單純被編碼在基因中。

研究者們將目光投向了兩組特殊的“自然實(shí)驗(yàn)”：家庭手語者（Homesigners）和尼加拉瓜手語（NSL）的使用者。前者是那些無法接觸任何語言輸入、在家庭中自發(fā)創(chuàng)造手勢(shì)的聽障兒童。研究發(fā)現(xiàn)，這些孤獨(dú)的創(chuàng)造者展現(xiàn)出了驚人的天賦——他們能自發(fā)地建立某種語序（例如“葡萄-吃”）。這證明人類大腦確實(shí)擁有一種先天的結(jié)構(gòu)偏好或者說生物偏好（Biological bias）。

迭代學(xué)習(xí)（Iterated Learning）實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)：當(dāng)信號(hào)在模擬的“代際”間傳遞時(shí)，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知偏差會(huì)放大，導(dǎo)致語言結(jié)構(gòu)從整體的、混亂的形式逐漸演變?yōu)榉指畹摹⒔M合的系統(tǒng)。這顛覆了傳統(tǒng)的認(rèn)知，表明語言結(jié)構(gòu)并非完全預(yù)設(shè)在人腦中，而是在適應(yīng)人類大腦的學(xué)習(xí)與傳播過程中“生長(zhǎng)”出來的。

?研究?jī)和头侨祟悇?dòng)物交流的挑戰(zhàn)之一在于找準(zhǔn)正確的分析單位。這之所以具有挑戰(zhàn)性，是因?yàn)槲覀冇脕砭幋a數(shù)據(jù)的單位受到（顯性或隱性）假說的影響，這些假說通常基于我們自己的范疇。例如，當(dāng)我們描述早期兒童語言時(shí)，我們通常認(rèn)為兒童使用的是單個(gè)獨(dú)立的詞語（左圖）。但我們可能錯(cuò)了；兒童可能使用一個(gè)更大的單位，將幾個(gè)詞語視為一個(gè)單一的"組塊"。嬰兒從聽到的言語中提取出單個(gè)詞語單位，但他們也提取包含不止一個(gè)詞匯詞的更大單位。事實(shí)上，從更大的單位開始，在習(xí)得語言結(jié)構(gòu)（特別是在學(xué)習(xí)詞語間的語法關(guān)系）和創(chuàng)造語言結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。驗(yàn)證我們所使用范疇的一種方法是，基于這些范疇尋找系統(tǒng)性的模式，這能為這些范疇及其表征水平提供間接證據(jù)。例如，使用語義角色（受事、動(dòng)作、接受者等）來對(duì)家庭手勢(shì)者的手勢(shì)進(jìn)行分類，會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)性的排序（受事-動(dòng)作、受事-接受者、動(dòng)作-接受者），這便驗(yàn)證了該水平的編碼。但有時(shí)我們的編碼系統(tǒng)無法產(chǎn)生系統(tǒng)性模式。這可能意味著需要摒棄原有系統(tǒng)并重新開始，在比先前使用的更小的水平上進(jìn)行編碼（中圖）。例如，家庭手勢(shì)者可以改變拇指與手指的距離，使得表示"抓香蕉"的手勢(shì)中的手形與表示"抓勺子"的手勢(shì)中的手形不同（就像實(shí)際抓握這些物體時(shí)那樣）。或者，家庭手勢(shì)者可能在兩個(gè)手勢(shì)中使用相同的手形，從而為抓握直徑小于1英寸的物體引入一個(gè)更大的范疇。要發(fā)現(xiàn)家庭手勢(shì)者的范疇，我們需要以比這些范疇所基于的單位更小的單位進(jìn)行編碼；否則，這些范疇可能是由我們而非兒童創(chuàng)造的。當(dāng)我們?cè)诜侨祟惤涣髦袑ふ艺_的單位時(shí) [例如，類人猿的手勢(shì)]，挑戰(zhàn)更大，因?yàn)槲覀儗?duì)與非人類動(dòng)物相關(guān)的范疇了解有限，并且必須在動(dòng)物自身身上驗(yàn)證這些范疇 [例如，通過回放實(shí)驗(yàn)]。盡管如此，尋找連貫?zāi)Ｊ降姆椒ㄒ灿兄诮沂緞?dòng)物交流中的單位（右圖）。例如，使用音節(jié)間的過渡概率（TP）來分割座頭鯨的歌聲 [人類嬰兒用來分割言語的線索之一]，發(fā)現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)上連貫的子序列，其頻率分布遵循一種在所有人類語言中也存在的特定冪律。這指出了兩個(gè)演化上相距甚遠(yuǎn)的物種（鯨和人類）之間的顯著相似性，它們都擁有文化傳遞的交流系統(tǒng)。關(guān)于如何檢測(cè)合適單位的爭(zhēng)論仍在繼續(xù)，并有了來自機(jī)器學(xué)習(xí)的新視角。總的來說，允許在多個(gè)表征水平上存在單位，有助于理解兒童語言、家庭手勢(shì)和動(dòng)物交流中的結(jié)構(gòu)。

