Рекламный блок.

http://polit.ru/article/2012/08/23/ss20_markov/

Александр Марков
Фото: Наташа Четверикова / Полит.ру
Наука

Для чего нужен мозг

Наука 2.0 с Александром Марковым


Александр Владимирович Марков, российский биолог, палеонтолог рассказал Борису Долгину и Анатолию Кузичеву о мозге шимпанзе и человека, пристрастиях самок и тайном протоколе СМИ в передаче «Наука 2.0» совместном проекте информационно-аналитического портала «Полит.ру» и радиостанции «Вести FM». Это не прямая речь гостя передачи, а краткое содержание, пересказанное редакцией «Полит.ру».

В результате недавних исследований была собрана большая база данных наблюдений за разными популяциями орангутанов, и у них выявлены определенные поведенческие различия в манере поведения, образа жизни. Там нет конкретных примеров. Делается вывод, что поведенческие различия между коллективами орангутанов нельзя объяснить ни генетикой, ни различиями условий среды, в которой они живут. Из этого, в свою очередь, делается вывод, что это различия чисто культурные, связанные с социальным обучением и культурной преемственностью. Это значит, что у орангутанов есть в каком то смысле культура блок сведений, знаний о том, как хорошо, как выгодно или просто как положено себя вести. И эти поведенческие различия передаются путем обучения.

Самый основной вывод работы, что у гоминидов (человекообразных обезъян) есть культура, есть культурное наследование.
Такая передача информации, культурная эволюция, не является абсолютно новым. Обычно такое знание складывается из множества (десятков сотен) работ, исследований, фактов. Могу предположить, что такие представления существовали всегда, еще до того, как начала зарождаться наука. Это вещи достаточно очевидные разные популяции животных имеют свои характерные поведенческие особенности.

Под культурой мы понимаем поведенческие различия между группами, которые нельзя объяснить ни генами, ни различными условиями среды. Конкретный, хорошо изученный пример: у некоторых популяций шимпанзе в Африке есть навык раскалывания орехов камнями. Далеко не все группы шимпанзе владеют этой тайной. В одной такой популяции орехи колют при помощи одного камня: ищут естественную наковальню в виде выхода скальных пород или крепкого древесного корня, кладут на нее орех и бьют сверху камнем. Детеныши учатся этому поведению у взрослых и обучение происходит успешно практически всегда.

В другой популяции ту же самую задачу раскалывания ореха выполняют другим способом берут камень еще один, подбирают подходящий камень, иногда подпирают клинышком, чтобы не шаталась наковальня, и уже на эту искусственно подготовленную наковальню кладут орех и бьют сверху другим камнем. Получается более сложная процедура, и в этой второй популяции некоторый процент или пятая часть обезьян оказываются неспособны научиться такому сложному действию.

И если детеныш лет до 5 не научился колоть орехи, он уже потом не научится.
Всю жизнь будет смотреть, как его соплеменники ловко колют орехи, но он не понимает, что нужно сразу три предмета совместить. Не хватает мозгов. У четверти примерно шимпанзе не хватает мозгов, чтобы работать одновременно с тремя предметами: наковальня, орех и молоток. Он может сделать наковальню, положить орех и бьет по нему рукой. Если они придумают более простой способ, когда не нужно так напрягать умственный способности да, а более сложный способ у них не приживется, потому что у них мозг слишком маленький, они не могут столько информации одновременно держать в голове.

Считается, что у человека есть свойство, которое называется объем кратковременной рабочей памяти. В памяти есть примерно семь регистров, плюс минус два. А у тех шимпанзе, о которых шла речь, максимально три, поэтому работать с тремя предметами, идеями одновременно это для шимпанзе предел.

В рамках социума детеныши учатся у взрослых, и полученные навыки передаются. Это могут быть полезные навыки, как например, описанные способы раскалывания орехов у шимпанзе. Это могут быть какие-то бесполезные, случайные навыки. Например, в одной только популяции замечено, что молодые шимпанзе, преимущественно девочки, играют в деревяшки как в куклы: носят их с собой, играют с ними и вообще обращаются с ними так же, как матери-обезьяны со своими детенышами. Был зафиксирован один случай, когда молодой самец, мальчик-шимпанзе, сделал гнездо для своей палочки положил ее туда спать. И такое поведение есть только в одной группе шимпанзе, другие этим не занимаются, поэтому понятно, что это такой культурный феномен: кто-то начал и потом дети другу у друга перенимали это поведение методом подражания.

Увеличение мозга человека

Люди отличаются от своих ближайших родственников, других человекообразных обезьян, тем, что у нас мозг примерно в три раза больше, чем у шимпанзе.

