Александр Марков рассказал, зачем человеку такой большой мозг

Александр Марков рассказал, зачем человеку такой большой мозг

В рамках Московского фестиваля науки лекцию в актовом зале Фундаментальной библиотеки МГУ прочел доктор биологических наук Александр Марков. Она называлась "Зачем человеку такой большой мозг?". Еще на стадии охотников-собирателей у человека развился огромный мозг. Для чего это было нужно людям, не занимавшимся умственным трудом? Об этом шла речь в лекции.

Первое соображение о таком росте мозга у наших предков связано с тем, что мозг – это многофункциональная адаптация. Известно из палеонтологической летописи, что рост мозга у рода Homo развивался прежде всего путем простого увеличения. Там немного менялись пропорции разных отделов коры, но и только. Были попытки еще в XIX веке: противники Дарвина пытались доказать, что между человеком и обезьяной есть непроходимая какая-то грань, и в связи с этим пытались найти в человеческом мозге какие-то анатомические структуры, которых нет ни у одной обезьяны, какое-то качественное отличие. Была очень долгая, интересная, местами забавная дискуссия между сторонниками и противниками этой точки зрения, но, в общем, кончилось тем, что все признали: нет в мозге человека ни одной анатомической структуры, какого-то отдела, органа в мозге нет ни одного, которого бы не было у обезьян. В основном было увеличение мозга, в первую очередь коры больших полушарий. По-видимому, с эволюционной точки зрения, это самый легкий путь: для того чтобы увеличить мозг в ходе эволюции, достаточно, грубо говоря, небольшого количества мутаций. Например, таких мутаций, которые увеличат количество делений, к которому должны прийти клетки – предшественники нейронов, прежде чем стать зрелыми нейронами. И главное, что увеличение мозга – это адаптация довольно универсальная, помогающая решать разнообразные новые задачи.

Как вы поняли из предыдущей лекции, совершенно замечательной, на мой взгляд, мозг устроен более-менее одинаково, а вот работает у всех людей по-разному, в зависимости от культуры, в зависимости от опыта, в зависимости от профессии, то есть это вещь, которую можно перепрограммировать самыми разными способами. Она будет работать по-разному и решать разные задачи. И логика этого достаточно понятна. Большой размер мозга помогает решать самые разнообразные задачи, может быть, просто потому что больше становится объем памяти. Память, упрощенно говоря, записывается в структуре межнейронных связей, контактов между нейронами, которыми они передают друг другу сигналы. Чем больше нейронов, тем потенциально, по крайней мере, и реально, по-видимому, тоже, тем больше объем памяти, информации, которая может быть записана в память. Больше памяти – больше объема обрабатываемой информации, возможности решения более сложных задач, подобно тому как эффективность, мощность работы компьютера можно повысить, добавив ему оперативной памяти, даже не меняя процессора. Это приведет к тому, что компьютер сможет работать с более сложными программами. И к этому надо добавить, что на самом деле неочевидно, что интеллектуальные задачи, которые стояли перед древними охотниками и собирателями, были принципиально проще, чем современные. Вы можете в этом убедиться, попытавшись научиться самостоятельно делать из куска кремния, не используя никаких металлических орудий – только камни, вот такое двусторонне-симметричное каменное рубило красивое. Вот когда вы попробуете это сделать, вы поймете, что, может быть, на самом деле интеллектуальные задачи, стоявшие перед нашими предками, были не намного проще наших. То есть на самом деле научиться хорошо играть в шахматы, по-видимому, гораздо проще, чем научиться делать такие красивые наконечники.

Второе соображение состоит в том, что кажущаяся избыточность многих биологических систем на самом деле является не чем иным, как средством повышения помехоустойчивости. Жизнь всех живых организмов протекает в переменчивой и непредсказуемой среде. Нельзя рассчитывать на то, что всегда будет все хорошо, идеально и удобно для нас. Всегда будут какие-то непредвиденные проблемы: колебания температуры, химического состава среды, все жизненные ситуации, пищи то много, то мало и так далее. Поэтому неустойчивые организмы, которые могут жить только в узком диапазоне условий, – они оставляют в среднем меньше потомства, соответственно, их генов становится меньше, а более толерантные, более устойчивые ко всякого рода помехам размножаются эффективнее, в тенденции, и их гены все более преобладают в генофонде.

