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

Самые крупные человекообразные обезьяны, таким образом, не могут просто увеличить ежесуточное время сбора и поедания пищи: в этом отношении они достигли максимума и не могут тратить на еду больше часов, а значит, они достигли максимума в суточном потреблении калорий. Примат не может одновременно иметь очень большое тело и очень большое число нейронов: либо мозг, либо мышцы – и, похоже, крупные человекообразные обезьяны «выбрали» мышцы.

Но, конечно, эволюция не допускает «свободного выбора». Механизм действия естественного отбора можно оценить только ретроспективно, если данный признак доказал свое преимущество перед другими признаками в течение смены множества поколений. Последний общий предок человека, шимпанзе, бонобо, гориллы и орангутана жил предположительно около 16 миллионов лет назад. Масса его тела неизвестна, но, судя по ископаемым остаткам гоминид, которые появились позже, это был примат среднего размера, приблизительно как шимпанзе, а мозг этого существа, судя по размерам черепа, содержал около 30 миллиардов нейронов, то есть приблизительно столько, сколько у гориллы или орангутана. С тех пор те виды, которые остались четвероногими и дали начало современным крупным человекообразным обезьянам, вкладывали все избыточные калории, потребленные в течение суток, в рост тел. Передвигающиеся с помощью передних конечностей обезьяны по анатомическим причинам не очень подвижны, и большие размеры давали преимущество в социальном статусе, а значит, в доступе к пище и другим привилегиям. Определенно, что эти животные имели бы еще больше преимуществ, если бы обладали еще большим числом нейронов, что, без сомнения, снабдило бы их большими когнитивными способностями, что явно повысило бы их выживаемость в столкновениях с тяготами и опасностями повседневной жизни. Но, как показывают приведенные выше числа, выход за пределы кривых жизнеспособности (рис. 10.3) был бы весьма рискованным, угрожая видам голодом и даже вымиранием. Поскольку индивидуальный мозг всегда использует фиксированное количество энергии, независимо от того, голодает остальной организм или нет, постольку обладание чрезмерным количеством нейронов создает для вида уязвимость, если он живет на пределе возможностей, создаваемых практически максимально возможным потреблением калорий.

Но для наших ставших двуногими и весьма мобильными предков-австралопитеков, которые около 4 миллионов лет назад отделились от ветви, давшей потом начало шимпанзе и бонобо, вкладывание килокалорий, собранных в течение дня, в большее число мозговых нейронов при худощавом и легком теле оказалось весьма выигрышной стратегией. Как именно произошел этот выбор, в ходе которого предки крупных обезьян выбрали мышцы, предпочтя их мозгу, а предки людей выбрали мозг, предпочтя его мышцам, можно только гадать. Однако ясным становится то, что, учитывая энергетические потребности и доступность энергии, иметь одновременно большой мозг и сильные массивные мышцы попросту невозможно.

11. Возблагодарим кулинарию за наши нейроны

Обычно мы не думаем о себе как о животных и еще меньше думаем о нашей ограниченности (полагая, что единственное, чего мы не умеем, так это летать на крыльях). Но мы тем не менее приматы, и наше сравнение с другими приматами в смысле потребности в энергии может пролить свет на нашу эволюционную историю. Дело в том, что если гориллы и орангутаны живут на пределе возможного в плане числа нейронов при их массе тела, которую могут себе позволить приматы при данном потреблении калорий, то нас вообще не должно быть на свете.

Дело в том, что 86 миллиардов нейронов и 70 кг массы тела, согласно нашим оценкам, требуют более 9 часов непрерывного сбора и поедания пищи от типичного примата с нашей массой тела со средним приемом около 200 килокалорий в час[217]. Очевидно, что мы не тратим 9 часов в день на добывание и поедание пищи. Действительно, типичный городской человек просто не в состоянии тратить девять часов на еду каждый день, впрочем, этого не делали, как выясняется, и наши предки.

Учитывая, что нас вроде не должно быть, но при этом мы живем и здравствуем, возникает сложный вопрос: как наши предки ухитрились позволить себе растущее число нейронов, в результате чего появились современные люди? Как показано на рис. 11.1, одним из наиболее ярких признаков и самым замечательным аспектом человеческой эволюции стало то, что мозг представителей рода Homo увеличился очень сильно и очень быстро: масса мозга практически утроилась всего за полтора миллиона лет, и это при том, что мозг наших близких родичей – крупных человекообразных обезьян – стагнировал и остался прежним до наших дней. Можно сказать, взглянув на это дело в более широкой перспективе, что потребовалось 50 миллионов лет для того, чтобы мозг увеличился от размеров мозга мелкого лемура до размеров мозга гориллы (рост на 29 миллиардов нейронов), но всего полтора миллиона лет для того, чтобы добавить к мозгу еще 57 миллиардов, то есть почти вдвое больше, причем только в роде Homo. В сравнении с другими крупными узконосыми обезьянами наша эволюционная история на самом деле выглядит исключительной: какая-то странность сделала нас единственными в своем роде.

Рис. 11.1. Быстрое увеличение массы мозга в линии рода Homo в течение последних полутора миллионов лет; однако такого роста не наблюдают в линиях, приведших к появлению современных крупных человекообразных обезьян

Просто обеспечение энергией, достаточной для утроения числа нейронов в головном мозге представителей рода Homo, согласно нашим и другим работам[218], потребовало бы 9 или 10 часов очень эффективного добывания и поглощения пищи в сутки при типичной для примата диете, например диете крупных человекообразных обезьян, но крупные приматы на такой подвиг неспособны. Гориллы и орангутаны теряют в весе, когда питаются в течение 7,5 часа в сутки в засушливый период, когда становится мало плодов. Наши предки недолго бы протянули, если бы им приходилось тратить на добывание пищи два дополнительных часа в сутки просто для поддержания базовой жизнедеятельности. Но если бы наши предки не могли извлекать достаточно питательных веществ из своего рациона, то мы просто не появились бы на свет. Чем бы ни было то, что своим изменением позволило мозгу Homo, и только Homo, так быстро увеличиться в размере, оно было чем-то таким, что отменило данное энергетическое ограничение.

Больше калорий за меньшее время

Есть четыре способа обойти энергетическое ограничение для числа нейронов головного мозга: 1) уменьшить размеры тела; 2) уменьшить энергетическую стоимость головного мозга; 3) увеличить потребление калорий, тратя больше времени на добывание и поедание пищи в течение суток; и 4) каким-то образом увеличить количество энергии, извлекаемой из данного объема пищи, как при радикальном изменении пищевого рациона.