下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
人类大脑漫长的进化史刻在了我们的基因里，这些信息将用于在每个婴儿身上重建全新的大脑。我们每个人的生命都是从一颗小小的卵子开始，这是一粒比食盐还小的细胞。就如同40亿年前细胞刚刚进化出来时那样，现在的细胞结构仍然是由细胞膜包围着一个细胞核。而在卵细胞的细胞核内，则拥有着制造完整人体的指令。精子细胞携带着互补指令，只为找到卵子并将自身推入卵子体内。当父母双方的基因组开始复制之后，受精卵开始分裂。它首先分裂成两个细胞，两个变成四个，然后变成八个，以此类推，很快就会生成由数千个细胞组成的胚胎。每一个细胞都包含一个细胞核，每一个细胞核都拥有完整的指令集。
某些构建大脑的指令来自元古宙时期的单细胞生物体。
这些原生动物可以感知它们所处的环境，并做出相应的反应。它们本身没有大脑，但它们拥有类似大脑的功能。许多现代原生动物是积极能动的，它们会寻找食物和配偶，适应新的环境，存储特定事件的记忆，并做出决定。现代单细胞生物（比如草履虫）正是这一古老世代的遗物，比多细胞生物的起源要早至少10亿年。当草履虫撞到一面墙时，它会重新定向并朝新的方向移动。草履虫通过全身数千根纤毛的同步跳动来推动其向前行动。撞击引起的机械刺激打开了草履虫细胞膜上的钙离子通道。钙离子携带的电流开始流过这些通道，改变了细胞膜的电压。细胞膜中的其他钙离子通道对这种电压变化非常敏感，并会相应地打开通道。这些电压敏感通道的打开使得更多的钙离子流过细胞膜，进一步改变膜电压，打开更多的通道。这种爆炸性的电反馈是我们大脑神经元所用神经脉冲的本质，只不过神经元更倾向于使用钠离子（而不是钙离子）来产生脉冲。这种电脉冲对草履虫来说，可以让钙离子立即进入其整体细胞膜，同时中断草履虫的纤毛跳动，并使其翻滚。当细胞恢复时，草履虫就可以朝着新的方向前进。草履虫通过机械变形激活的通道和通过电压激活的通道，从进化角度来说，与在所有动物神经元中发现的通道都相似。大脑的许多特性似乎早已出现在我们单细胞祖先的DNA中，但关于它们如何获得这些类似神经元特性的奥秘仍然深埋在地球生命的早期进化历程中。
像草履虫这样的原生动物，在其细胞的不同区域，有着许多特殊功能，例如消化系统、呼吸系统、活动纤毛、携带自生命起源以来关键信息的细胞核，以及能够迅速改变行动的能动性膜状外皮。原生动物必须在单个细胞中完成所有这些任务，甚至还要做到更多。随着多细胞动物的出现，细胞越来越专门化，并可分工劳动。大脑是通过突触相互交流的神经元集合。在多细胞生命出现之前，具有真正神经元和突触的神经系统并没有出现，也不可能出现。水母属于大约6亿年前出现的刺胞动物门。刺胞动物具有相互连接的神经元网络，这种网络与我们这种两侧对称动物（又称双侧动物）的神经元有许多共同特征。由于双侧动物也出现在多细胞动物生命树上最早的分支点中，神经元和突触可能是由腔肠动物和双侧动物各自独立进化而来，但也有可能是由这两种动物的共同祖先进化而来。最早的脊椎动物出现在4.5亿多年前，这些早期的脊椎动物与现在的七鳃鳗关系最为密切。七鳃鳗不仅拥有跟我们相似的神经元，而且还拥有类似的神经系统布局，包括一个在结构和功能上都具有大脑皮层特点的大脑，而大脑皮层正是人脑进化中大幅扩展的区域。