Животные, одним из которых являемся и мы, каждый божий день сталкиваются с последствиями нашего главного недостатка – с неспособностью к фотосинтезу. Из-за отсутствия необходимых для этого генов мы не можем непосредственно поглощать углерод из атмосферного воздуха и фиксировать его в своих тканях с небольшой помощью солнечного света. Для выживания нам, животным, приходится есть другие живые организмы, будь то животные, растения или грибы, и преобразовывать их вещества в наши.

Так же как машины работают на бензине и не могут сдвинуться с места с пустым бензобаком, наши организмы работают на поразительно похожих на бензин органических соединениях, которые мы расщепляем, используем энергию их связей в митохондриях, а затем перераспределяем энергию в другие отделы клетки. Разница, однако, заключается в том, что хотя мы начинаем сильно волноваться, если бак почти пуст, а до ближайшей АЗС с десяток километров, нам не приходится заботиться о том, когда мы найдем что-нибудь поесть, чтобы снабдить энергией организм. Мы озабочены тем, что нам нравится из еды и, может быть, тем, где бы нам поесть. Однако те из нас, кто живет в крупных городах, считают само собой разумеющимся, что еда доступна нам всегда, по первому требованию.

Однако в дикой природе, откуда вышли наши предки, получение еды было вовсе не гарантировано; ее поиск отнимал много сил и времени – так много, что сам процесс получил особое наименование – «Кормодобыча». Хотя в современном доме «кормодобыча», как правило, сводится к походу на кухню к холодильнику или шкафу, откуда мы берем пригоршню чипсов или пару-тройку печений, чтобы получить 150 килокалорий, добывание этих же калорий в диком лесу может занять больше часа, к тому же и сам поиск требует немалых затрат энергии.

На самом деле, учитывая разные размеры рта, поедание тех же 150 килокалорий в дикой природе может занять больше одной минуты. Например, мышь сможет одолеть печенье, содержащее 50 килокалорий, за одну минуту, а человек за то же время проглотит три печенья. Как мы видели в главе 9, обладание большим числом нейронов требует и больше энергии для поддержания их жизнедеятельности, что, в принципе, требует и больше времени на добывание пищи.

Однако это только в принципе. Большее число нейронов образует больший по размеру головной мозг, при этом тело растет еще быстрее. Несмотря на то что большие тела требуют больше энергии в сутки, такие тела, как правило, обладают и большей пастью, а это означает, что такое животное за один час может съесть больше пищи, чем животное более мелкое, возможно, даже больше, чем требуется. Но растет ли потребление калорий достаточно быстро для того, чтобы удовлетворить растущую потребность в энергии, или потребности более крупного тела делают его в конечном счете слишком дорогостоящим?

Причина моего внезапно вспыхнувшего интереса к приему пищи, который кажется весьма далеким от вопроса о том, как устроен мозг, заключается в моем открытии того, как дорогостоящие в энергетическом плане нейроны – а я подозревала, что высокая энергетическая стоимость мозга приматов в частности, – при плотности их упаковки могут объяснить, почему у горилл мозг намного меньше, чем можно было ожидать при их громадном теле.

Вот что, если коротко, я заподозрила после этого, а теперь могу подтвердить полученными данными. Причина, почему людей долго считали особенными – аутсайдерами в сравнении с другими животными вообще и с приматами в частности, – заключается в том, что за среднюю норму принимали мозг крупных человекообразных обезьян, хотя на самом деле аутсайдерами являются именно они, а не мы. В сравнении со всеми другими видами приматов, по которым у нас есть данные о массе тела и числе нейронов в головном мозге, человек и крупные человекообразные обезьяны обладают типичным, крупным мозгом по числу нейронов и их распределению по мозговым структурам. Но если речь идет о размерах тела, то здесь на фоне других приматов выделяются крупные человекообразные обезьяны, а не мы: в то время как люди со своим соотношением между массой тела и числом нейронов находятся там, где должен находиться типичный примат, гориллы и орангутаны обладают мозгом, который слишком мал для массы их тела.