Увеличение мозга в эволюции наших предков началось чуть больше 2 млн. лет назад и проходило оно не быстро, в несколько этапов.
Первыми гоминидами, у которых объем мозга стал несколько превышать объем, характерный для австралопитеков и современных шимпанзе, был Homo habilis, человек умелый. Причем у них, так же как и у современных людей, по-видимому, была большАя изменчивость по объему мозга - от 1000 до 2000 и даже больше кубических сантиметров в пределах нормы. Так у хабилисов были особи с мозгом не больше, чем у австралопитека,а были особи с мозгом существенно больше.

Следующий этап увеличения мозга 1.9-1.6 млн. лет назад. Это уже следующий вид рода Нomo - Homo erectus, человек прямоходящий, то, что раньше называлось питекантропами. По формальным номенклатурным причинам название считается уже неадекватным. Второй этап увеличения мозга происходит примерно одновременно с появлением более сложных орудий, которым уже преднамеренно придавали определенную форму.

Затем мозг еще увеличился у поздних эректусов и ранних так называемых гейдельбергских людей в очень широком смысле (Homo heidelbergensis), это следующий этап эволюционного движения в сторону человека.

И наконец, максимального объема мозг достигает у классических неандертальцев (период от 100 до 40 тыс. лет назад) и у их близких родственников наших прямых предков, сапиенсов (Homo sapiens), конца среднего - начала верхнего палеолита. Примерно 40 тыс. лет назад мозг у наших предков был по объему примерно такой же как у неандертальцев, живших одновременно с ними, и это был максимум.

Трудовая теория

Примерно два миллиона лет потихоньку шло увеличение мозга.

Это был такой тренд, и, значит, были какие-то особые причины.
На этот счет есть много моделей, разработок, гипотез, фактов. Например, трудовая теория: самое начало увеличения мозга приблизительно совпадает со временем появления первых каменных орудий. Можно было предположить, что здесь есть прямая связь: начали делать каменные орудия, и преимущество стали получать более мозговитые особи, у которых лучше получалось делать эти каменные орудия. И они стали оставлять больше потомства.

Но недавние открытия археологов показывают: во-первых, нашли свидетельство использования каменных орудий, или, по крайней мере, острых камней, еще на 800 тыс. лет раньше, когда еще не было Homo habilis, а были только австралопитеки. Во-вторых, найдены кости крупных травоядных с явными царапинами, оставленные острыми камнями, а в Восточной Африке жили тогда только афарские австралопитеки (Аustralopithecus afarensis), больше некому было оставить эти царапины. Значит уже они могли находить туши мертвых животных или остатки пиршеств каких-то хищников и при помощи острых камней соскребать с костей остатки мяса и раскалывать кости для извлечения мозга.

То есть, это сложное поведение было уже давным-давно, задолго до того, как начал увеличиваться мозг.
Такой навык, как соскребать острым камнем мясо с кости или разбивать кость, чтобы добывать мозг, находятся в пределах возможного обезьян, таких как шимпанзе.

Кроме того, есть несколько находок древнейших каменных орудий возраста 2,5 млн. лет или чуть поменьше, найденных вместе с костями двух видов австралопитеков Australopithecus ghari и Australopithecus sediba. Никаких других гоминид там по близости не видно, а каменные орудия есть, поэтому возникли обоснованные предположения, что поздние австралопитеки, еще имея вполне обезьяний по своему объему мозг, делали каменные орудия. Одних каменных орудий недостаточно, чтобы полностью объяснить, почему начал увеличиваться мозг.

Мозг - орган очень дорогой, потребляет колоссальное количество калорий.
Если у вас увеличивается мозг в процессе эволюции, вам нужно больше пищи. А это плохо с точки зрения отбора: где-то надо добывать эту пищу, и поэтому отбор, как правило, на мозгах пытается сэкономить и увеличение не идет так быстро и легко, как казалось бы должно. Кроме того, у прямоходящих обезьян, которыми были наши предки австралопитеки, большой мозг вызывает огромные трудности при рождении ребенка с большой головой - смертность при родах, погибают и дети, и матери. Все знают, что до появления современной медицины, антисептиков, даже в историческое время была высокая смертность при родах. Значит, отбор действует на уменьшение головы. Из этого следует, что

если мозг начал увеличиваться, значит, он давал очень важные преимущества.
Преимущества были более существенны, чем издержки.

