XXI. Эволюция

Общеизвестно, что человек построен по тому же общему типу или образцу, как и другие млекопитающие. …Мозг, важнейший из всех органов, следует тому же закону, как показали Гексли и другие анатомы. Бишоф, свидетель из враждебного лагеря, допускает, что каждой главной борозде и извилине в мозгу человека соответствует аналогичная ей в мозгу орангутана; но он прибавляет, что ни в одном периоде развития эти два мозга не сходятся вполне; полного согласования нельзя было и ожидать, иначе и душевные способности были бы одинаковы.

Чарлз Дарвин, 1871

XXI.1 Переговоры и увеличение мозга

Бигамия – это на одну жену больше, чем надо. Моногамия – тоже.

Оскар Уайлд (1854–1900)

Размеры нашего мозга и наш интеллект в ходе эволюции необычайно выросли. Интеллект – это умение разрешать проблемы, быстрота соображения, способность действовать целенаправленно, думать рационально и эффективно обращаться с внешней средой. Есть разные стороны интеллекта: языковые способности, логические, математические, пространственные, музыкальные, социальные и моторные, – коэффициент интеллекта (IQ) всего лишь несовершенное его мерило. Соотношение величины мозга и интеллекта никак не связано с абсолютной величиной мозга. При весе в 1,5 килограмма мозг человека является далеко не самым большим. Мозг кашалота весит 9 кг, мозг слона в среднем 4,8 кг. Мозг слонихи Алисы, которая жила в Луна-парке в Нью-Йорке, весил даже 6 кг. Но ни кит, ни слон не обладают таким интеллектом, как человек. Относительная величина мозга сравнительно с величиной тела явно соотносится с качеством мозга как машины, перерабатывающей информацию, что установил Дарвин еще в 1871 году и 100 лет спустя подсчитал Мишел Хофман.

Лучшим мерилом уровня эволюционного развития мозга является коэффициент энцефализации (EQ) – относительная масса мозговой ткани, превышающая массу, необходимую для управления телом. В этом отношении человек действительно занимает самое лучшее место. EQ прежде всего определяется развитием коры больших полушарий. Увеличение размеров нашего мозга в процессе эволюции было вызвано увеличением числа строительных элементов – клеток мозга (нейронов) и их контактов друг с другом. Хорошим мерилом уровня интеллекта является также число нейронов в коре больших полушарий. Нейроны в коре группируются в функциональные единства, которые, как колонки, лежат друг около друга и носят именно это название. Хотя кора головного мозга значительно увеличилась в ходе эволюции, диаметр колонок остался почти неизменным: около полумиллиметра. Это означает, что размеры коры в ходе эволюции увеличились за счет увеличения числа колонок. Поэтому одновременно возникла необходимость для коры больших полушарий образовывать складки. Всё это не изменило строительный план мозга, мозг человека и мозг других приматов различаются главным образом по величине. Благодаря эволюционному увеличению мозга резко увеличились его способности к обработке информации. Прогрессивное увеличение мозга в ходе эволюции протекало заодно с увеличением продолжительности беременности, более долгим периодом развития и обучения, большей продолжительностью жизни и сокращением числа отпрысков. На протяжении всего лишь 3 миллионов лет эволюции человека объем мозга более чем утроился, а продолжительность жизни удвоилась.

В течение ряда лет выдвигались различные гипотезы относительно эволюционного давления, которое могло повлиять на увеличение мозга. Увеличение мозга приматов предположительно было вызвано тем, что употребление орудий увеличивало доступ к пище и тем самым давало им эволюционное преимущество. В дальнейшем предположили, что наибольшим вкладом в развитие мозга приматов стали прежде всего сложные социальные отношения, – так называемая гипотеза Макиавелли. Отдельные индивиды должны были участвовать в выработке социальной стратегии, которая в дальней перспективе гарантировала лучшую выживаемость группы. И действительно, у приматов прослеживается явная связь между величиной мозга и величиной и сложностью группы. Жизнь в социальных группах возникла у приматов 52 миллиона лет тому назад. Когда они превратились из ночных животных в дневных, жить в группах стало более безопасно. Сложность жизни в группе в значительной степени определялась формированием пар и моногамией. И то и другое предъявляет высокие требования к мозгу: требуется тщательный выбор партнера, гарантирующий хорошее потомство; становятся необходимы сложные переговоры между партнерами. Сложность и интенсивность таких отношений, в чем мы все уже убедились на собственном опыте, вероятно, оказали сильное эволюционное воздействие на развитие более крупного мозга. Механизм моногамного выбора партнера у человека должен был сформироваться примерно 3,5 миллиона лет назад и в ходе эволюции доказал свое преимущество для защиты семьи, но продолжает оставаться немалой нагрузкой для нашего мозга.

XXI.2 Эволюция мозга

Мы, люди, существуем, потому что некая странная группа рыб отличалась своеобразной анатомией плавников, которые превратились в ноги наземных животных; потому что земля никогда полностью не замерзала в ледниковый период; потому что малочисленному и неприметному виду животных, возникшему в Африке четверть миллиона лет назад, удалось каким-то образом выжить. Возможно, мы и хотели бы услышать внеземное объяснение всего этого – но такового не существует.

