Происхождение мозга
Шрифт:
Одним из рекордсменов в этой области является колибри. Масса мозга колибри составляет 1/12 массы тела. Для птиц и млекопитающих это рекордное отношение, поскольку оно больше только у ново-рождённого ребёнка (1/7), но новорождённый не может самостоятельно выжить. Колибри считается животным с максимальной относительной массой мозга (см. рис. I-6). Однако в этих схемах не учитываются масса периферической нервной системы и её роль в метаболизме. Если добавить к мозгу колибри ещё и массу её периферической нервной системы, то общее отношение нервная система/тело станет 1/6.
Интересно отметить, что у многих беспозвоночных животных отношение массы мозга к массе тела ненамного отличается от этого показателя у теплокровных позвоночных. Если за головной мозг членистоногих принять головные ганглии с нейрогемальным органом, то его массе могут «позавидовать» многие позвоночные. Так, у рабочей пчелы отношение масса головных ганглиев/масса тела будет 1/130, у муравья — 1/140, у одиночной осы — 1/300, у майского жука и жука-плавунца — 1/4000. Иначе говоря, головные ганглии пчелы и муравья сопоставимы с относительными размерами головного мозга оленя, а одиночной осы — с мозгом льва. Вместе с тем масса туловищных ганглиев беспозвоночных почти всегда превышает массу головного мозга.
У млекопитающих отношение массы мозга к массе периферической нервной системы имеет ряд особенностей. Головной и спинной мозг в этой группе может превышать массу всей остальной нервной системы. В этом случае отношение мозг/периферическая нервная система может изменяться в пределах от 3/1 до 1/5. Причины таких колебаний скрываются в размерах тела и мозга млекопитающих. Землеройки имеют небольшую массу тела и незначительные размеры периферической нервной системы, отношение мозг/периферическая нервная система будет у них около 3/2. Однако мозг землероек относительно массы тела очень велик, что принципиально меняет вид пропорции. Общее отношение нервная система/тело с учётом периферической нервной системы станет примерно 1/7.
Совершенно иная ситуация у крупных млекопитающих. Хоботные и китообразные имеют огромный мозг (см. рис. I-6) и огромную массу тела. Для обслуживания столь крупного тела необходима крайне развитая периферическая иннервация. Приблизительное отношение мозг/периферическая нервная система приближается к 1/2. Это значит, что у кита-финвала общая масса нервной системы может превышать 20 кг. Для оценки реальных размеров всей нервной системы необходимо учитывать несколько параметров одновременно. Первым параметром является абсолютная масса мозга, вторым — масса периферической нервной системы, третьим — масса тела животного. Только учёт всех перечисленных параметров даст реальную долю энергетических затрат на содержание мозга. Масса головного мозга различных животных представлена в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что мозг млекопитающих может различаться по массе в 10 000 раз. Это разнообразие соответствует разнообразию размеров животных. Однако каждый вид весьма неоднороден. Он состоит из подвидов и пород, которые имеют существенные различия как по размерам тела, так и по объёму мозга.
Таблица 1. Абсолютная масса головного мозга у животных разных видов
| Вид | Масса, г |
|---|---|
| Жаба-повитуха (A. obstetricans) | 0,04 |
| Жаба обыкновенная (в. vulgaris) | 0,07 |
| Гадюка обыкновенная (V. berus) | 0,10 |
| Пипа (P. pipiens) | 0,12 |
| Зелёная ящерица (L. viridis) | 0,12 |
| Лягушка зелёная (R. viriscens) | 0,15 |
| Мышь полевая (M. agrarius) | 0,20 |
| Лягушка-бык (R. catesbeiana) | 0,25 |
| Черепаха водяная (lb. orbicularis) | 0,25 |
| Бурая лягушка (R. chensinensis) | 0,27 |
| Геккон обыкновенный (G. gekko) | 0,27 |
| Игуана (I. iguana) | 1,44 |
| Крыса серая (R. rattus) | 1,60 |
| Крыса пасюк (R. norvegicus) | 2,30 |
| Морская свинка (С. cobaya) | 4,70 |
| Колонок (M. arctica) | 5,00 |