Как вообще выглядят связи между причинами и следствием в живой природе: никогда не бывает абсолютных, 100% корреляций. Все, что угодно, от чего угодно в биологии, у вас никогда не будет 100% корреляции. Несколько утрирую: ни одно следствие не вызывается только одной причиной. Любая причина определяет только какую-то часть вариабельности по состоянию этого следствия. На интеллект влияет куча всяких причин. В том числе, размер мозга. Размер мозга положительно коррелирует с интеллектом, это точная корреляция, она не объясняет всю вариабельность по интеллекту, но солидную ее часть.

Если у нас в результате накопления мутаций начинают рождаться дети с более крупным мозгом, то с большой вероятностью в среднем эти дети будут умнее. Несмотря на то, что у Анатоля Франца был мозг как у Homo ereсtus, это не противоречит. Из этого лишь следует, что

умственные способности определяются не только объемом мозга, но и многими другими причинами.
Подавляющее большинство гениев имеют мозг намного больше среднего, единичные случаи гении с маленьким мозгом. Ни для чего другого мозг увеличиваться не мог. Если бы это был какое-то сексуально привлекательные признак (большая голова), то начали бы кости черепа разрастаться. А тут мозг, дорогущая ткань. Так что это, конечно, нужно было для умственных способностей.

Социальная теория

Из многих теорий увеличения мозга человека мне ближе всего две: социальная, связанная с социальными, внутригрупповыми и межгрупповыми отношениями, вторая связанная с половым отбором.

Поздние австралопитеки и ранние Homo заняли экологическую нишу активных, агрессивных падальщиков в саванне. В то время климат в Африке стал более засушливым, площадь лесов сократилась, саванн увеличилась. Саванны очень высокопродуктивные, хотя и сухие экосистемы: там пасутся гигантские стада крупных травоядных. За этими стадами идут крупные, страшные хищники, в те времена несколько видов крупных саблезубых кошек, крупные гиены, мощные хищники, и за ними также бредет свита падальщиков, птицы, питающиеся падалью.

Когда какое-то крупное травоядное забивают, в одном месте получается очень много мяса, складывается агрессивно-конкурентная ситуация. Из-за особенностей зубного аппарата саблезубые кошки не могли как следует обглодать свою добычу. Есть предположение, что они вообще только мягкие внутренности могли есть, у них была специализация, чтобы продрать шкуру травоядного. Может быть, они только вспарывали живот, выедали мягкие внутренности и бросали все. Тогда наступало время падальщиков. По-видимому, каменные орудия, отщепы с острыми краем нужны были, чтобы шкуру разрезать, расчленить тушу, отрезать от нее кусок и сразу бежать в укромное место. Тот, кто мог быстрее это сделать, оказывался в выигрыше получал очень много высококалорийной пищи в конкуренции с другими падальщиками.

В этой ситуации для наших предков, ранних Homo, очень важны были слаженные действия коллектива, чтобы отогнать конкурентов - гиен, грифов, других ранних гоминид. Для этого группы должны быть большие, организованные и сплоченные, не как у шимпанзе: если ситуация становится угрожающей для атакующей стороны, они все разбегаются. Шимпанзе, как правило, нападают только в случае решающего численного превосходства. Для обостренной конкуренции за туши крупных травоядных в саванне нужен был более высокий уровень кооперации в группе. И конечно группы гоминид должны были конкурировать друг с другом это еще и острая межгрупповая конкуренция. Для этого должны были складываться какие-то узы братства у людей внутри группы. Из данных биологии известно, что

личные взаимоотношения между особями самый ресурсоемкий вид интеллектуальной деятельности. Именно для этого нужны мозги.
Это самая сложная задача.

Если вам нужно расколоть орех это простая физическая задача, у нее есть окончательное оптимальное решение, вы можете его найти и успокоиться. А если речь идет о поддержании эффективных, правильных взаимоотношений с соплеменниками, каждый из которых имеет такой же мозг, как вы, и внутри этого коллектива складывается борьба за доминирование и т. д., это как ловить себя за хвост.

Здесь возникает ситуация, у которой нет эволюционно стабильного окончательного решения. Если у вас возникла мутация, ваш мозг стал побольше, вы взялись придумывать какие-то более сложные, хитрые приемы, манеру поведения для того, чтобы расположить к себе своих соплеменников, манипулировать ими, получить доступ к более высокоавторитетным самцам, поднять свой авторитет, в нужный момент сплотить коллектив, повести всех на опасное дело. Вы получили преимущества, оставили больше потомков, значит ваши гены более крупного головного мозга через несколько десятков поколений у всей популяции, и ваши потомки уже такие, как все. И так далее,