Пример исследования, в котором это было очень ярко показано. Обычные пекарские дрожжи – у них в геноме шесть тысяч белок-кодирующих генов. Поскольку это модельный классический объект, функцию каждого гена пытаются понять досконально, и для этого были созданы библиотеки штаммов дрожжей, у которых какой-нибудь ген был отключен или удален. И вот практически для всех шести тысяч генов имеется штамм, у которого этого гена нет в гетерозиготном состоянии, как правило. Эти работы показали, что из шести тысяч генов четыре тысячи вроде как совсем и не нужны, потому что мы их удаляем из дрожжевой клетки, удаляем один из этих генов, и это никак не сказывается на приспособленности дрожжей. Дрожжи без этого гена размножаются с той же скоростью, то есть имеют ту же приспособленность, что и дрожжи, имеющие этот ген. Впечатление, что четыре тысячи генов из шести тысяч вообще дрожжам не нужны. Еще тысяча генов – их удаление снижает приспособленность, но не приводит к гибели. И только тысяча из шести тысяч генов абсолютно необходимы для жизни дрожжей, то есть их удаление смертельно. Чтобы понять, почему так, были проведены специальные эксперименты, в которых эти самые дрожжи с удаленным тем или иным геном помещали в разные неблагоприятные условия. Идея крайне простая, а вот объем работы, которую пришлось для этого провести, совершенно колоссальный. Миллионы тестов были проведены в рамках этого исследования. И оказалось то, чего и следовало ожидать: практически все так называемые ненужные гены, оказывается, очень даже нужны в тех или иных стрессовых, неблагоприятных условиях. Они нужны для борьбы с разными вирусными инфекциями, для выживания в среде, где не хватает каких-то важных питательных веществ или витаминов, при резких колебаниях температуры и так далее. В различных неблагоприятных условиях это гены, обеспечивающие устойчивость организма к колебаниям внешней среды. Очень простая вещь. Нужен запас прочности огромный.

Колоссальная избыточность, кажущаяся, наблюдается также в том, что можно грубо назвать генетической программой развития. Развитие эмбриона контролируется определенными генами, которые очень хитрым образом между собой взаимодействуют, все это вместе представляет собой нечто похожее на компьютерную программу самосборки, которая управляет поведением каждой клетки. И биологи сейчас прилагают огромные усилия для расшифровки деталей этой программы, из каких генов, межгенных взаимодействий сделана эта программа развития многоклеточного организма. И выясняется, что многие, казалось бы, простые операции, как, например, разделение эмбриона на спинную и брюшную сторону, запрограммированы как-то очень избыточно. То есть в этом участвует много разных веществ. Казалось бы, можно было бы обойтись, грубо говоря, двумя сигнальными веществами, одно из которых будет маркировать у нас брюшную сторону, другое – спинную сторону. И там есть, действительно, как бы главные сигнальные вещества, которые именно это и делают. Но, кроме них, там накручена еще масса всяких дополнительных веществ, которые дублируют друг друга, которые образуют между собой несколько контуров отрицательной обратной связи. Это на самом деле не избыточность, это механизм поддержания помехоустойчивости. Если нашего вентрализующего вещества, которое делает данную сторону эмбриона брюшной, по каким-то причинам – изменения среды, мутации, что-то еще – недостаточно, то через систему этих отрицательных обратных связей происходит саморегуляция. И синтез этого вещества, которого не хватает, увеличивается, и, таким образом, этот спинно-брюшной градиент остается стабильным. Он остается стабильным, даже если выбить из игры один-два-три самых, казалось бы, ключевых гена, остальные справляются. У эмбриона все равно получаются спинка и брюшко нормально. Чтобы получить такой эмбрион, как показано здесь, – это произошла полная деразализация, то есть у эмбриона вся поверхность стала как бы спинной стороной, вся стала превращаться в нервную пластинку. Вот чтобы добиться такого радикального сбоя, нужно вырубить не один, не два, не три, а больше генов ключевых – четыре-пять. То есть, опять же, кажущаяся избыточность на самом деле является средством повышения устойчивости к помехам. И благодаря вот такому стилю программирования этой программы развития онтогенез совершает чудесные вещи. Даже при самых грубых нарушениях на ранних стадиях развития он все равно как будто пытается выправиться и прийти к чему-то гармоничному и жизнеспособному. Казалось бы, грубейшее нарушение – неразошедшиеся близнецы, но вместо какого-то бесформенного нежизнеспособного комка клеток получается в целом жизнеспособные две сестры. Это нетривиальный факт на самом деле, это же нужно, чтобы кровеносная система вся была как-то соединена, чтобы позвоночники как-то срастались, не разваливались, чтобы пищеварительная система, два пищевода как-то объединялись в желудок, и это получается у программы онтогенеза. То есть это умная программа, то, что называют программисты умной программой. Умная программа – это программа, которая способна справиться с внештатными ситуациями, в том числе и такими, которые не были непосредственно предусмотрены программистом. Вот наша программа индивидуального развития как раз такая умная, справляется с разнообразными нештатными ситуациями. И для этого и нужна кажущаяся избыточность регуляции.

Или вот другой пример. Если разрезать бластулу – это очень ранняя стадия развития эмбрионального, такой шарик из клеток – лягушки, то из каждой половинки этого эмбриончика развивается не полголовастика, как можно было бы предположить, а целый головастик, но несколько меньшего размера. Целый головастик – потрясающая саморегуляция, исправляются даже грубейшие сбои. Таким образом, то, что отбор, как правило, создает адаптации не по минимуму, а с запасом, – это абсолютно нормально и ожидаемо, а возвращаясь к мозгу, понятно, что даже если в идеальных условиях с какой-то жизненной задачей может справиться и маленький мозг, то в неблагоприятных условиях – в состоянии стресса, опасности, спешки – нужен некий запас прочности, нужен более мощный вычислительный орган. Это второе соображение насчет устойчивости.