社會(huì)基礎(chǔ)：

分享的沖動(dòng)與自我馴化

為什么只有人類發(fā)展出了如此復(fù)雜的語言？第三個(gè)關(guān)鍵層面在于社會(huì)動(dòng)機(jī)。人類擁有一種獨(dú)特的、強(qiáng)烈的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力——Mitteilungsbedürfnis（德語，意為“交流/分享的需要”）。

與人類不同，即使是受過語言訓(xùn)練的類人猿，其交流也主要局限于提出請(qǐng)求，極少為了“分享信息”而交流。這種對(duì)社交互動(dòng)的內(nèi)在獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，可能是語言演化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。人類的這種分享欲是如此強(qiáng)烈，以至于如果沒有現(xiàn)成的語言，我們會(huì)憑空創(chuàng)造一個(gè)（如尼加拉瓜手語）。

這種親社會(huì)性是如何演化而來的？作者引入了“人類自我馴化假說”（Human Self-Domestication Hypothesis）。該假說認(rèn)為，人類在演化過程中經(jīng)歷了類似動(dòng)物馴化的選擇壓力——我們選擇了更低攻擊性、更寬容的同伴。

為了證明“馴化”如何改變交流系統(tǒng)，作者對(duì)比了野生的白腰文鳥（White-rumped Munia）和它的馴化后代十姊妹（Bengalese Finch）。馴化后的十姊妹壓力激素（糖皮質(zhì)類固醇）水平更低，且大腦中的催產(chǎn)素（Oxytocin）水平更高。更少攻擊，對(duì)環(huán)境更少恐懼，更愿意探索 。最驚人的是，野生的白腰文鳥歌聲簡(jiǎn)單刻板，而馴化后的十姊妹卻演化出了具有復(fù)雜語法結(jié)構(gòu)（syntactic complexity）和高變異性的歌聲 。

這為人類語言演化提供了一個(gè)極佳的模型：若人類在長(zhǎng)期演化中對(duì)低攻擊性和高寬容度個(gè)體施加偏好，則群體社會(huì)性將得到強(qiáng)化，帶來更高效的社會(huì)學(xué)習(xí)與文化傳播。社會(huì)學(xué)習(xí)的增強(qiáng)反過來支持更復(fù)雜文化結(jié)構(gòu)的形成，并逐步生成對(duì)更強(qiáng)表達(dá)能力的交流系統(tǒng)的選擇壓力，從而促進(jìn)語言的涌現(xiàn)。

?我們的框架既是多方面的，也是明確生物文化的，并且植根于跨越多種不同領(lǐng)域的實(shí)證研究，受益于方法、分析和理論的重大進(jìn)步。我們通過三個(gè)示例性案例研究展示了這個(gè)整合框架的潛力，每個(gè)案例研究聚焦于具有自身獨(dú)特演化歷史的不同層面（本文未討論的、與語言相關(guān)的其他層面，也可以在此框架下進(jìn)行類似研究；這些層面由空的灰色方框表示）。這些案例研究借鑒了來自多個(gè)學(xué)科和包括人類、靈長(zhǎng)類和鳴禽在內(nèi)的數(shù)個(gè)物種的數(shù)據(jù)，突出了生物準(zhǔn)備性和文化過程，以及它們之間的相互作用，在語言出現(xiàn)過程中的重要性。

展望：整合的未來

這篇論文強(qiáng)調(diào)，沒有任何單一的方法、工具或模型能獨(dú)自解開語言演化之謎。只有通過生物文化框架，將個(gè)體（語言學(xué)習(xí)）、群體（文化演化）和物種（生物演化）三個(gè)時(shí)間尺度結(jié)合起來，我們才能真正理解語言是如何誕生的。

未來的研究將更加關(guān)注生物獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)在語言演化中的作用。同時(shí)，作者也呼吁停止無休止的“手勢(shì)起源 vs 語音起源”爭(zhēng)論，轉(zhuǎn)而關(guān)注多模態(tài)交流如何協(xié)同演化。這個(gè)新框架不僅重塑了我們對(duì)過去的理解，也為利用人工智能、動(dòng)物模型和基因組學(xué)探索人類本質(zhì)提供了全新的路線圖。

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