Происхождение человеческого мозга – одна из главных загадок эволюции и дискуссионных тем биологической науки. В какой момент эволюция способствовала развитию мозга у одной ветви приматов? Почему это произошло так стремительно за такой короткий период? И почему в течение 30 000 лет мозг homo sapiens постоянно уменьшался в весе?
Ответы на эти вопросы требуют изучения интересных метаморфоз древнейших предков человека, произошедших миллионы лет назад. До появления человека эволюция протекала обычным путем. «Топливом» эволюции служила полиморфность, вариабельность, изменчивость внутри вида. При неизменных внешних условиях обитания признаки вида сохранялись стабильно. Если же условия менялись, полиморфизм позволял выживать тем существам, у которых оказывались более подходящие качества для новых условий. Но если изменчивость признаков не перекрывала изменившихся условий, популяция вымирала. Естественный отбор — вечное противостояние множественности признаков и воздействия среды. Если животные смогли найти себе пищу — хорошо, иначе вымерли. Если есть возможность размножаться — хорошо, нет — снова же вымирание.
Скальпель и доля
Лобная часть головного мозга, которая стала основой человеческого интеллекта, первоначально выполняла функцию сдерживания животных инстинктов.
Только милосердие позволяет человеку отказаться от пищи, разделив её с кем-то близким, укрепляя при этом связи в обществе. На это существует простое подтверждение.
Все знают, что некоторые дамы, чрезмерно озабоченные похудением, едят мало. При весе около 40 кг у них часто развивается анорексия. Больных анорексией практически невозможно заставить есть, и современная медицина не может помочь им. В итоге эти женщины рано умирают.
Однако лет 60 назад, когда медицина была менее гуманной, больным анорексией вводили острый скальпель в нижнюю часть височной области и отсекали лобную долю. Через некоторое время у пациенток восстанавливался аппетит и менструальный цикл, и они возвращались к нормальной жизни. Или почти нормальной.
Часть мозга, которая давала нам возможность отказаться от еды, переставала работать, а мысль о неприятии еды больше не посещала человека.
Лобная доля способствовала общению у древних гоминид. Тот, кто не мог делиться едой, подвергался нападению со стороны группы или изгонялся. В результате за несколько миллионов лет лобные области мозга быстро увеличились и впоследствии стали основой разума.
Человек — естественная часть природы, эволюция его мозга долгое время подчинялась биологическим законам. Это развитие не было стремительным, а появление приматов (около 65 млн лет назад) не являлось пиком эволюции — это просто адаптация млекопитающих к жизни на деревьях. Настоящая история человека в мире обезьян началась с возникновения необычных условий — переходной среды, которая кардинально изменила характер эволюции мозга.
Ясно, что такие радикальные перемены, приведшие в конечном итоге к появлению homo sapiens, не могли произойти без причины. Чтобы объяснить эти революционные преобразования, многие теоретики склоняются к разным формам так называемой речесоциально-трудовой теории. По их мнению, общение, труд и позволили мозгу радикально измениться. Однако эта теория не выдерживает критики.
Многие животные используют орудия, сложные системы коммуникации и развитую структуру сообществ, но это так и не привело к появлению крупного мозга. Что же на самом деле произошло?
Рай находился в Африке
Архетип человеческого мозга сформировался в результате длительного биологического процесса в уникальной среде. Примерно 15 млн лет назад на востоке Африки сложились благоприятные условия для жизни млекопитающих. В субтропиках или тропиках, в полузатопленных местах и неглубоких проточных водоемах размножались вкусные и питательные животные — беспозвоночные или рыбы. На этих существах паразитировали птицы и другие животные. Среди последних были далекие предки человека, тогда чуть поменьше современных шимпанзе. В Норвегии можно увидеть, как во время нереста сельди медведи заходят на задних лапах вводу и черпают лапами икру. Нашим предкам достаточно было войти в воду и слегка почерпать лапками, чтобы наесться.
Такой образ жизни, тесно связанный с водой, хорошо объясняет происхождение двуногости. Чем дальше животное может зайти в воду, тем больше пищи оно сможет собрать. Заходить на глубину на четвереньках неудобно, поэтому норвежские медведи и многие современные приматы вступают в воду, стоя на двух ногах. При этом передвижение на двух ногах освободило передние конечности, которые тоже пригодились. Поскольку водные животные стали обильной пищей птицам, последние активно размножались и несли яйца. Чтобы доставать яйца из гнезд и употреблять в пищу, предкам человека нужны были руки.