Третье соображение связано с половым отбором. Что такое половой отбор, боюсь, что у меня нет времени рассказывать. Это отбор, обусловленный конкуренцией особей не за выживание, борьбой с какими-то стихиями, а это отбор, обусловленный конкуренцией между особями за половых партнеров, упрощенно говоря. Половой отбор – это механизм, который в норме очень часто порождает всевозможные избыточные признаки, как, например, гигантские рога большерогого оленя или фантастическое оперение у павлина. Это типичное прямое следствие полового отбора. И есть теория, неплохо обоснованная, что в разрастании человеческого мозга в ходе антропогенеза важную роль сыграл половой отбор. То есть мы до сих пор при выборе брачного партнера весьма ценим качества, связанные с хорошо работающим развитым мозгом – это интеллект, чувство юмора, творческие способности, красноречие, за которые мы можем влюбиться в человека. Это показывает, что до сих пор эти критерии действуют, и у наших предков они наверняка тоже действовали. И это выгодно с точки зрения эволюции, потому что мозг – это очень хороший индикатор качества генов. Чтобы нормально развился мозг, должны правильно работать сотни, даже тысячи генов. То есть очень значительная часть генов генома проявляет себя в том, как у нас разовьется мозг. И вредные мутации, возникающие во множестве генов, проявятся с большой вероятностью в нашем интеллекте, в нашем поведении. Поэтому выбирать умных, талантливых партнеров себе в качестве супругов – это выгодная с эволюционной точки зрения стратегия, очень выигрышная, потому что вы так более-менее гарантируете, что вашим детям достанутся хорошие гены.

Еще одно соображение по поводу причин избыточности связано с тем, что главной движущей силой эволюции является, конечно, внутривидовая конкуренция, а не межвидовая конкуренция или конкуренция с какими-то абиотическими факторами среды, не приспособление к холоду, не умение колоть орехи, а конкуренция с сородичами. Эволюция основана на том, что одни особи справляются с какими-то задачами лучше, а другие особи в той же популяции справляются с этими же задачами хуже и поэтому и оставляют меньше потомства, поэтому и генов становится меньше. То есть, с точки зрения эволюции, важно не просто решить задачу, а решить ее лучше сородичей. И вот эта внутривидовая эволюционная конкуренция по отношению к развитию интеллекта может особенно обостриться у социальных животных, у которых на репродуктивный успех огромное влияние оказывает социальный статус. То есть может сложиться такое общество, в котором, чтобы оставить больше потомков, нужно иметь как можно более высокий авторитет или статус в обществе. Тогда у вас будет доступ к лучшим партнерам, ваши дети получат преимущества и так далее. И при определенных условиях для повышения социального статуса интеллект может оказаться более выгодным, чем физическая сила. У ближайших наших родственников, у человекообразных обезьян, очень важную роль в том, какое положение в иерархии займет данная особь, играет просто грубая физическая сила, у шимпанзе например. У нас есть некоторые косвенные основания предполагать, что у ранних гоминид как раз сложился социум с большим уровнем равенства и смены развитой вертикали власти, жесткой иерархии. И это как раз могло способствовать тому, что интеллект становился более выгодным для повышения социального статуса и, соответственно, для обеспечения репродуктивного успеха.

Теперь перейдем к историческому обзору, собственно, что происходило в эволюции нашей линии гоминид. Начальная точка отсчета состоит в том, что начиная примерно с шести-семи миллионов лет назад и вплоть до относительно недавнего времени – миллион с небольшим лет назад в Африке жила и процветала большая и разнообразная группа человекообразных обезьян, которые передвигались, как правило, на задних конечностях. Этой своей манерой передвижения они отличались от известных своих современных больших человекообразных обезьян, которые ходят по земле преимущественно на четырех конечностях, опираясь на костяшки пальцев или на кулак. Но эти двуногие обезьяны – наши предки – по размеру мозга изначально не отличались от шимпанзе современного и, скорее всего, не превосходили шимпанзе по своим умственным способностям. В последние 10–15 лет было сделано несколько замечательных, очень важных находок как раз этих древнейших гоминид, которые и показывают, что они передвигались, по-видимому, в основном на двух ногах, а мозг у них был вполне еще обезьяньего размера, еще не начал расти. Это были австралопитеки, несколько форм, нет возможности на них останавливаться, несколько этапов было этой эволюции, но мозг не рос, совершенствовались другие признаки.