Проблема теперь заключается в том, чтобы найти объяснение тому, что заставило больших человекообразных обезьян отказаться от свойств, которые мы делим с другими приматами. Теперь, когда мы знаем, что энергетическая стоимость мозга приматов высока для его объема в сравнении с неприматами, потому что в единице объема их мозга упаковано чрезвычайно большое число нейронов, и у меня появилось подозрение, что большие узконосые обезьяны стали аутсайдерами в отношении размера мозга, потому что просто не смогли позволить себе содержать большой мозг, соответствующий размеру их тел. Выдержать такую двойную нагрузку метаболизм живого существа не в состоянии.

Является ли животное жизнеспособным с точки зрения энергетического баланса, зависит от того, может ли оно потреблять достаточно калорий для удовлетворения потребностей тела и мозга. Мне захотелось проверить мою идею о том, что ограниченное количество доступных калорий вынудило крупных человекообразных обезьян пойти на сделку: увеличить массу тела в обмен на уменьшение массы головного мозга. На одну чашу математических весов я положила количество калорий, которое могут получить различные виды животных – для начала приматы – из своего суточного рациона, а на другую чашу число калорий, необходимое для поддержания различных комбинаций массы тела и числа нейронов. Мне хотелось выяснить, существует ли предел того, как много нейронов и при какой массе тела может позволить себе примат, и в чем заключается этот предел, потому что если станет ясно, что таким пределом окажется триллион нейронов при массе в несколько тонн, то такой предел, конечно, не имеет ни малейшего физиологического смысла.

Суточное потребление энергии организмом можно измерить или, по крайней мере, оценить в килокалориях по правилу Клейбера: 70 × (масса тела в кг)^0,75, как было сказано в главе 9. Поскольку мы знали массу тела ряда приматов, то могли легко оценить у них суточное потребление энергии. Что же касается вычисления суточного потребления энергии мозгом, то здесь мы располагали показателем 6 ккал в сутки на миллиард нейронов, который можно использовать для оценки энергетических потребностей мозга макака, бабуина и человека, откуда мы предположили, что это правило можно распространить и на других приматов.

У нас, правда, не было данных о том, сколько энергии в килокалориях получают приматы из добытого ими корма в час в условиях дикой природы. Но эти данные можно было найти в научной литературе, в статьях приматологов, наблюдавших жизнь, поведение и питание приматов в естественных условиях. Все, что нам надо было сделать, – это найти данные и адекватно их осмыслить.

Поиск необходимых данных был осуществлен работавшей в моей лаборатории выпускницей Кариной Фонсека-Азеведо, которая до этого работала у нас, исследуя вариабельность клеточного состава головного мозга у мышей, но потом перешла в другую лабораторию. Но, посетив однажды обсуждение, на котором я предположила, что утверждение о том, что люди являются аутсайдерами в сравнении с высшими обезьянами, является ложным и что справедливо обратное – это они, а не мы аутсайдеры, Карина решила вновь присоединиться к нам и выразила желание заняться поиском необходимых данных.

Она прекрасно справилась с делом, собрав данные о числе часов, которое приматы разных видов тратят в природе на добывание и поедание пищи. Первый вопрос заключался в следующем: как изменяется потребление калорий с изменением массы тела; могут ли крупные приматы получать больше килокалорий в час, чем мелкие, как мы интуитивно предполагали изначально? Развивается ли способность потреблять больше калорий быстрее, чем потребность организма в калориях, – в таком случае не существует энергетических ограничений для увеличения массы тела – или медленнее – тогда приматы в какой-то момент должны упереться в стену, потеряв способность к дальнейшему росту массы тела и его размеров?

