Читать книгу "Невероятная случайность бытия. Эволюция и рождение человека - Элис Робертс"

В человеческом кишечнике нет ничего уникального

В принципе, человеческий кишечник мало отличается от кишечника других млекопитающих, особенно всеядных, которые едят все подряд – от мяса до растительной пищи. Я помню, как впервые вскрыла живот собаки на кафедре анатомии Бристольского университета, где иногда читала лекции студентам-ветеринарам и медикам. Я была поражена тем, насколько кишки собаки похожи на кишки человека, которые были лучше мне знакомы. Кишечник собаки немного короче человеческого, но в остальном ничем от него не отличается. Самым длинным кишечником отличаются вегетарианцы класса млекопитающих – у них он, кроме того, отличается и сложным устройством. Таким животным нужно большое пространство в полости пищеварительного тракта – большие бродильные чаны, – где можно переварить невообразимую смесь пережеванных листьев и бактерий, чтобы извлечь максимум питательных веществ из такой скудной диеты. У некоторых травоядных этот бродильный чан расположен в переднем отделе пищеварительного тракта, например в многокамерном желудке коровы. У других животных основное переваривание происходит в кишечнике. Например, у лошадей это громадная слепая кишка – гигантский, похожий на толстую сигару мешок, находящийся у основания толстого кишечника в нижней части живота и простирающийся вверх, до грудины. У нас, людей, нет ни многокамерного желудка, ни массивной слепой кишки; на самом деле структура, которую велеречиво называют слепой кишкой, – это всего лишь короткое начало толстого кишечника, ничем не напоминающее длинную кишку других травоядных животных. Эквивалентной, или гомологичной, структурой у людей является аппендикс, который у нас представляет собой узкую трубку, содержащую скопления иммунных клеток, но аппендикс слишком мал для того, чтобы играть заметную роль именно в пищеварении, то есть в ферментации растительной пищи. Наши кишки – это кишки всеядного животного, которые мы унаследовали от наших обезьяньих предков, чья диета содержала нечто более питательное, нежели траву и листья, а именно плоды.

Однако, несмотря на то что человеческие кишки могут напоминать кишки любой плодоядной обезьяны, ученые уже давно высказали мысль о том, что между нами и обезьянами есть большая, причем значимая разница, которая сыграла выдающуюся роль в эволюции человека. Эта разница заключается не в каких-то особенностях строения кишечника, но скорее касается его относительного размера. Представляется, что кишечник человека мал в сравнении с размерами его тела. В 1990-х это наблюдение связали с тем, что у человека очень велики относительные размеры головного мозга, и в результате родилась «гипотеза дорогой ткани».

Нет никакого сомнения в том, что у человека необычайно велик размер головного мозга и что наш большой мозг явился залогом успешности нашего биологического вида. Все наши выдающиеся способности, включающие способности ладить и сотрудничать друг с другом, создавать высокую культуру, должно быть, напрямую зависят от огромного органа, расположенного в наших головах. Тем не менее это очень требовательный и капризный орган. Мозг использует громадное количество энергии, до 20 % ее суточного потребления, притом что его вес составляет всего 2 % от веса человеческого тела. Представляется, что нашим предкам пришлось искать способ расплачиваться за эту «дорогую ткань», расположенную в черепе, – либо увеличением потребления энергии, либо за счет энергосбережения.

Если бы наши предки или мы с вами сегодня платили за мозг увеличением потребления энергии, то наш организм отличался бы более высокими показателями энергетического обмена, чем у других животных, и это можно было бы легко выяснить с помощью обычного обследования. В среднем у человека, весящего 65 кг, мозг весит 1,3 кг, а это на целый килограмм больше, чем можно было бы ожидать у животного с таким же весом и размером. В среднем энергетический обмен человеческого тела характеризуется потреблением одного ватта на один килограмм веса тела. При этом ткань мозга более требовательна, и один ее килограмм потребляет 11 ватт. Это значит, что лишний килограмм мозговой ткани потребовал бы дополнительных 10 ватт. Это, несомненно, сказалось бы на основном обмене, но ничто не говорит о том, что наша метаболическая активность выше, чем у животных одного с нами размера.