Австралопитеки – это, собственно, те самые обезьяны, от которых непосредственно произошел род Homo, то есть люди. Тоже мозг был еще обезьяньего размера, хотя ходили они уже почти по-человечески, сохранились ископаемые следы в окаменевшем слое вулканического пепла в Танзании, где три австралопитека 3,5 миллиона лет назад прошли по этому пеплу, уходя от извергающегося вулкана, по-видимому, прошли совершенно человеческой походкой, вертикально, на двух ногах. Я сказал, что австралопитеки и другие более ранние гоминиды, по-видимому, не превосходили современных шимпанзе по своим умственным способностям и, по-видимому, они не делали ничего такого, чего не могли бы сделать, чего бы не делали современные шимпанзе, ничего особо сложного. Но в последнем утверждении появились сомнения, когда недавно были обнаружены косвенные признаки того, даже не косвенные, достаточно прямые признаки того, что уже 3,4 миллиона лет назад австралопитеки, возможно, пользовались острыми камнями для соскребания мяса с костей травоядных животных. Были найдены кости травоядных животных с царапинами от каменных орудий. Самих орудий не нашли. Если бы австралопитеки делали их систематически, то эти орудия были бы найдены обязательно, потому что орудия сохраняются гораздо лучше, чем кости. Может быть, эти австралопитеки еще не умели сами делать каменные орудия, а были в состоянии найти подходящий камень с острым краем естественного происхождения. Если уже так давно – 3,5 миллиона лет назад – австралопитеки занимались этим делом, то есть были падальщиками, находили туши крупных животных и острыми камнями соскребали остатки мяса с этих костей, то это уже поведение, несвойственное современным обезьянам, это уже более сложное. Может быть, это создавало какие-то предпосылки для развития мозга, но в те времена мозг еще не увеличивался, еще долго после этого мозг не увеличивался.

Это более-менее полное схематическое эволюционное дерево гоминид по современным представлениям. Где-то здесь общие предки человека и шимпанзе – вот пунктиром показана линия, ведущая к шимпанзе и бонобо. Ископаемые предки шимпанзе и бонобо не найдены, скорее всего, потому что они жили во влажных экваториальных лесах, где ничего не сохраняется по физико-химическим причинам. А наши предки гоминиды жили в открытой саванне, в особенности в районе Восточно-Африканского рифта, где часто извергается вулкан. Поэтому ископаемая летопись гоминид, нашей эволюционной линии, в отличие от линии предков шимпанзе, – она оставила много следов в ископаемой летописи, и у нас есть много костей, скелетов, черепов. Это ранние гоминиды, темные – это австралопитеки, здесь время идет по вертикали – от семи миллионов лет назад до современности.

Про австралопитеков мы коротенько сказали, и вот около 2,5 миллиона лет назад, примерно в это время происходило изменение климата, климат становился суше, площадь саванн расширялась, в общем, происходила существенная перестройка африканских экосистем. И в это время в эволюции австралопитеков наметились две новые тенденции. Попросту говоря, от обычных австралопитеков в разные стороны стали эволюционировать две линии их потомков. Одна линия – это парантропы. Это потомки австралопитеков, которые пошли по пути адаптации к грубой растительной пище, они тоже адаптировались к жизни в более или менее открытой местности в саванне, но у них стали развиваться мощные челюсти и зубы, чтобы жевать жесткие корни этой саванной растительности, то есть по пути растительноядной жизни в саванне пошли. Мозг у них толком увеличиваться так и не начал, оставался по-прежнему обезьяньего размера. А вторая линия потомков австралопитеков стала больше питаться, наоборот, мясом, тоже осваивала жизнь в саванне, но питалась мясом, а не грубыми корнями. И именно в этой линии начинается увеличение объема мозга, а челюсти и зубы, наоборот, начинают уменьшаться. И эта линия как раз и есть род Homo, род людей.

У парантропов огромные челюсти, мощные громадные зубы, один из черепов даже получил название неформальное – щелкунчик. И гребень на темени для прикрепления мощных жевательных мышц. Соответственно, появление этого гребня свидетельствует о мощном развитии жевательной мускулатуры. Во второй линии, которая пошла по пути уменьшения челюстей, и у нее началось увеличение мозга, – там все было наоборот. Переход от типичных австралопитеков к первым людям очень плавный, очень постепенный, там никакого четкого, качественного скачка нет, сколько ни искали, а искали антропологи очень тщательно. Все указывает на то, что в период от 2,5 до 1,8 миллиона лет назад в Южно-Восточной Африке жило довольно много разнообразных популяций таких продвинутых гоминид, продвинутых поздних австралопитеков или ранних Homo, которые подвергались сходному действию отбора, эволюционировали более-менее в одном направлении, но с разной скоростью. Разные части организма могли эволюционировать с разной скоростью. Какие-то из этих популяций, возможно, скрещивались друг с другом, какие-то нет, и подразделить их четко на еще обезьян, то есть австралопитеков и уже людей, то есть Homo, можно лишь чисто условно. Объективных критериев для такого разделения найти так и не удалось, несмотря на очень мощные усилия всего мирового антропологического сообщества. Граница размыта. И можно даже задать вопрос: а чего хотели антропологи? Почему они рассчитывали, что там должна быть четкая качественная грань? Это наш какой-то антропоцентризм. Мы считаем себя какими-то особенными, но наша эволюция шла так же, как идет в норме эволюция любого другого вида, постепенно. И это можно рассматривать как одно из сбывшихся предсказаний Дарвина. Дарвин вообще отличался тем, что выдвигал идеи на основе недостаточных фактов, выдвигал догадки, которые оказывались правильными, и это становилось ясным с последующим развитием науки, то есть интуиция у него была прекрасная. Дарвин буквально написал в своей книге о происхождении человека, а ведь это было написано, когда еще ни одной ископаемой гоминиды не было, ни одной косточки, никакого предка человека не было известно, это чистые фантазии Дарвина, и как он прекрасно угадал: "В ряду форм, незаметно переходящих одна в другую от какого-либо обезьянообразного существа до человека в современном состоянии, было бы невозможно указать, которой именно из этих форм следует дать наименование человека, но это вопрос весьма маловажный". Так вот, современные биологи уже полностью признали справедливость первой фразы о плавности перехода, но всю мудрость второй фразы многие биологи еще до сих пор не осознали.