начинается гонка вооружений внутри популяции.
Гипотеза полового отбора

Вторая гипотеза увеличения мозга человека связана с половым отбором. Еще Дарвин предложил теорию полового отбора, его книга называется «Происхождение человека и половой отбор». Дарвин связывал происхождение человека с половым отбором несколько иначе, чем это делают современники. Со времен Дарвина теория полового отбора сильно развилась. Современники Дарвина ее не приняли вообще. В викторианскую эпоху теория казалась неправдоподобной по причине своей неприличности. Она предполагала, например, активный выбор самками самцов. Но как же может дама активно заниматься выбором? Это невозможно. Потом Дарвин не придумал убедительного объяснения, почему те или иные предпочтения у дамы возьмутся. Дарвин думал, что может быть это какое-то общее свойство зрительного восприятия для всех животных: что нам кажется красивым, то и по умолчанию многим другим животным тоже.

Следующий важный шаг сделал Рональд Фишер, великий теоретик первой половины 20 века: женские предпочтения это такой признак, как и мужские украшения, которые тоже зависят от генов и должны эволюционировать по тем же самым правилам. Самке будет казаться красивым то, пристрастие к чему оказалось адаптивно выгодным для ее прародительниц. То есть, если самка выбирает самца с таким-то признаком, то благодаря этому оставляет более здоровое потомство. Это потомство унаследует вкус этой самки и это закрепится. Если она выбирает неудачно меньше потомства, меньше дочерей, этот признак ужасен.

Красота - в значительной мере - наше чувство прекрасного, это такое видоизмененное, выработанное в ходе эволюции предпочтение признаков, свидетельствующих о хорошем здоровье, генах избранника или избранницы.

Трудовую гипотезу нельзя сбрасывать со счетов. Все эти факторы влияют, цепляются и усиливают друг за друга. Если мозг сначала увеличился по какому-то комплексу причин, у Нomo erectus он уже достиг такого размера, при котором можно задуматься о более совершенных каменных орудиях. И может быть в этот момент качество каменного орудия, красота твоего каменного ножа уже стала работать как индикатор приспособленности.

Те, у которых был самый красивый, самый симметричный каменный нож, уже могли получать авторитет в обществе.
Вообще-то каменный нож для разделки крупных травоядных может иметь практически любую форму был бы у него режущий край и острый кончик, чтобы протыкать. Все остальное не имеет значения, тем не менее практически с самого начала эректусы пытаются придать своим каменным ручным рубилам симметричные, треугольные очертания. Это отдаленно по форме напоминает клык крупного хищника, только не искривленный, а прямой. Зачем здесь симметричность непонятно, есть гипотеза, что может быть эти ручные рубила служили индикатором приспособленности и в том числе поддерживались половым отбором, поскольку свидетельствовали о мастерстве охотника.

Наука и СМИ

Я закончил биологический факультет МГУ, кафедру зоологии беспозвоночных. Занимался сначала систематикой, эволюцией одной конкретной группы животных. Потом стал работать в Палеонтологическом институте, занимался динамикой разнообразия. Сейчас постепенно во всем мире создаются большие базы данных по ископаемым организмам, по их распространению в пространстве и времени. Соответственно, эти данные можно обрабатывать: строить количественные модели, искать взаимосвязи между разными параметрами скорость появления, вымирания, географического расселения, увеличение, сокращение ареала всевозможные процессы, влияющие на изменения биоразнообразия в пространстве и времени. Последние 10 лет стал заниматься популяризацией науки.

Поэтому приглашения оставляют у меня впечатление случайного, хаотического выбора тем. Очень часто приглашают вообще на что-то такое, о чем я слыхом не слыхивал. Не знаю, какие у медиа представления об эволюции и переднем крае науки. Мое впечатление, что там в основном какие-то модные веяния. Идеи вдруг входят в моду: почему снижается рождаемость, вдруг кто-то из журналистов узнает, что запахи влияют на выбор брачного партнера или что молекулы в мозге влияют на наше половое поведение или про какие-то гены и все начинают записывать и снимать. По-моему, это просто среди журналистов распространяются какие-то отрывочные, случайные фрагменты информации, и тогда они быстро входят в моду и все начинают снимать, чтобы не ударить в грязь лицом.

У нас почти нет нормальных передач. До встречи с вами мне казалось, что наши средства массовой информации подписали какой-то тайный протокол, по которому они обязаны поддерживать необходимый уровень идиотизма в своих программах, и те, кто занижает этот уровень, немедленно просто уничтожаются, закрываются, выгоняются, оставляются без работы.

Почитал я все это... и мысли такие... есть ли у некоторых украинцев (я не хочу показывать пальцем, сами догадаетесь...) культура и/или культурное наследование?