Стивен Джей Гулд (1941–2002)

Наша отличительная особенность – фантастический мозг весом 1,5 кг, состоящий из примерно 100 миллиардов клеток, нейронов. Это в 15 раз превышает население земного шара. Каждая клетка мозга находится в контакте с 10 000 других мозговых клеток посредством высоко специализированных контактов – синапсов. Наш мозг содержит 100 000 км нервных волокон. Тем не менее основные свойства нервных клеток: принимать, направлять, обрабатывать и посылать импульсы – сами по себе не специфичны для нервной ткани. В принципе эти свойства также присущи и многим другим видам ткани живых организмов, даже одноклеточных. Это относится и к рудиментарным формам памяти и внимания. Но, как писал уже профессор К. У. Ариенс Капперс (1930), первый директор Института мозга в Амстердаме, нервная система, дифференцировавшаяся в ходе эволюции, значительно улучшила все эти функции. В то время как скорость передачи раздражения в других тканях, не принадлежащих к нервной системе, редко выходит за пределы 0,1 см/с, простейшая нервная клетка передает такой импульс со скоростью 0,1–0,5 м/с. Как показал профессор Капперс, наши нервные клетки могут передавать импульсы даже со скоростью 100 м/с. И это только одно из особых свойств нервных клеток, давшее громадное эволюционное преимущество.

Губки, самые примитивные животные, имеют лишь несколько видов клеток; у них нет ни специализированных органов, ни настоящей нервной системы. Но имеются предшественники нервных клеток, и в их ДНК присутствует почти полный комплект генов для построения белков на воспринимающей части синаптического контакта между нервными клетками (на постсинаптической мембране). Так в ходе эволюции, при всего лишь нескольких модификациях могла возникнуть совершенно новая функция передачи химических нейротрансмиттеров.

Примитивная нервная клетка возникла 650–543 миллиона лет назад, в прекамбрии. Кишечнополостные уже тогда обладали диффузной нервной системой с настоящими нейронами и синапсами. С самого начала эти нервные клетки использовали химические нейротрансмиттеры, постепенную молекулярную эволюцию которых можно проследить вплоть до близкородственных им химических нейротрансмиттеров нашего мозга. Излюбленным кишечнополостным при исследованиях является крошечный пресноводный полип гидра (hydra), состоящий всего из 100 000 клеток. У гидры уже имеются уплотнения нервной системы в голове и в подошве, что может рассматриваться как первое эволюционное образование для возникновения головного и спинного мозга. В нервной системе гидры присутствует химический нейротрансмиттер, напоминающий и наш вазопрессин, и наш окситоцин. Этот маленький белок, вырабатываемый нервными клетками как химический нейротрансмиттер, называют нейропептидом. У позвоночных животных ген этого нейропептида сначала удвоился, а затем в двух местах изменился. Так возникли два близких друг к другу, однако специализированных, нейропептида, вазопрессин и окситоцин, которые, среди прочих, лишь недавно стали предметом особого интереса как важнейшие нейротрансмиттеры нашего социального мозга (см. II.3, X.2). В соответствии с местом, где они вырабатываются, выделяются, и местом, где принимаются их сообщения, эти два нейротрансмиттера могут быть задействованы также в функции почек (см. VI.1), при родах и лактации (см. II.2, 3), ритмах дня и ночи (см. XXI.4), стрессе, влюбленности (см. V.3), эрекции (см. V.4), доверии, боли и ожирении (см. VI.5). В работах по Гидра-пептид-проекту в 2001 году уже было выделено 823 пептида и получены их химические характеристики. Среди них были также нейропептиды, которые затем были впервые найдены у позвоночных животных; пептид, активирующий образование головы гидры, был найден также в гипоталамусе, в плаценте и в опухолях мозга у человека. Химическое родство различных видов животных чрезвычайно велико. Первая в ходе эволюции группа нервных клеток в голове, которую можно охарактеризовать как начало головного мозга, головной ганглий, имеется у плоских червей. Постепенные, небольшие структурные и молекулярные изменения в процессе эволюции мозга ясно показывают, что нам следует весьма условно относиться к часто провозглашаемому уникальному месту человека в животном мире. Дарвин уже высказал это в книге The Descent of Man and Selection in Relation to Sex [Происхождение человека и половой отбор] (1871): «Я думаю, что никто не сомневается в том, что значительно большая величина мозга человека по отношению к величине его тела, в сравнении с гориллой и орангутаном, непосредственно связана с его более высокими умственными способностями. <…> С другой стороны, никто не думает, что интеллект двух животных или двух людей можно точно определить, измерив объем их черепа». Совершенно точно: величина нашего мозга очень важный, но, конечно, не единственный фактор, определяющий наши умственные способности. Небольшие молекулярные различия также имеют большие последствия.