Итак, первые Homo. Первые представители рода Homo, которые уже более-менее уверенно относятся именно к роду Homo, традиционно их объединяет вид Homo habilis (человек умелый). У этого вида впервые объем мозга средний стал немножечко больше, чем у современных шимпанзе и чем он был у австралопитеков, не намного больше, и очень большая изменчивость. На самом деле среди хабилисов есть черепа с объемом мозга таким же, как у австралопитеков, была всегда изменчивость. И у современных людей объем мозга варьируется очень сильно. Есть люди с мозгом в одну тысячу кубических сантиметров, есть люди с мозгом в две тысячи кубических сантиметров. И те и другие совершенно нормальные могут быть в интеллектуальном, психическом плане. Изменчивость всегда была большая, у хабилисов тоже. Но все же средний объем мозга у них уже был больше, чем у австралопитеков. То есть именно в этот момент начинается рост мозга. И возникает вопрос: почему именно у них? Почему именно в этот момент? Что такого было необычного в жизни этих самых хабилисов? Так вот, они стали делать как минимум две вещи, которые до них вроде бы наши предки никогда не делали, современные шимпанзе не делают. Первое – это систематическое употребление в пищу мяса крупных животных. Скорее всего, они были падальщиками, но они поставили это дело на поток. Они действительно добывали в саванне много этой падали, фрагменты туш крупных животных, может быть, убитых саблезубыми хищниками, которых тогда было много в Африке, они каким-то образом добывали фрагменты туш, притаскивали на какие-то свои стоянки, разделывали там при помощи каменных орудий и потребляли в пищу. Мясо стало играть важную роль в рационе. Это уже были не эпизодические случаи, а систематическое такое поведение. И вторая особенность – это производство каменных орудий. Тут уже начинается производство каменных орудий, целенаправленная работа с камнем. Это были очень примитивные орудия. Фактически просто брали две гальки и били друг об друга, пытаясь получить обломок с острым краем, вот, собственно, и все. И этим острым краем уже разделывали тушу. Это, кстати, очень серьезное подспорье. Были проведены такие опыты практические, когда антропологи сами с помощью такого каменного обломка разделывали тушу крупного животного. Было показано, что да, это делается и это гораздо быстрее, чем вы будете пытаться это сделать ногтями, зубами, разрывать как-то. Такой примитивный инструмент, как камень с острым краем, очень помогает в условиях бешеной конкуренции, которая, несомненно, происходила тогда в саванне за эти самые туши мертвых животных, потому что падальщиков много, тогда было еще больше. Были гигантские гиены и разные прочие неприятные твари, которые конкурировали с ранними людьми за этот ресурс. И надо было очень быстро отхапать кусок мяса и бежать с ним подальше, если вы хотели конкурировать с этой сворой падальщиков, а также с другими людьми, потому что между собой группы людей тоже должны были очень сильно конкурировать.

Соответственно, возникает предположение, что именно изготовление каменных орудий, это усложнившееся поведение стало стимулом для развития мозга, для его роста. Правда, здесь есть некоторая закавыка, которая состоит в том, что на самом деле самые древние каменные орудия, эти примитивные орудия, их называют орудиями олдувайского типа, по названию ущелья Олдувай, где они были найдены впервые вместе с костями Homo habilis. Вот самые древние оружия олдувайского типа на самом деле найдены не вместе со следами жизни Homo habilis, они найдены вместе с останками одного из поздних австралопитеков, жившего 2,5 миллиона лет назад. И там нет никаких указаний на то, что эти орудия были изготовлены кем-то другим. Судя по всему, действительно, именно эти австралопитеки, у которых мозг еще расти не начал, они уже делали каменные орудия. В таком случае возникает вопрос: почему австралопитеки уже делали каменные орудия, но мозг у них не рос? Почему тогда у людей стал расти?

