Эволюция человека. В 2 книгах. Книга 1. Обезьяны, кости и гены

Марков Александр Владимирович

Мозг начинает расти. Зачем?

К концу третьего миллионолетия до н. э. у некоторых представителей многочисленной и разнообразной группы африканских двуногих обезьян наметилась новая эволюционная тенденция — началось увеличение мозга. Первых гоминид, у которых мозг стал больше, чем у современного шимпанзе, традиционно относят к виду Homo habilis (человек умелый). Ископаемые остатки этого вида имеют возраст примерно от 2,3 до 1,5 млн лет. Многие антропологи выделяют часть «ранних Homo» с более крупными зубами, чем у типичных хабилисов, и уплощенным лицом в отдельный вид Homo rudolfensis. Рудольфензисы жили одновременно с хабилисами в тех же районах Восточной Африки, и вообще-то не исключено, что это были не две разных популяции, а одна и та же, просто ее представители отличались высокой вариабельностью. Хабилисы, по всей видимости, произошли от грацильных австралопитеков, таких как A. afarensis, A. garhi, A. africanus или A. sediba. Рудольфензисов некоторые авторы сближают с кениантропом, который жил 3,5 млн лет назад (одновременно с A. afarensis).

Иногда кениантропа не выделяют в отдельный род, а рассматривают как одного из грацильных австралопитеков. Главный общий признак рудольфензисов и кениантропов — уплощенное лицо. По поводу многих находок, относящихся ко второй половине третьего миллионолетия, нет полной ясности, относить ли их к австралопитекам или ранним Homo. Впрочем, для нашего рассказа эти подробности не очень важны. Мы позволим себе впредь для простоты называть всю пеструю компанию ранних Homo просто хабилисами.

По данным С. В. Дробышевского (2007, 2010), для мозга хабилисов по сравнению с австралопитеками характерно усиленное развитие участков, которые у современных людей связаны с речью и координацией движений рук. Таким образом, хабилисы — первые гоминиды, у которых заметны признаки эволюционного движения в сторону развития речи.

Все, что происходило в эволюции гоминид до начала увеличения мозга — уменьшение клыков, совершенствование двуногого хождения, изменения стопы, предполагаемые изменения в социальной жизни, — можно рассматривать как чисто «обезьяньи дела». Если бы какие-то из этих гоминид, не изменившись, дожили до наших дней, — можете не сомневаться, они бы сейчас сидели в зоопарке. Ходили бы по вольеру на своих двоих, заводили моногамные семьи, жевали фрукты и бифштексы. И даже их маленькие, почти совсем человеческие клыки не вызывали бы у публики чувства общности с этими «животными». Пропуск в мир людей дает интеллект, а для интеллекта нужны мозги.

О том, почему у хабилисов начал расти мозг, существует не меньше гипотез, чем о происхождении бипедализма. Мы еще вернемся к этой теме (см. главу «Общественный мозг», кн. 2). Но несколько первых, самых очевидных соображений нужно упомянуть сразу.

Рост мозга при всех оговорках, исключениях и отступлениях от общего правила все-таки предполагает поумнение. Исходя из того, что известно на сегодняшний день о работе мозга, можно заключить, что простое увеличение числа нейронов в коре — даже без какой-то особой реструктуризации и прочих хитростей — может автоматически вести к росту интеллекта, то есть к способности решать более сложные задачи. Память «записывается» в межнейронных контактах (синапсах) (см. главу «Душевная механика», кн. 2). Больше нейронов — больше возможностей для формирования таких контактов — больше объем памяти. Больше информации в голове — больше возможностей принимать умные решения.

Kenyanthropus platyops. Кения, 3,5 млн назад.

Пусть это рассуждение не является строгим научным доказательством, но все же едва ли рост мозга у ранних Homo мог иметь какой-то иной адаптивный смысл, кроме развития когнитивных (то есть умственных, познавательных) способностей.

—————

Анатоль Франс ничего не доказывает

Положительная корреляция между размером мозга и интеллектом бесспорно существует. Она не является абсолютно строгой (коэффициент корреляции меньше единицы), но из этого вовсе не следует, что «размер не имеет значения». Корреляции такого рода никогда не бывают абсолютно строгими. Коэффициент корреляции всегда меньше единицы, какую бы зависимость мы ни взяли: между массой мышцы и ее силой, между длиной ног и скоростью ходьбы и так далее.