Когда фрукты доступны для лазящих животных, получение белковой пищи приматам дается с трудом. В поисках мяса современные обезьяны охотятся даже на других обезьян. Однако в «африканском раю», существовавшем 15 млн лет назад, у тогдашних приматов не было проблем с высококачественной белковой пищей: икра и птичьи яйца находились в пределах досягаемости. Всё это привело к образованию группы животных, практически выпавших из системы отбора: зачем меняться, если условия среды близки к райским? Как известно, при избытке пищи животные вообще интересуются только размножением. Обилие еды таким образом усилило конкуренцию при размножении и стало причиной гонки за доминантность.
Мысль изреченная есть ложь
Последствия сложившейся ситуации привели к появлению речи, которая, возможно, зародилась в «райский» период. Речь могла стать способом организации совместных действий, начавшись с простых звуков или пения, как у современных гиббонов. У гиббонов в мозге есть такие же поля, как и у человека, где у нас локализуется речь. На этой базе возникла речь, используемая не как средство общения, а как средство имитации. Возможно, самцы могли впечатлить самок реальными успехами на охоте, что увеличивало привлекательность и шансы передачи генома будущим поколениям. Или же рассказывать о своих достижениях, получая те же лавры победителя без реальных усилий. В биологическом мире эффективнее то, где меньше действий и больше результата. Поэтому имитация действия с помощью речи стала ценным качеством у архаичных антропоидов. Речь стала выгодной, на нее начал действовать интенсивный отбор, поскольку она позволяла достигать успеха в размножении. По сути дела, речь возникла как форма обмана, а обман был эффективен и тогда, и сейчас.
На схеме видно, что мозг австралопитека, предка человека разумного, был меньше по весу и объёму, чем мозг современной горилы. Homo erectus превосходил человекообразных обезьян объёмом мозга: 900–1200 см³ против 600 см³.
Пока райские условия существования обеспечивали изобилие пищи, естественный отбор практически не действовал, работала лишь половая система отбора, о которой говорил Дарвин. Перемена мест нереста водных животных, формировавших эту переходную среду, привела к изменениям. Примерно 5 миллионов лет назад предки человека оказались в затруднительном положении — пища исчезла. Что имели наши предки? Зубы, которые уже стали почти человеческими. Но этими зубами было сложно откусывать что-либо. Они были гиперспециализированы для качественной и легко пережевываемой белковой пищи. Существуют и другие объяснения возникновению зубов человека — некоторые антропологи считают, что они трансформировались тогда, когда антропоиды спустились с деревьев и ушли в полубуш, чтобы вырывать из земли и поедать корешки. Но на зубах человека нет следов их использования для перетирания корнеплодов. Не понятно и зачем было спускаться с деревьев и отказываться от плодов в пользу корнеплодов.
«Халява» как наркотик
Раскрыв секреты функционирования современного мозга, оказывается, что интеллект без мотивации не приносит пользы. Потребности в еде, размножении и доминировании – вот три главных стимула для деятельности мозга. Без них трудная работа для него неизбежна. Мозг – энергозависимая система, стремление к покою в его природе заложено. Даже во время расслабления он, составляя 1/50 веса тела, расходует 9% энергии организма. Когда мы задумываемся, потребление энергии возрастает до 25%. Четверть от всего, что мы съели, выпили и вдохнули. Поэтому мозг склонен к бездействию и получению выгод без усилий. Неожиданные деньги, ужин в ресторане за чужой счёт, приятный подарок – всё это наполняет нас радостью. Это вызвано насыщением крови серотонином – «гормоном счастья», мало отличающимся по составу от ЛСД. Если же мы выбираем честный интеллектуальный труд, мозг выражает недовольство и выделяет другие вещества, вызывающие раздражение, усталость, желание срочно перекусить или сходить в туалет. Лень мозга может привести к реальным расстройствам кишечника. Как будто бы мозг говорит нам: бросай работу и занимайся поиском бесплатных благ.
У предков человека, покинувших «рай», отсутствовали когти, быстрые ловкие ноги и шерсть, которая, предположительно, исчезла из-за полуводного образа жизни. С таким наследием большая часть антропоидов вымерла, но остальные начали использовать единственный ресурс, не подвергавшийся отбору — мозг. Именно так началась биологическая эволюция человека.
Ишь ты какой умник!