Проводились также интересные эксперименты с обезьянами, с бонобо. Это гениальный представитель вида бонобо по имени Канзи. Про него очень много написано научных и популярных статей. Это обезьяний гений, он овладел речью человеческой достаточно хорошо. Его пытались научить делать олдувайские каменные орудия, ставились очень интересные эксперименты, я бы о них с удовольствием рассказал, но, к сожалению, времени нет. Поэтому просто резюме. Резюме состоит в том, что изготовление каменных орудий олдувайского типа, в принципе, находится в переделах возможного для современных наших ближайших родственников – шимпанзе и бонобо, но на пределе. Могут научиться, но это очень трудно для них. Трудовая гипотеза "труд сделал из обезьяны человека" имеет право на существование. Можно предположить, что действительно, изготовление каменных орудий было существенным фактором. И то, что там есть временной зазор, то есть орудия начались еще у австралопитеков, а мозг начал расти позже, только у хабилисов, – это как раз не проблема, потому что здесь имеется в виду, что было как раз то, о чем говорил Юрий Иосифович, – сопряженная эволюция генов и культуры. Меняется культура, меняется направленность отбора, только после этого меняются гены. Это называют еще эффектом Болдуина. Это не только у людей с культурой, такой эффект может быть и без культуры. Изменение среды, меняется поведение, изменившееся поведение меняет направленность отбора, постепенно закрепляются мутации, облегчающие такое поведение или облегчающие обучение такому поведению. То есть имеется в виду, что вот австралопитеки начали пользоваться каменными орудиями, такое поведение очень повышало их приспособленность, они получили доступ к богатому пищевому ресурсу. Это было очень полезно для них – научиться это делать. Но это было обезьянам, австралопитекам очень трудно поначалу, мозгов едва хватало. Они, может быть, учились этому полжизни. Может быть, не все особи в популяции справлялись с этой задачей. Может быть, только единицы, самые умные обладали этим тайным знанием. Но этого было достаточно, чтобы вся группа получила преимущества.

Сначала культурная традиция – изготовление каменных орудий. Аналогичные вещи есть у обезьян, которые умеют колоть орехи. Там тоже прекрасная история с этой культурой обезьян. Некоторые, но далеко не все группы шимпанзе владеют тайной, как расколоть крепкий орех при помощи камней. Это достаточно сложная технология для шимпанзе, и детеныши учатся у родителей несколько лет, это очень сложная задача для шимпанзе. Там нужно найти камень-наковальню, положить на него орех, найти еще один камень-молот, ногой поддерживать, чтобы не упал, и точным ударом молота по ореху его расколоть. Тремя предметами одновременно надо манипулировать – это на пределе способностей обезьяньего мозга, но тем не менее справляются, это у них культурная традиция. Наверное, изготовление каменных орудий для разделки туш тоже было такой культурной традицией сначала. Но культурная традиция, которая сохранялась достаточно долго, – она сама по себе меняла направленность отбора, потому что в этой ситуации больше потомков оставляли те, кто быстрее учился делать каменные орудия и разделывать туши, у кого ловчее это получалось. И вот именно эта ситуация постоянного присутствия данной культурной традиции в обществе и направляла отбор, она создавала отбор на способность быстрее учиться этому сложному поведению, делать его более эффективно.

Эффект Болдуина. Влияние культуры на эволюцию генов. Это совершенно дарвиновский механизм, просто сначала меняется поведение, это меняет направленность отбора, это уже меняет гены. Если так, то как раз мы и должны ожидать, что сначала должны были появиться каменные орудия и новое поведение, а потом, спустя 100–200 тысяч лет, это могло уже отразиться на морфологии, мог начать увеличиваться мозг. Это вполне дарвинистская гипотеза. Но эти более древние находки возрастом 3,4 миллиона лет, тоже с царапинами от каменных орудий, уже ставят под сомнение такую гипотезу, потому что тут уже тогда получается полтора миллиона лет между изменившимся поведением и началом роста мозга. Это уже, пожалуй, чересчур. Но все же находки подвергаются сомнениям, может быть, все-таки там не от каменных орудий, некоторые предполагают, что, может быть, это следы от зубов крокодила.

Так или иначе трудовые гипотезы имеют право на существование, хорошо, но это далеко не единственное объяснение. Другие возможные причины роста мозга – это развитие кооперации, потому что для этой конкурентной добычи падали в саванне, очевидно, была необходима очень высокая сплоченность коллектива. Конкуренция была бешеная. Эти люди, которые претендовали на этот ресурс, должны были стоять друг за друга горой, не предавать друг друга, поддерживать друг друга, не убегать с поля схватки, оставляя товарищей на растерзание, и так далее. Для этого нужны мозги.