| Аллигатор (A. mississippiensis) | 8,00 |
Продолжение таблицы 1
| Вид | Масса, г |
|---|---|
| Кролик (О. cuniculus) | 9,30 |
| Медленный лори (N. tardigradus) | 12,00 |
| Заяц-русак (L. europaeus) | 15,30 |
| Крокодил (С. americanus) | 15,60 |
| Кошка домашняя (F. domesticus) | 25,00 |
| Лемур (L. brunnus) | 26,00 |
| Шакал (Т. mesomelas) | 45,00 |
| Собака обыкновенная (С. familiaris) | 65,00 |
| Рысь
| 65,00 |
| Макака-резус (М. rhesus) | 80,00 |
| Мангобей (С. fuliginosis) | 100,00 |
| Волк (С. lupus) | 120,00 |
| Павиан-сфинкс (P. sphinx) | 135,00 |
| Баран (О. aries) | 140,00 |
| Тапир (Т. americanus) | 170,00 |
| Гамадрил (P. hamadryas) | 200,00 |
| Медведь-гризли (U. horribilis) | 230,00 |
| Лев (Р. leo) | 240,00 |
| Тигр (P. tigris) | 270,00 |
| Шимпанзе (приматы) (P. troglodytes) | 355,00 |
| Орангутан (P. pygmaeus) | 370,00 |
| Осёл (E. asinus) | 385,00 |
| Бык (B. taurus) | 490,00 |
| Лошадь (E. caballus) | 530,00 |
| Гиппопотам (H. amphibius) | 580,00 |
| Жираф (G. camelopardalis) | 680,00 |
| Верблюд (С. dromedarius) | 760,00 |
| Горилла (G. gorilla) | 940,00 |
| Морж (О. rosmarus) | 1120,00 |
| Человек (H. sapiens) | 1350,00 |
| Морская свинья (Р. phocaena) | 1550,00 |
| Белуха (D. leucas) | 2350,00 |
| Слон индийский (E. indicus) | 4700,00 |
| Синий кит (B. musculus) | 6800,00 |
| Финвал (B. physalus) | 7200,00 |
| Кашалот (P. catodon) | 9200,00 |
Примером таких различий могут служить собаки. Их мозг может различаться по массе в несколько раз. Самая маленькая масса мозга собаки, которая была описана в литературе, составляла 41,5 г, а самая большая — 212 г (Петропавловский, 1904). Табл. 2 поясняет внутривидовую изменчивость мозга собак.
Таблица 2. Средние величины массы головного мозга породистых и беспородных собак
| Объект сравнения | Масса, г |
|---|---|
| Масса мозга | |
| минимальная | 41,5 |
| максимальная | 212,0 |
| средняя | |
| беспородных собак | 73,2 |
| породистых собак | 92,8 |
| сук | 76,9 |
| кобелей | 85,0 |
Показательно процентное соотношение массы мозга и массы тела. Минимальное соотношение 0,2 выявлено у крупных собак, масса тела которых составляет 28–44 кг. Для особей с массой меньше 2,5 кг оно увеличивается до 2,9. Следовательно, масса мозга по отношению к единице массы тела уменьшается в соответствии с увеличением размеров животного. Однако у щенков и взрослых собак одной и той же породы отношение массы мозга к массе тела практически одинаково. Это отличает индивидуальное развитие собак от развития мозга обезьян и человека. У обезьян и человека плод рождается с большим мозгом и маленькой массой тела, а затем масса тела возрастает намного быстрее, чем мозг. Головной мозг подвержен половому диморфизму. У самок мозг обычно на 10–12 г меньше, чем у самцов. Суки обычно мельче, чем кобели, а их относительная масса мозга больше.
Весьма любопытны различия в этом плане породистых и беспородных собак. Средняя масса мозга в выборках беспородных собак колеблется от 42 до 118 г, а породистых — от 41,5 до 212 г. Породистые животные имеют большую амплитуду изменчивости головного мозга, чем беспородные. По-видимому, у одичавшей в Австралии собаки Динго мозг ещё более однороден по массе, чем у беспородных городских собак. Возврат к природным формам уменьшает искусственно созданное разнообразие. Надо отметить, что у породистых собак относительная масса мозга почти в 2 раза меньше, чем у беспородных.
Существует индивидуальная изменчивость размеров мозга у различных видов в природе. В специальных исследованиях на 25 зайцах-русаках (Lepus europaeus), проведённых в Польше, показана существенная изменчивость мозга. При средней массе мозга 15,3 г были найдены особи с мозгом массой 12 и 17 г. Известны вариации в массе мозга у приматов, хищных, копытных и сумчатых; они обычно не превышают 2024 %. Сходная изменчивость обнаружена и в массе мозга птиц, которые обитают в Европе и Америке (Lefebvre ef al., 1997).