Одна научная загадка

[i_eron]

Недавно я узнал [ 1], что наш мозг уменьшается в размере. Нет, про его уменьшение в течение жизни каждого из нас я, увы, слышал и раньше (это связано с депрессией, потерей памяти, старческим слабоумием). Кстати, удивительно и завидно, что у шимпанзе ничего подобного нет - это чисто человеческое изобретение [ 2]. Но тут я имею в виду не старческое

Comments

[iisus]

Я, пожалуй, согласен с конкурентной гипотезой: убрал главного конкурента - расслабился.

Но можно предположить, что увеличение размера мозга и оптимизация работы нейронов (например, их уменьшение с сохранением качеств), шли параллельно. Просто количественное увеличение обгоняло качественные подстройки, и мозг быстро рос, неторопливо уменьшаясь нейронами.

Я рискну допустить существование эволюционной инерции: если некоторый параметр начал меняться и это принесло пользу, то он продолжит менятся - есть же в геноме быстро изменяемые участки, и информация о положении этих участков может быть не только способом защиты консервативных участков, но и способом стимуляции многообещающих направлений изменчивости.

Так вот, длившаяся столь долго и бесповоротно тенденция к увеличению мозга вряд ли могла так просто закончиться за короткий промежуток времени сразу после расправы с конкурентом. Скорее, эта тенденция встретилась с ограничивающим фактором (шириной родовых путей), и рост мозга прекратился, так как гибли при родах те, у кого он не прекратился. Но тенденция к поумнению и оптимизации нейронов, оставаясь независимой от ширины родовых путей, сохранилась, и поэтому мы наблюдаем уменьшение размеров мозга при (может быть) постоянном числе нейронов. А сильный разброс в размерах мозга при гораздо меньшем различии в интеллекте говорит о том, что именно размер нейронов есть недавно менявшееся и ещё не устоявшееся качество.

[i_eron]

Про механизмы такой инерции я не слышал. Обычно считается, что изменения бывают всюду, но неудачные быстро отвергаются. Так что "консервативные участки" - это просто важные участки, такие, где любые изменения - к худшему. Но может, найдут и другие механизмы, или уже нашли.

Ширина родовых путей - только один из ограничивающих факторов, правда, важный. Само потребление энергии мозгом - другой важный фактор, большой мозг надо много кормить. Загадка - почему эти или другие ограничения переломили миллионолетнюю тенденцию именно 20 тысяч лет назад.

Про размер нейронов не знаю, но много говорят о разнице в структуре мозга, разном развитии его частей и внутренних связей. Скорее всего у Анатоля Франса структура была поэффективнее, чем у среднего питекантропа с мозгом того же размера. Но всё равно неясно, почему внутренняя оптимизация обогнала общий рост именно 20 тысяч лет назад.

И главное, ведь про содержимое черепа всех этих вымерших почти ничего неизвестно, только про объём. Кое-что о строении, правда, знают по расположению больших сосудов - оказывается, они иногда оставляют следы на костях. Но всё равно, сведений в поддержку гипотез о внутренней оптимизации очень мало.

[iisus]

Ну, тогда попробую высказать пока неразвитую вами климатическую версию: действительно, если мозг рос, то надо было его кормить, так что росло и тело, приближаясь неторопливо к оптимальному размеру, который был больше имевшегося в существовавшем климате. А потом климат поменялся, и либо концентрация ресурсов упала, либо стало, наоборот, комфортно жить в виде средних размеров организма, - в общем, оптимум сместился вниз. Что косвенно подтверждается тем, что в то же время как раз происходило вымирание мегафауны в пользу современного размера животных. Так что люди вместе со своим мозгом просто перестали расти.

[i_eron]

Да, про климат много пишут. Но 20 тысяч лет назад не было особенно сильного изменения климата. Ледниковый период кончился позже. Хотя, какой-то вклад потепление внести могло. Мне в климатических объяснениях не нравится то, что изменения климата должны были действовать совсем по-разному на разных континентах. Ведь они были слабее, чем существующая разница в климате между, скажем, Европой и Африкой.

Про вымирание мегафауны - отлично. Говорят, кстати, что это мы её съели. Действительно, пока были все эти мамонты и шерстистые носороги, нам их хватало, чтобы кормить наш мозг. А когда нас стало больше, а они исчезли, начались трудности.

[spamsink]

эта тенденция встретилась с ограничивающим фактором (шириной родовых путей)

Как будто родовые пути из камня сделаны и их ширина неизменна.
Будь давление отбора в сторону увеличения мозга сильнее, чем давление отбора в сторону сужения таза, у женщин ноги стали бы расставлены чуть пошире, а объем мозга продолжал бы увеличиваться.

[i_eron]

Не из камня, совершенно точно. Но это не так-то просто. Не только ноги должны стать "расставлены чуть пошире", а вся структура таза должна измениться. Женщина же не только рожать должна, бедная, а ещё стоять, сидеть, ходить и всё такое, причём более или менее ловко.

Антропологи даже прослеживают связь между изменением формы детского черепа у австралопитеков и у первых Homo, и изменением формы родового канала. Не размера, а формы - более вытянутый череп соотвествовал более эллиптическому каналу. То есть, они знают довольно много про ориентацию ребёнка при родах два миллиона лет назад.

Это страшная штука - даже небольшое несоответствие приводит к увеличению смертности при родах и уменьшению детского выживания. Так что отбор против увеличения мозга без сопутствующего расширения родового канала был решающим. Скорее сначала были случайные мутации, влияющие на таз, а потом каждая использовалась максимально эффективно для увеличения головы.

В общем, расширение родового канала явно давалось с большим трудом. И форма головы определялась, среди прочего, формой родового канала. У неандертальцев лоб меньше нашего, зато на затылке у них - гораздо больше. Я не знаю, почему это так, но вполне возможно, что их голова могла расти сзади и не могла спереди из-за формы родового канала. А части мозга сзади и спереди функционально разные. Получается, что структура таза могла определять интеллектуальное, а значит, и культурное развитие. Вся наша цивилизация растёт оттуда.

[spamsink]

"Пошире" имеется в виду в среднем. Варвара Петровна Лутовинова, думаю, стояла, сидела и ходила достаточно ловко для того, чтобы Сергей Николаевич Тургенев решил на ней жениться.

И еще: оценивать массу ископаемых мозгов мы можем только косвенно, по объему черепа, но что мы знаем об объеме желудочков мозга у древних?

[i_eron]

В среднем по популяции. Конечно, есть разброс. Но если в популяции появляется какая-то мутация, сужающая родовой канал или изменяющая его форму, отбор против неё будет очень мощным, несмотря на её возможные положительные эффекты. И наоборот, если есть давление к увеличению размера головы, будет сильный отбор в пользу женщин с широким каналом. Эти женщины ведь не просто разные сами по себе, они все генетически связаны.

Я не знаю про желудочки, но оказывается, что на костях черепа остаются отпечатки поверхности мозга. Кроме того, о положении больших кровеносных сосудов можно судить косвенно. Так что кое-что о структуре мозга известно, но мало.

С 2010 года появился поток архаичных генетических данных (вот только что нашли третью архаичную популяцию, повлиявшую на наши гены, на этот раз африканскую). Они интенсивно изучаются, это настоящая революция в антропологии. Вся картина эволюции человека меняется и обрастает новыми деталями каждый месяц. Через несколько лет будет интересно почитать об этом в новом поколении популярных книжек.