Вот, собственно, факты. График, показывающий, как рос объем мозга в эволюции гоминид. Это данные Станислава Владимировича Дробышевского с кафедры антропологии биофака МГУ. Он собственноручно перемерил большую часть слепков этих черепов, мерил эти все объемы, так что эти данные самые свежие и надежные. Это у нас австралопитеки и парантропы. У них объем мозга в районе 400–500 кубических сантиметров и роста не было. Это ранние Homo, вот у них впервые мозг стал побольше, стал достигать 600–700 кубических сантиметров. Затем эти треугольнички – это Homo erectus, человек прямоходящий в широком смысле, у которого рост мозга продолжается. Эти звездочки – это гейдельбергские люди, а в самом конце уже интервал времени небольшой, поэтому все так сплюснулось, это уже терминальные представители человеческого рода – неандертальцы и мы, сапиенсы. Самое главное, что мы видим на этом графике, помимо того, что всегда был разброс, всегда была большая изменчивость, это нормально для данного морфологического признака, – наблюдался упорный рост среднего объема мозга, упорный подъем этого графика, причем даже с каким-то ускорением, близкий к экспоненциальному, может быть, росту подъем на протяжении двух миллионов лет. То есть это было не что-то разовое. Изменились условия, изменился отбор, изменился признак и новое стабильное состояние. Так бывает гораздо чаще в ходе эволюции. Здесь было не так. Здесь упорно продолжает признак двигаться в одном направлении – в сторону увеличения. Два миллиона лет – это серьезно, это странно. Это указывает на то, что были какие-то механизмы, делающие этот рост самоподдерживающимся. То есть увеличение мозга создавало предпосылки для дальнейшего увеличения мозга. Это был автокаталитический процесс. Там была положительная обратная связь, скорее всего. Просто уже с опытом приходит: когда мы в биологии, палеонтологии видим график такого рода – ищи положительную обратную связь. Скорее всего, это было так. Это последний, самый близкий к современности участок данного графика – неандертальцы, сапиенсы. На этом графике видно, что в последние 20–25 тысяч лет средний объем мозга у Homo sapience немножечко уменьшился. Эти две точки – данные по современным людям: мужчины и женщины. У современных людей средний объем мозга меньше, чем у верхнепалеолитических сапиенсов – кроманьонцев. Тоже интересная тема, почему мозг уменьшился в последние десятки тысячелетий.

Рост мозга у хабилисов более-менее пропорционально происходит, но все же не совсем. Некоторые авторы указывают на пропорциональное увеличение у хабилисов уже заднего участка лобной доли, в котором у современных людей находится моторный центр речи, так называемая зона Брока. Это вообще участок примоторной коры, который контролирует сложные движения рта, языка, гортани, а также и кистей рук, хватание заодно. То есть необязательно увеличение этого отдела говорит о том, что хабилисы уже умели разговаривать. Но это говорит о том, что нейрологический субстрат, который впоследствии будет использован для развития речи, развивался уже тогда. Скорее, это было связано как раз с каменными орудиями, более точный контроль хватательных движений кисти, можно так предположить.

Дальше уже на уровне ранних Homo происходит первая волна выселения гоминид за пределы Африки, не буду на этом останавливаться. Вот древнейшие находки гоминид за пределами Африки, найденные в Грузии. У этих так называемых грузинских людей, ранних представителей Homo erectus или поздних хабилисов, – там очень плавный переход, классификация неясна, первые признаки проявления альтруизма – забота о стариках, потому что один из черепов там принадлежит старой беззубой особи, которая долго жила еще после того, как лишилась всех зубов. А это значит, что ей помогали сородичи наверняка. Опять же, на этой стадии огромная изменчивость. Вот старая особь беззубая, которой помогали. Из пяти черепов, найденных в Грузии, возраст 1,8 миллиона лет назад, первые выходцы из Африки. У этой старой беззубой особи объем мозга 730 кубиков, это самый большой из пяти черепов, найденных там. А вот у этого мужчины всего 546 кубиков, как у гориллы примерно. И это одна популяция. И смотрите, как отличаются черепа. И этот имеет уже человеческий облик. Вы, не будучи антропологами, можете наверняка это увидеть, что это череп человеческий, а это череп животного, обезьяны. Но это были родственники, скорее всего, жили в одной популяции, просто такая изменчивость. У поздних эректусов мозг еще больше вырастает.
Что произошло в культурном, технологическом плане у эректусов по сравнению с хабилисами? У них появилась новая технология изготовления орудий – ашельская. То есть орудиям стали впервые придавать какую-то форму, потому-то олдувайские орудия – это любой обломок, был бы острый край у него. А вот ашельское типичное изделие – это двустороннее симметричное рубило с двумя режущими краями и с какой-то рукояткой. Это вещь симметричная, это вещь красивая, напоминающая по форме клык зверя. Изготовить такое рубило гораздо труднее, чем олдувайское. Изменилось, то есть усложнилось орудийное поведение у эректусов, это происходит около 1,7 миллиона лет назад. Это происходит в Африке, у африканских эректусов, там же, где зародилось человечество. И были проведены любопытные исследования, так называемая экспериментальная археология, это люди-археологи, которые сами учатся делать древние каменные орудия так же, теми же движениями, которыми предположительно делали их наши предки. После этого такой археолог сидит и делает либо олдувайское, либо ашельское каменное орудие, а работу его мозга регистрируют при помощи какого-нибудь метода, в данном случае позитронно-эмиссионная томография, определяют, какие отделы мозга должны активно работать при изготовлении более простых олдувайских орудий и более сложных ашельских орудий. Такие исследования показали, что переход к ашелю, возможно, был связан не только с развитием сенсомоторных функций мозга, то есть координации движения, но и некоторых высших когнитивных способностей, в том числе сознательного контроля сложных последовательных действий. Попросту говоря, чтобы сделать олдувайское орудие, не нужно особо ничего планировать, долби и все камнем о камень, а чтобы сделать ашельское орудие, нужно запланировать наперед сложную последовательность действий. Это уже совсем другая умственная процедура. И поэтому в изготовлении ашельских орудий оказываются задействованы такие отделы мозга, которые не работают, не активируются специфически при изготовлении олдувайских орудий, в том числе отделы, связанные с высшими когнитивными способностями.