Действительно, встречаются очень умные люди с небольшим мозгом и глупые — с крупным. Часто в этом контексте поминают Анатоля Франса, у которого объем мозга был всего 1017 см³ — нормальный объем для Homo erectus и гораздо ниже среднего для Homo sapiens. Это, однако, вовсе не противоречит тому, что интенсивный отбор на интеллект способствует увеличению мозга. Для такого эффекта вполне достаточно, чтобы увеличение мозга хоть немного повышало вероятность того, что особь окажется умнее. А вероятность, безусловно, повышается. Внимательно рассмотрев таблицы объема мозга великих людей, часто приводимые в качестве опровержения зависимости ума от размера мозга, нетрудно убедиться, что у подавляющего большинства гениев мозг все-таки крупнее среднего. Анатоль Франс и несколько других известных людей с маленьким мозгом на этом фоне выглядят самыми обычными статистическими «выбросами» (outliers), без которых не обходится никакая закономерность в биологии. Так, например, курение вызывает рак легких, невзирая на то, что кто-то курил всю жизнь и дожил до 90, а кто-то не курил и умер от рака легких.

Homo rudolfensis. Восточная Африка, 2,3–1,5 млн лет назад.

По-видимому, нестрогость рассматриваемой корреляции во многом объясняется неизбежным элементом стохастики (случайности) в процессе роста мозга у эмбрионов и детенышей. Откуда берется стохастика в индивидуальном развитии — вопрос сложный и явно выходящий за рамки этой книги. Я ограничусь тем, что напомню читателю об одном очевидном факте. Мозг устроен гораздо сложнее (для его описания нужно больше бит информации), чем геном, который с некоторыми оговорками можно рассматривать как «программу» развития организма, в том числе и мозга. В геноме человека лишь 3 x 10⁹ нуклеотидов, каждый из которых содержит два бита информации. Не будем мелочиться: для ровного счета пусть будет 10¹⁰ бит. Структура межнейронных связей мозга, от которой, собственно, и зависит его производительность, требует для своего описания как минимум в миллион раз большего носителя: в ней не менее 10¹⁶ бит информации (на самом деле, вероятно, на несколько порядков больше, см. главу «Душевная механика», кн. 2). Таким образом, в геноме физически невозможно записать структуру мозга во всех деталях (даже если речь идет о мозге новорожденного). В геноме закодированы лишь общие принципы формирования

и роста нейронов. Все остальное является результатом процессов самоорганизации на манер тех, что приводят к образованию снежинок из маленьких и одинаковых молекул воды. Все снежинки сложные и красивые, и все чуть-чуть разные, хотя и сходные в общих чертах. Это пример неизбежной стохастики в процессах самоорганизации. При реализации генетической программы развития некоторый элемент стохастики неизбежен еще и потому, что любые две клетки хоть чуть-чуть, но отличаются друг от друга как по числу молекул ключевых белков, так и по поведению (второе является следствием первого). А если вспомнить о существовании наследственной изменчивости по множеству генов, не влияющих на размер мозга, но влияющих на тонкие детали функционирования нейронов (см. главу «Генетика души», кн. 2), то становится очевидно, что положительная корреляция между размером мозга и уровнем интеллекта никак не может быть абсолютной.

Homo habilis. Восточная Африка, 2,3–1,5 млн лет назад.

Размер мозга связан не только с интеллектом, но и с размером организма: крупному животному при прочих равных требуется более крупный мозг. Ученые, разумеется, учитывают это обстоятельство в своих расчетах. Например, во многих случаях вместо абсолютного объема мозга рассматривают вычисляемый по специальной формуле коэффициент энцефализации, отражающий соотношение объема мозга и размеров тела.

—————

Рост мозга у ранних Homo свидетельствует о том, что отбор стал благоприятствовать особям с более крупным мозгом. Иными словами, более умные особи стали иметь больший репродуктивный успех — оставлять в среднем больше потомков, чем их менее сообразительные сородичи. Учитывая социальность гоминид, можно предположить, что действие естественного отбора опосредовалось социумом: коллективы, в которых было больше умных индивидов, возможно, предоставляли более благоприятные условия для размножения своих членов, чем коллективы, состоявшие из недоумков.