В середине 1990-х антропологи Лесли Айелло и Кристофер Дин исследовали эту проблему и полагали, что смогли ее решить. Они предположили, что рост мозга у гоминид, потребляющего много энергии, мог компенсироваться за счет уменьшения массы другой «дорогой ткани». Они изучили данные исследований об относительных размерах различных органов человеческого тела и решили, что нашли ответ. В то время как сердце, печень и почки имели размер и вес, которые можно было ожидать у примата весом 65 кг, вес кишечника оказался существенно меньше. Айелло и Дин предположили, что между размерами мозга и кишечника произошла «коэволюция», в процессе которой мозг увеличился, кишечник уменьшился, а основной обмен организма при этом остался на прежнем уровне. Авторы пошли дальше, утверждая, что уменьшение массы человеческого кишечника было связано с изменениями пищевого рациона, когда ранние гоминиды начали есть мясо. В конце концов, одно из морфологических отличий хищных от травоядных заключается именно в относительно меньшей длине кишечника. Длинный пищеварительный тракт не нужен животному, которое употребляет легко перевариваемую, калорийную и высококачественную пищу. Более поздние гоминиды смогли сберечь еще больше энергии, затрачиваемой на переваривание пищи, когда начали готовить пищу на огне. Сэкономленная на длине кишечника энергия, согласно представлениям авторов, пошла на выращивание большого головного мозга.

Айелло и Дин не были первыми, кто заметил связь между диетой и размером головного мозга, но прежние авторы были сосредоточены на важности большого мозга для поиска корма, но не занимались вопросом энергопотребления мозга и других органов. Животные, поедающие низкокачественный корм из листьев, по необходимости имеют очень длинный кишечник; у всеядных кишечник короче, у плотоядных – еще короче. Так как отыскать и съесть листья гораздо легче, чем выследить и поймать более подвижную добычу, то плотоядным пришлось обзавестись более массивным мозгом. Таким образом, если у животного короткий кишечник, то, скорее всего, у него большой головной мозг; верно и обратное утверждение. Однако Айелло и Дин считали, что и это еще не все: высокоэнергетическая диета и, следовательно, короткий кишечник – непременное условие формирования большого головного мозга.

В свое время эта теория подверглась резкой критике. Некоторые оппоненты указывали, что гипотеза не объясняла, почему увеличился мозг гоминид, но лишь показала, как это могло произойти при сжигании всей высвободившейся энергии. Справедливое возражение, но Айелло и Дин никогда и не утверждали, что нашли Святой Грааль палеоантропологии – причину сильного увеличения головного мозга у человека. Уменьшение размеров кишечника было, возможно, лишь conditio sine qua non, то есть непременным условием, без которого самого увеличения мозга просто не могло произойти.

Гипотеза стала еще более убедительной, когда ученые обнаружили, что правило, согласно которому малый кишечник сочетается с крупным мозгом и наоборот, оказалось действующим в отношении многих видов приматов. То же самое верно и в отношении некоторых видов рыб. Проблема состоит в том, что корреляция ничего не говорит о причинной связи. Нет никаких доказательств того, что для развития крупного головного мозга необходим короткий кишечник. Еще раз подчеркнем: вполне возможно, что большой головной мозг позволяет животному решать более сложные задачи и добывать более калорийную и высококачественную пищу, которую можно переваривать с помощью короткого кишечника, но это вовсе не означает, что животное нуждается в коротком кишечнике для того, чтобы высвободить энергию на развитие большого мозга и поддержание его функций. На самом деле строение организмов летучих мышей подрывает значимость данной гипотезы, потому что у разных видов этих животных большой мозг сочетается с длинным кишечником, а малый мозг – с коротким кишечником. Причем это имеет самое непосредственное отношение к поиску пищи. Летучие мыши с их длинным кишечником являются плодоядными животными, но у них большой мозг, потому что у них сильно развиты те отделы, которые отвечают за зрение и обоняние, что помогает находить нужные лакомые плоды. Соотношение между мозгом и кишечником весьма неоднозначно и сильно отличается у разных животных, поэтому некоторые исследователи считают, что эти параметры вообще не зависят друг от друга.