Тайны мозга - Каплан Александр Яковлевич

Около 74 тысяч лет назад произошел один из самых драматических геологических катаклизмов в истории человечества — извержение мощнейшего вулкана Тоба в Индонезии. Это было самое мощное вулканическое извержение за последние два миллиона лет. Оно в 20–30 раз превышало объем извержения Тамборы (тоже в Индонезии) в 1815 году — самого мощного извержения за последние пять тысяч лет. Тучи пепла закрыли Солнце, на Земле наступила настоящая «ядерная зима». Погибла почти вся популяция людей, плохо приспособленная к холодам в силу своего уже привычного пещерного существования в теплых краях.

По расчетам ученых, в нескольких ареалах на Земле на то время оставалось не более двух-пяти тысяч особей Гомо сапиенс, как сейчас тигров всех видов. По-видимому, на то время это была интеллектуальная элита человечества. Сумев выдержать все невзгоды, эта ничтожная часть популяции Гомо сапиенс спустя 45 тысяч лет назад уже многократно умножившись, лавиной распространилась по всей Евразии, от Испании до Чукотки, а потом, спустя 20 тысяч лет, по Беринговому перешейку перешла и в Америку. Это уже были люди с мозгом современного человека.

Новое наступление ледников уже не застало человечество врасплох. Представители Гомо сапиенс спокойно дождались нового потепления и за последние 15 тысяч лет к настоящему времени образовали популяцию почти в восемь миллиардов человек. В настоящее время на Земле каждый день рождается почти 400 тысяч человек и уходит их жизни около 150 тысяч.

Ученые, конечно, все еще дискутируют, подхватывает ли биологическая эволюция современного человека в части совершенствования функций мозга.

В своей книге «Эволюция человека» известный палеонтолог заведующий кафедрой биологической эволюции биологического факультета МГУ им. Μ.В. Ломоносова науки доктор биологических наук профессор Александр Владимирович Марков пишет о том, что каждый из людей вследствие мутаций появляется на свет с минимум 100 новыми свойствами клеток и систем организма. Поскольку это все случайные мутации или ошибки копирования, то в суперсложном организме, где все процессы очень тонко подогнаны друг к другу, — почти любые случайные изменения в геноме оказываются вредными и зачастую гибельными для организма. Редко какая мутация и соответствующее ей новое свойство организма могут оказаться хотя бы «слабополезными». Представим, например, что у кого-нибудь конкретного человека в результате мутации появился бы признак, способствующий несколько лучшей памяти или чуть более точному логическому мышлению. В принципе, этого достаточно, чтобы в ходе эволюции этот признак закрепился в геноме и даже усилился в череде поколений. Но для этого нужен направленный отбор — это означает, что особей с улучшенным признаком должно становиться в популяции все больше и больше.

Это возможно только в том случае, пишет Александр Владимирович, если с этим новым признаком одновременно появится связанный с ним еще один признак, дающий, к примеру, большую плодовитость этим особям! Ведь сами по себе немного улучшенные память или логика либо любое другое качество интеллекта в наше время не будут способствовать репродуктивному успеху носителя этого гена, то есть увеличению числа копий этого гена в популяции.

С чем тогда работать естественному отбору? Новый признак, не будучи выделенным вектором отбора, в конце концов, либо сотрется в генетической памяти популяции, либо, ничему не мешая, тихо будет ждать счастливого случая, когда он все же будет востребован.

Между тем может оказаться, что вместе с этим позитивным признаком появляется сцепленный с ним признак, дающий, наоборот, меньшую плодовитость. Александр Марков приводит пример такой тенденции. Исландские ученые изучили «генетическую перепись» 110 тысяч коренных жителей своей страны, родившихся между 1910 и 1975 годами, и обнаружили, что люди с генетической предрасположенностью к получению образования оставляют меньше потомства, даже если они по каким-то причинам это образование не получили.

— То есть не только наличие образования как такового снижает количество детей, но и сами «образовательные» гены, резюмирует Александр Марков.

Очевидно, что при таком сочетании генов предрасположенность к образованию будет постепенно исчезать, по крайней мере в популяции исландцев. Расчеты исследователей показали, что в среднем за столетие популяция «поглупеет» на 3.

— Все говорит о том, что эволюция сейчас работает против нас, — говорит Александр Марков.

Трудно сказать, возможно, биологическая эволюция человека все-таки продолжается в позитивном направлении, но в виде скрытого до поры до времени накопления разнообразия таких «тихих» генов, которые подхватываются отбором на крутых поворотах истории человечества.

Если бы не разница в размерах мозга у человека и шимпанзе, то по общему строению мозга несведущему в анатомии человеку их почти невозможно было бы различить.

— Это, конечно, было бы очень просто, если бы мы посмотрели на мозг и увидели, что такой-то «кусок» мозга человека совершенно отличается от «куска» мозга примата, — рассуждает профессор Филипп Хайтович. — Но, к сожалению, такого отдела нет. Если мы посмотрим на мозг человека с точки зрения анатомии, то мы не увидим абсолютно никакой разницы между ним и мозгом шимпанзе. Конечно, есть минимальные отличия в размерах, то есть некоторые части немножко больше, немножко меньше. Но никаких принципиальных отличий мы не видим.

Но почему же с момента развилки эволюционных траекторий их предки так и остались человекообразными обезьянами, а наши — стали людьми? Что же это за удивительное качество мозга, которое не обнаруживается анатомическими методами, но которое поставило человека вне конкуренции во всем животным царством в природе?

Это очень высокая динамичность и пластичность связей между нервными клетками — способность мозга очень быстро, в считаные минуты, перестраивать схемы связей между нервными клетками для формирования и закрепления в этих схемах все новых и новых полезных навыков, нужных впечатлений, а главное — для фиксирования в этих схемах новых знаний.

При слишком низкой пластичности нервной системы и невысокой ее сложности, например, как у насекомых, имеющиеся у них полезные схемы поведения при той или иной комбинации внешних условий или в конкретной ситуации, как правило, оттачивались многие миллионы лет и постепенно закрепились в геноме как программа развития определенной архитектоники нервных связей. Как если бы на фабрике микроэлектроники сохраняли бы зарекомендовавшие себя микросхемы. Этого было вполне достаточно для прочного освоения насекомыми никем не занятых экологических ниш, а микросхемами — соответствующих рынков сбыта. Видимо, поэтому эволюция насекомых пошла не в направлении увеличения сложности мозга, а по пути разнообразия их формы и соответствующих схем соединения уже имеющихся в мозгу нейронов. Потому, наверное, насекомых великое разнообразие — почти миллион видов. Этим объясняется и очень низкая способность насекомых к обучению, практически все их поведение построено на врожденных навыках, то есть на инстинктах.

У шимпанзе, умнейшей из современных обезьян, мозг, конечно, намного более пластичен, чем у насекомых и многих других представителей животного царства. Однако, несмотря на всю свою сообразительность, мозг шимпанзе сильно уступают человеческому мозгу не только в размерах, но и в широте изменчивости от особи к особи.

Интересное исследование на эту тему опубликовали 2016 году ученые из университета Джорджа Вашингтона. Они впервые сравнили, насколько чаще наследуются признаки структуры и размеров мозга у шимпанзе по сравнению с Homo sapiens. Ученые взяли 206 образцов мозга обезьян и 217 — мозга человека, причем каждый в своей группе был близким родственником других, но в группе людей были исключительно пары близнецов обоего типа: с идентичными и разными геномами. Эта семейственность в выборке нужна была ученым для того, чтобы оценить, насколько велико влияние наследственности на изучаемые показатели мозга.