Выигрыш от ума наверняка был существенным, потому что мозг — орган дорогостоящий. Его рост кроме пользы приносит и очевидный вред. Иначе, надо полагать, многие животные давно стали бы мудрецами. Мозг потребляет много энергии — значит, животному нужно больше пищи. Большеголовых детенышей трудно рожать (повышается смертность при родах). Эти недостатки должны перевешиваться пользой от ума, иначе мутации, ведущие к увеличению мозга, будут отбраковываться отбором.

Очевидно, предки ранних Homo столкнулись с некими новыми жизненными задачами, успешное решение которых, во-первых, приносило значительную пользу (повышало репродуктивный успех), во-вторых, требовало экстраординарных умственных усилий по сравнению с тем, что до сих пор привычно делали австралопитеки.

Теперь, когда мы корректно сформулировали проблему, нужно просто посмотреть, что же изменилось в жизни ранних Homo или их ближайших предков по сравнению с более ранними австралопитеками — насколько об этом можно судить по имеющимся скудным данным.

Два новшества определенно появились в их жизни. Во-первых, судя по археологическим находкам, с середины третьего миллионолетия до н. э. началось систематическое изготовление каменных орудий. Мы помним, что пользоваться острыми камнями, по-видимому, могли еще афарские австралопитеки 3,4 млн лет назад, но изготовление орудий началось много позже. Самые старые орудия примерно на 0,2–0,3 млн лет древнее самых старых костей хабилисов. Возможно, более древних хабилисов просто еще не нашли, но, как уже говорилось, может быть и так, что начали изготавливать орудия еще австралопитеки. Тем более что кости A. garhi найдены по соседству с древнейшими орудиями, а костей других гоминид там нет. В любом случае наши предки, по-видимому, сначала стали делать орудия, а потом у них начал расти мозг.

Это абсолютно нормально. Сначала изобретается новая сложная манера поведения, сохраняющаяся в популяции как культурная традиция. Новый навык дается с трудом, на него едва хватает мозгов, ему учатся полжизни, зато в случае успеха он приносит большую пользу. Похожая ситуация наблюдается в тех популяциях шимпанзе, где существует традиция колки орехов при помощи молота и наковальни (см. главу «В поисках душевной грани», кн. 2). Если шимпанзе додумались колоть орехи, то и австралопитеки вполне могли додуматься раскалывать кости крупных травоядных, чтобы извлечь мозг. Может быть, с этого все и началось, а идея соскребать с костей остатки мяса острым каменным обломком появилась позже.

Закрепление новой культурной традиции меняет характер отбора: теперь мутации, повышающие скорость обучения новому поведению или эффективность его осуществления, будут закрепляться. Культурное новшество меняет направленность эволюции. Между изменившимся поведением и закреплением облегчающих его морфологических адаптаций, таких как увеличенный мозг, вполне может быть заметный временной зазор. Подробнее об этом механизме, который называется эффектом Болдуина, мы поговорим в главе «Генетика души» (кн. 2).

Древнейшая, так называемая олдувайская [28] , каменная индустрия была примитивна — нужно было просто найти два подходящих камня и бить один о другой, чтобы отколоть отщеп с острым краем. Форма изделия не имела значения — как отколется, так и ладно, лишь бы край получился острым. Но все же такая деятельность, по-видимому, лежит за пределами умственных способностей современных нечеловеческих обезьян.

Например, антропологи несколько лет пытались научить бонобо Канзи — настоящего обезьяньего гения, который добился замечательных успехов в освоении человеческой речи (Зорина, Смирнова, 2006), — изготавливать каменные орудия, похожие на олдувайские. Несмотря на все усилия экспериментаторов, успехи Канзи в производстве орудий были довольно скромными. Он научился раскалывать камни, бросая один на другой сверху. При этом действительно получаются обломки с острыми краями, которыми можно пользоваться как орудиями. Но технология, применявшаяся хабилисами, — держать в одной руке «ядрище», в другой «молот» и откалывать отщепы точными ударами, — по-видимому, оказалась для Канзи слишком заумной. Он пытался так работать, подражая экспериментаторам, но удары получались слишком слабыми. Исследователям так и не удалось научить Канзи производить изделия, полностью схожие с олдувайскими (Schick et al., 1999).

28

См. сводную таблицу этапов развития палеолитической культуры в конце первого тома на с. 452.