Поумнение
Да, многие homo sapiens до сих пор отвергают идею о том, что они произошли от обезьян, и на заре своего существования не гуляли по Эдему, а инстинктивно сражались с другими животными за территории, пищу и воду. Однако, у ученых на этот счет другое мнение, и, вероятно, уже вскоре мы сможем с точностью определить, когда и почему человек стал умнее своих сородичей-приматов.
В частности, эту тему исследуют физиологи из Австралии и Южной Африки, которые недавно изобрели новый метод определения уровня интеллекта древних людей.
Недавно группа ученых из Университета Аделаиды в Австралии и Университета Витватерсранда в Южной Африке опубликовала исследование о церебральном кровотоке у современных обезьян и разных видов австралопитеков. Детали этой работы описал ее ведущий автор, профессор физиологии из австралийского университета Роджер С. Сеймур в своей колонке на The Conversation.
Ученый объясняет, что ранее антропологи определяли уровень интеллекта приматов согласно размерам останков их черепа, которые находили археологи.
«Это не безосновательное предположение: для живых приматов количество нервных клеток в мозге почти пропорционально объему мозга… Человеческий мозг содержит более 80 миллиардов нейронов и до 1000 триллионов синапсов. Хотя он занимает всего 2% тела, мозг потребляет около 20% энергии в состоянии покоя», — пишет Сеймур.
В основном эта энергия нужна для того, чтобы создавать нейрохимические вещества, которые позволяют синапсам передавать информацию между нейронами. Основываясь на этом, ученые из Австралии и Южной Африки предположили, что уровень интеллекта приматов можно измерять не только по размеру черепа, но и по количеству энергии, которая необходима для обмена веществ в мозге.
Естественными источниками поставки энергии в мозг являются потоки крови, которые несут жизненно важный для синапсов и нейронов кислород. К примеру, мозгу взрослого человека нужно около 750 миллилитров крови каждую минуту, или чуть более 10 миллилитров каждую секунду. Это около 15% от того количества крови, которое сердце производит в целом.
«В связи с этим, мы можем рассматривать мозг как довольно энергоемкий суперкомпьютер. Чем больше мощность компьютера — тем больше энергии ему нужно для работы, и тем больше должны быть его электрические кабели питания. То же самое и с мозгом: чем выше когнитивная функция, тем выше скорость метаболизма, тем больше кровоток и тем больше артерии, которые поставляют кровь», — объясняет автор нового исследования.
Ученые пришли к выводу, что интеллектуальные способности первобытных людей напрямую зависели от размера кровеносных сосудов, которые поставляют кислород в мозг. В данном случае — внутренних сонных артерий, которые проходят через специальные отверстия в самом центре черепа. Соответственно, чем большим был диаметр этих отверстий — тем больше кислорода поступало в мозг приматов, обеспечивая работу нейронов и синапсов.
Физиологи проанализировали отверстия для внутренних сонных артерий в останках черепов 96 современных больших человекообразных обезьян, включая шимпанзе, орангутангов и горилл. Позже исследователи сравнили эти данные с более старыми останками черепов 11 гоминин, — (гоминины - подсемейство семейства гоминид, человекоподобных обезьян, среди которых выделяют австралопитеков, кениапитеков и парантропов, которые жили около 3 млн лет назад).
Мозг шимпанзе и орангутангов вмещал примерно 350 миллилитров крови, в то время как у горилл и австралопитеков этот показатель составлял 0,5 литра. Тем не менее, исследование показало, что в черепе шимпанзе гораздо большие отверстия для внутренних сонных артерий, — в половину больше, чем у гориллы, и на одну треть больше, чем у орангутанга.
Новые данные позволяют ученым предположить, что обезьяны могут иметь более высокий уровень интеллекта, чем прямоходящие австралопитеки, которые обладают антропогенными чертами. Хотя, до сих пор принято считать, что с точки зрения умственных способностей австралопитек находится между человеком и обезьяной.
Авторы исследования также определили, что размер мозга приматов увеличивается пропорционально с потоками крови в череп, которые необходимы для обмена веществ. У других животных, включая млекопитающих, ускорение обмена веществ не так заметно с ростом разных органов.
«Между ардипитеками, которые жили примерно 4,4 млн лет назад, и Homo sapiens (которые появились в последние несколько сотен тысяч лет — ред.) мозг вырос почти в пять раз, но скорость кровотока выросла более чем в девять раз. Это указывает на то, что каждый грамм вещества мозга начал потреблять почти вдвое больше энергии, очевидно, из-за большей синаптической активности и обработки информации», — пишет профессор Роджер С. Сеймур.
Согласно этим данным, самый стремительный скачок в интеллекте произошел в промежутке между развитием человека умелого (Homo habilis) и раннего человека прямоходящего (Homo erectus), — тогда примерно за пару сотен тысяч лет скорость потоков крови во внутренней сонной артерии приматов выросла в полтора раза. В последующие два миллиона лет этот показатель увеличился еще в два раза, что и привело к появлению человека разумного.
Как оказалось, главные изменения в мозгах обезьян и человека произошли не из-за появления новых генов, а из-за того, что в процессе эволюции появилось больше времени для их работы, — то есть увеличился показатель экспрессии. Экспрессия генов — это процесс, во время которого наследственная информация гена формирует рибонуклеиновую кислоту и белок.
Материал написан рыхло и несколько бестолково. Но он содержит две полезных идеи.
Во-первых, что эффективность мозга можно определять не только и даже не столько по его размеру, как по его энергопотреблению - более мощный мозг сходной структуры должен потреблять больше энергии, а значит получать большее кровоснабжение - мысль важная и заслуживающая дальнейшего изучения.
И второе - не новое но нуждающееся в напоминании - эволюция гоминин шло не столько по пути различных кодировок белков, сколько по пути изменения регуляторных генов, в частности по пути регуляции длительности и интенсивности экспрессии важных элементов генома.