Мы рассудили, что число часов, которое различные приматы тратят в природе, добывая корм и питаясь, должно быть достаточно для покрытия ежедневной потребности в калориях. Если они потребляют калорий больше, чем им требуется, то взрослые приматы должны быть склонны к ожирению, но этого никто не наблюдал – как правило, дикие приматы отличаются стройностью и поджаростью. Если бы они потребляли меньше калорий, то страдали бы истощением, чего также не наблюдают у здоровых диких приматов. Отсюда мы могли рассудить, что дикие приматы за время, которое они тратят на добычу пищи и еду, получают количество калорий, в точности соответствующее их энергетическим потребностям. Теперь мы могли разделить общую суточную потребность в калориях на время, затрачиваемое приматами каждого вида на поиск и потребление пищи, чтобы получить число калорий, которое они получают за один час добывания и потребления пищи.

Карина обнаружила, что это число, скорость потребления калорий, варьировало в диапазоне от 9–10 килокалорий в час у мелких обезьян, таких как мармозетка или ночная обезьяна, до 202 килокалорий в час у орангутана и 335 килокалорий в час у гориллы. Как показано на рис. 10.1, имеет место положительная корреляция между массой тела и часовым потреблением калорий, как, собственно, мы и ожидали: более крупные приматы поглощают больше килокалорий за один час добывания и поедания пищи. Есть определенное преимущество в обладании большой пастью.

Еще мы обнаружили, что часовое поглощение калорий приматами в дикой природе изменяется по закону степенной функции с показателем 0,53, то есть с меньшим, чем 0,75 – показатель функции, согласно которой изменяется энергетическая стоимость организма с увеличением массы тела. Это означало, что часовая энергетическая стоимость более крупных приматов возрастает быстрее с увеличением массы, чем способность получать калории в течение того же часа, что, в свою очередь, означало, что существует определенный предел, ограничивающий увеличение массы тела приматов.

Но это касалось только часовых показателей, и теоретически всегда была возможность добывания пищи и питания в течение более долгого времени, если не удавалось добыть необходимую энергию в течение одного часа. Действительно, Карина выяснила, что время поиска и потребления пищи в течение суток увеличивалось от в среднем двух часов среди мелких приматов до 7 часов у орангутанов и до 8 часов у горилл, как показано на рис. 10.2.

Практически, однако, в сутках всего 24 часа, и число часов, которое примат может провести за поиском и поглощением пищи, ограничивается потребностью во сне, а это 8–9 часов в сутки – это еще одно свойство, которым мы похожи на остальных приматов. Орангутаны имеют возможность добывать пищу и есть не более 8–9 часов в сутки, и это то время, какое они посвящают поискам, когда еды становится мало. И в этой ситуации они теряют вес во время сухого сезона, а это указывает на то, что им следовало бы посвящать поиску еды еще большее время, чтобы получить дополнительные калории, но они не могут этого сделать. Было подтверждено документированными наблюдениями, что гориллы могут тратить на поиск еды до 10 часов в сутки, но такое бывает при недостатке корма, и тратить столько времени на еду и ее поиск гориллы ежедневно и регулярно неспособны.

Приняв 8 часов за предел времени, в течение которого примат может добывать и потреблять пищу, мы положили на одну чашу весов суточное потребление калорий, рассчитанное для приматов, питающихся в течение 8 часов в сутки, в зависимости от массы их тела, а на другую чашу суточную энергетическую стоимость приматов с той же массой. Максимальную массу тела, которую может позволить себе примат, добывающий и потребляющий пищу в течение 8 часов, мы получили из уравнения, связывающего потребление энергии с энергетической стоимостью, чтобы определить, при каких условиях поглощенная энергия равняется ее расходу, и нашли, что это происходит при массе тела около 120 кг. То, что эта масса тела не является чрезмерной и типична для доминантного самца гориллы, имеет очень большое значение: есть предел массы тела, положенный доступностью калорий, и гориллы живут почти у самого этого предела. Становясь больше, доминантный самец вынужден прилагать больше усилий для поиска пищи, но есть и еще одно обстоятельство: альфа-самец отнимает пищу у более слабых членов стада, так что в конечном счете большая масса окупается.