Читать книгу "Мозг. Такой ли он особенный? - Сюзана Херкулано-Хузел"

Различия в правилах нейронного шкалирования для мозговой коры и мозжечка между грызунами и приматами имеют весьма интересное следствие для эволюции разнообразия в строении мозга у разных групп видов. Впервые мы можем предположить, что те события, которые привели к расхождению приматов и грызунов, происшедших от какого-то общего предка, включали в себя не только положение глаз (фронтальное у приматов и латеральное у грызунов) и строение кончиков пальцев (ногти у приматов и когти у грызунов), но и изменение в плане строения мозговой коры и мозжечка. Большие аллометрические показатели степени для этих структур у грызунов позволяют предположить, что корковые и мозжечковые нейроны в среднем стали больше у грызунов, чем у приматов, притом, что они стали и более многочисленными (больше в этом контексте означает не только увеличение клеточных тел, но и большую длину дендритов и аксонов, как мы увидим ниже). Напротив, линейная зависимость увеличения массы коры и мозжечка у приматов по мере роста числа нейронов указывает на то, что средний размер нейрона у них остается стабильным. Какие бы изменения ни приводили к расхождению между грызунами и приматами, они (изменения) должны включать изменения в генах и других механизмах, контролирующих размеры клеток.

Рис. 4.6. Остальная часть мозга, в отличие от мозговой коры и мозжечка, как представляется поначалу, весьма сходным образом прибавляет массу в зависимости от увеличения числа нейронов у грызунов и у приматов. Линии графика, которые наилучшим образом описывают массу остальных частей мозга как функцию числа нейронов, согласуются с разными значениями показателя степени (у грызунов +1,6, а у приматов +1,1). Несмотря, однако, на то, что номинально кривые отличаются друг от друга, мы видим значительное перекрывание между грызунами и приматами

Обнаружение того, что мозговая кора и мозжечок грызунов и приматов следуют разным правилам нейронного шкалирования, имеет очень большое значение. Оно показало, что популярное допущение о том, что сравнение размеров мозга животных разных таксономических групп может дать информацию о числе в них нейронов и, таким образом, позволит судить о когнитивных способностях, оказалось попросту неверным. Мозги одного размера могут содержать разительно отличающиеся числа нейронов – по крайней мере, это так в отношении грызунов и приматов.

Разница в правилах нейронного шкалирования ничего, однако, не говорит нам о том, являлся ли мозг последнего общего предка грызунов и приматов (1) построенным подобно мозгу грызуна, а мозг приматов развился из него; (2) построенным подобно мозгу примата, а мозг грызуна развился из него; или (3) построенным совершенно отличным образом, развивался согласно другим правилам нейронного шкалирования, а не тем, которым подчиняются мозги современных грызунов и приматов, а мозг этих отрядов развился из того, оригинального мозга общего предка. С другой стороны, общность правил нейронного шкалирования для остальных отделов головного мозга грызунов и приматов говорит о вероятной возможности того, что остальные части мозга последнего общего предка двух таксонов был устроен так же, как у современных животных этих групп, то есть по намного более экономичному принципу, чем тот, который предусматривал бы независимую конвергенцию для достижения одинаковых правил нейронного шкалирования в остальных частях головного мозга, хотя, конечно, и такой сценарий тоже возможен.

Есть, однако, и один простой выход из этого затруднительного положения. Если бы мы могли определить правила нейронного шкалирования, приложимые к мозговой коре, мозжечку и остальным отделам головного мозга других групп животных – от африканских зверей (афротериев) до парнокопытных, – то есть для млекопитающих, отстоящих друг от друга дальше, чем достаточно близкородственные грызуны и приматы, то мы, вероятно, смогли бы определить, какая из упомянутых возможностей наиболее вероятна.

Помимо грызунов и приматов

Ныне живущие грызуны и приматы – достаточно близкие родственники, приблизительно в той же степени, в какой мы являемся родственниками нашим двоюродным братьям и сестрам. Дело не в том, что приматы произошли от грызунов или мы произошли от наших кузенов (последнее невозможно, особенно если мы одного возраста), а в том, что грызуны и приматы произошли от какого-то одного общего для них предка. В случае нас и наших кузенов таким общим предком может быть бабушка или дедушка, которых уже, быть может, нет в живых, но по устным рассказам и по метрическим книгам мы можем узнать, какими они были, когда жили и здравствовали. В случае грызунов и приматов общий предок, от которого произошли только эти два таксона, жил приблизительно 95 миллионов лет тому назад[74].

Генеалогическое родство с предками, жившими и вымершими так давно, можно установить с помощью некоторых современных и не очень современных методов. Независимо от того, какие методы привлекаются для решения этой задачи – радиометрическое датирование, секвенирование нуклеиновых кислот или белков или даже старомодное сравнение морфологических характеристик, – все полученные данные приходится анализировать математическим анализом «кладистики», задачей которой является определение, какая группа видов (клада) происходит от данного общего предка, а какая – нет. Конечно, данные, полученные в ходе кладистического анализа, не всегда согласуются между собой; различия в результатах могут быть обусловлены особенностями какого-то конкретного вида, генов и сравниваемого белка, разницей в частоте мутаций – и это всего несколько из возможных причин. Генеалогическое древо ныне живущего вида продолжает развиваться, изменяясь, когда появляется новое свидетельство, бросающее вызов старым интерпретациям данных и предполагающее новое теоретическое объяснение эволюции вида.

Тем не менее неоспорим тот факт, что виды, живущие сегодня на Земле, населяли ее не всегда, так же как и то, что некогда на нашей планете жили виды, которых сегодня нет. Скелеты существ, принадлежащих к виду современного человека, имеют возраст максимум 200 тысяч лет; с другой стороны, трилобиты процветали в период между 540 и 250 миллионов лет назад, но их остатки не находят ни в предшествующих, ни в более поздних отложениях. То же самое касается и динозавров: их остатки находят в породах, возраст которых оценивают в 230 миллионов лет, но не старше. Динозавры исчезли 65 миллионов лет назад, когда в полуостров Юкатан врезался крупный метеорит или комета[75]. С тех пор никто и никогда не видел живого динозавра, хотя на них очень похожи современные ящерицы и крокодилы. Жизнь – во всяком случае, в том виде, в каком она сохранилась в ископаемых остатках, – со временем развивалась, эволюционировала, ибо слово «эволюция», собственно, означает всего лишь «изменение». Таким образом, эволюция не теория – это неоспоримый факт: жизнь изменилась с течением времени. С другой стороны, теориями являются соображения о том, как происходили эти изменения, посредством каких механизмов, какими исторически прослеживаемыми путями.