Но кроме трудовых гипотез есть еще масса других. Ясно уже, что я не успею рассказать значительную часть этих теорий. Есть пищевые гипотезы, пожалуй, их я пропущу, связывающие рост мозга с тем, что эректусы стали есть еще больше мяса, а также с тем, что в какой-то момент люди начали готовить пищу на огне, это обеспечило больше калорий. Дело в том, что мозг – орган дорогой. Главное тут – не путать эти эволюционные пищевые гипотезы с ламаркизмом, с наследованием приобретенных признаков или с такой лысенковщиной, прямое влияние среды на морфологию. Речь не идет о том, что стали есть больше мяса и поэтому мозг вырос. Механизм немного более сложный, более тонкий. Мозг большой дает преимущество, потому что позволяет решать разные жизненные задачи более эффективно и быстро, но это имеет цену, за все нужно платить. Большеголовых детенышей трудно рожать – растет детская смертность, мозг потребляет очень много энергии, особенно во время развития ребенка. Вот когда ребенок растет, если мозг у него должен расти очень быстро, такому ребенку нужно больше, гораздо больше еды, гораздо больше калорий, кормить ребенка нужно лучше. Это нагрузка на родителей, иметь большой мозг – это дорого. Всегда, может быть, и хабилисам было выгодно, наверняка было бы выгодно иметь мозг побольше, но у хабилисов не было достаточного количества еды, они не могли добыть достаточное количество еды, что та цена, которую нужно платить за большой мозг, оказалась бы им по карману. А эректусы научились охотиться, по-видимому, уже на крупную добычу, мясо стало доступней, еда стала доступней, и эректусам уже было по карману рожать большеголовых детей. Соответственно, изменение рациона было не причиной, непосредственно вызвавшей рост мозга, а это было снятие ограничивающего фактора. Мозг хотел бы увеличиться, но дорого, и поэтому не мог. Вот эту дорогивзну уменьшили, и он подрос. А отбор на интеллект действовал и раньше, просто ему противодействовал отбор, действовавший в другую сторону из-за этой дороговизны, то есть мутации, увеличивавшие мозг, оказывались в итоге у хабилисов более вредными, а у эректусов те же самые мутации стали менее вредными, в суммарном зачете они оказались полезными, мозг подрос. Это про пищевые гипотезы, про освоение огня интересные вещи.

И последнее, что я, к сожалению, рассказать не успею, но вы это можете прочесть в двухтомнике "Эволюция человека", о котором я упоминал. Конечно, самый развивающийся круг гипотез, теорий, объясняющих рост человеческого мозга – это социально ориентированные гипотезы, которые связывают рост мозга с развитием общества, с развитием общественных отношений. Дело в том, что взаимодействие с сородичами – это самая сложная интеллектуальная задача, которая может стоять перед животным. Поскольку именно сородич, наверное, является самым сложным и труднопредсказуемым объектом из всех, на которые животное может хоть как-то повлиять, на чье поведение оно может повлиять. Для социального примата очень важно, очень сильно влияет на репродуктивный успех то, насколько хорошо он понимает чувства, настроения, мотивацию своих сородичей, тогда он может предвидеть их действия. И он может предвидеть: если я поступлю так-то, то вот тот на меня рассердится, может меня побить, лучше я этого делать не буду. Или наоборот: если я сделаю такой-то поступок, то вот тому высокопоставленному обезьяну это понравится, он меня заметит и будет меня поддерживать, это повысит мой социальный статус. Значит, я лучше так поступлю. Вот чтобы делать такие просчеты, нужно иметь в голове динамические модели психики других особей. И, по-видимому, именно это обстоятельство было на самом деле главным фактором роста мозга, но об этом как-нибудь в другой раз.

А сейчас на этом позвольте закончить, мое время истекло. Спасибо за внимание.