По пути, полный интересных моментов, разные группы австралопитеков начали поиск пищи. С этого момента биологический отбор впервые действовал на них. Австралопитеки стали объединяться в большие группы и утрачивали качества, позволяющие выживать отдельным животным. Отбор благоприятствовал лишь тем, кто мог существовать в группе. Группа выживала, размножалась и передавала ген следующим поколениям. Кто не мог — из такой группы элиминировался. Мы видим это на примерах человеческих общностей, которые ради сохранения среднего уровня отношений отбрасывают как «корешки», так и «вершки». То есть избавляются как от социопатов, так и от самых способных и талантливых. В австралопитеков этот процесс шел полным ходом. Принудительная элиминация самых буйных и самых умных привела к миграциям с прародины человечества — Африки.
Разложив историю миграции человека по этапам, можно представить следующую картину: асоциальные и наиболее интеллектуальные особи покидали исходную группу, создавая новую оседлую. Мозг в новой группе был больше, чем у членов исходной. Затем новая группа становилась более стабильной, изгоняя всех, кто нарушал порядок. Те опять мигрировали и формировали новую группу за счет высокого полиморфизма. И при каждой миграции мозг немного увеличивался. Сначала группы «изгоев» путешествовали по Африке. Homo erectus уже заселил Евразию. Все это время мозг продолжал расти. Если изучить антропогенез в части, где он хорошо представлен палеонтологически и археологически, то окажется, что на протяжении эволюции каждого вида гоминид мозг непрерывно увеличивался. У homo erectus он первоначально весил около 900 г, но постепенно вырос до 1200 г.
Альтруистический интеллект
В устойчивых социальных группах любых ранних и поздних гоминидов всегда действовал принцип искусственного отбора. В этом и заключается сущность эволюции мозга человека.
За 4,5 миллиона лет эволюции и естественного отбора не хватило бы для преобразования мозга шимпанзе в мозг Homo sapiens. Но при селекции по социальному принципу эволюция ускоряется благодаря суровому внутреннему искусственному отбору.
Вопрос: что трудно отнять даже у любимой собаки? Конечно, вкусную еду — кусок колбасы или косточку. В мире животных пищей не принято делиться — наоборот, животные стремятся отнять еду друг у друга любым способом. Украл — значит, наелся, наелся — значит, получил преимущество в размножении. В человеческом же обществе едой принято делиться. И вот, как выяснилось, нижняя часть лобной области человеческого мозга необходима для отказа от пищи. Другими словами, лобная область, считающаяся основой интеллекта, исторически развивалась не для того, чтобы думать о высоком или играть в шахматы. В те времена «высокое» и шахматы отсутствовали. Главной задачей этой части мозга стало сдерживание животных инстинктов. Ведь только делясь едой, можно было поддерживать взаимодействие и общение в группе.
Плод пирровой победы
Человечество распространялось по планете, увеличивая объем мозга. На исторической арене появились две большие группы — неандертальцы и кроманьонцы. У обоих объём головного мозга составлял 1560-1600 граммов. Однако стратегии поведения и результаты отбора отличались. Неандертальцы были сильными, умными существами, которые жили небольшими семьями. Они создавали орудия и, возможно, были более интеллектуальны, чем Homo sapiens sapiens. Но отбор, связанный с поддержанием мира в группах, на них не действовал. Кроманнйонцы же казались ограниченными, но мозг прошел больший путь социализации. Жестокий отбор приспособил их к общественному образу жизни.
Какой же результат получила конкуренция? Когда банда муравьев атакует трёх жуков, они уничтожают их. Так же кроманьонцы расправились с неандертальцами. Мы, сапиенты, унаследовали печальные плоды своей победы. 30 000 лет назад социальный отбор, который тогда в условиях конкуренции требовал колоссальных усилий от сапиенсов, прекратился. Ситуация вернулась к началу пути: ускорился отбор людей по социальной адаптированности, только теперь отдельные слишком умные «изгои» не могли повлиять на ситуацию — общество стало слишком большим. Безынициативные особи с посредственными данными, способные к плодотворному общению и коллективным действиям, получали преимущество. Кто мог выполнять правила игры в группе, какими бы они ни были идиотскими, получал возможность размножиться и передать гены следующему поколению. Кто нарушал правила — тот не размножался. Так мозг постепенно уменьшился с 1600 до 1300 граммов, и стоит отметить, что подобный регресс не наблюдался ни у одного вида за всю историю гоминид.
Может ли мозг эволюционировать? Вряд ли это возможно, по крайней мере до тех пор, пока искусственный, социальный отбор будет перекрывать действие биологического.
Автор — учёный с докторской степенью по биологическим наукам, профессор, заведующий отделом эмбриологии НИИ морфологии человека РАМН.