В течение многих лет ученые придерживались простого принципа: более крупные тела означают более крупные мозги. Новое захватывающее исследование поставило под сомнение эту идею, указав, что размер мозга может увеличиваться только до определенной степени, хотя это исключение, похоже, не относится к людям. Наш мозг эволюционировал в 23 раза быстрее, чем у других млекопитающих, что привело к гораздо более крупным размерам мозга. Хотя ранее считалось, что размер мозга масштабируется пропорционально размеру тела, исследование предполагает, что может существовать верхний предел того, насколько большой может вырасти мозг.
Исследователи из Университета Рединга и Университета Дарема собрали обширный набор данных о размерах мозга и тела примерно 1500 видов, чтобы разрешить давние дебаты об эволюции размера мозга. Они опубликовали свое исследование в последнем выпуске Nature Ecology and Evolution.
За последние два десятилетия было обнаружено, что виды гомининов с небольшим мозгом сосуществовали со своими собратьями с большим мозгом в течение значительного времени. Растущие доказательства указывают на то, что эти виды с небольшим мозгом демонстрировали сложное поведение. Например, некоторые из них изготавливали сложные каменные орудия, вероятно, требующие языковых навыков.
Похоже, что расширение мозга началось как эволюционная случайность, которая затем спровоцировала дальнейшие изменения, заставив этот рост усилиться. Интересно, что факторы, которые привели к этому расширению, также могут объяснить недавнее 10-процентное сокращение размера человеческого мозга. Это повышает вероятность того, что наш мозг может продолжать уменьшаться, что потенциально может привести к падению человечества!
«Более века ученые предполагали, что эта зависимость линейна, то есть размер мозга становится пропорционально больше, чем крупнее животное. Теперь мы знаем, что это неправда. Связь между мозгом и размером тела представляет собой кривую, что по сути означает, что у очень крупных животных мозг меньше, чем ожидалось», - сказал ведущий автор исследования профессор Крис Вендитти из Университета Рединга (Великобритания).
Люди — не единственный вид, который бросает вызов традиционной корреляции между размером тела и мозга. Различные группы млекопитающих продемонстрировали быстрые изменения размера мозга, как увеличения, так и уменьшения. Например, летучие мыши значительно уменьшили размер своего мозга быстро после эволюции, а затем испытали очень медленные изменения относительного размера мозга. Это указывает на то, что требования полета могли наложить эволюционное ограничение на развитие их мозга.
Три группы животных — приматы, грызуны и плотоядные — продемонстрировали наиболее выраженные быстрые изменения размера мозга. В этих группах относительный размер мозга имел тенденцию к увеличению с течением времени. Однако это не универсальная тенденция для всех млекопитающих, как считалось ранее.
Исследование также выявило ограничивающий фактор, препятствующий чрезмерному увеличению мозга у крупных животных, возможно, потому, что поддержание очень большого мозга требует слишком много энергии . Интересно, что аналогичные закономерности наблюдались у птиц, что позволяет предположить, что это явление может быть распространено среди разных видов.
«Наши результаты раскрывают тайну. У самых крупных животных есть что-то, что не дает мозгу становиться слишком большим. Происходит ли это из-за того, что большой мозг за пределами определенного размера просто слишком дорог в поддержании, еще предстоит выяснить. Но поскольку мы также наблюдаем похожую кривизну у птиц, эта закономерность, по-видимому, является общим явлением — причина этого «странного потолка» применима к животным с совершенно иной биологией», — сказала соавтор исследования Джоанна Бейкер из Университета Рединга.
Двадцать лет назад исследователи в Индонезии обнаружили Homo floresiensis, человека ростом 1,1 метра с крошечным мозгом объемом 425 кубических сантиметров. Удивительно, но этот вид просуществовал до 50 000 лет назад, что указывает на то, что люди с маленьким мозгом сосуществовали с нашим видом еще долгое время после того, как он появился более 300 000 лет назад.
Homo floresiensis не был одинок; около пяти лет назад на Филиппинах был найден Homo luzonensis, который просуществовал примерно до того же времени. Кроме того, Homo naledi, обнаруженный в 2013 году, имел объем мозга не более 550 кубических сантиметров и жил в Южной Африке по крайней мере до 235 000 лет назад, вместе с людьми с большим мозгом!
Эти открытия показывают, что гоминиды с небольшим мозгом были способны к сложному поведению. Например, Homo erectus на стоянке Гона в Эфиопии около 1,6 миллиона лет назад производил ашельские каменные орудия, включая сложные ручные топоры. Эти орудия было настолько сложно изготовить, что для их создания, вероятно, требовались элементарные языковые навыки. Удивительно, но исследование 2020 года показало, что у некоторых из этих изготовителей орудий был мозг менее половины мозга современных людей.
Дополнительные доказательства получены из раскопок Ньяянга в Кении. Исследователи обнаружили олдувайские орудия труда, возраст которых составляет до 3 миллионов лет, связанные с окаменелостями Paranthropus , гоминина с объемом мозга всего 450 кубических сантиметров. Несмотря на свой небольшой мозг, Paranthropus мог изготовить эти орудия труда.
Большой мозг, хотя и выгоден, также создает значительные проблемы. Он потребляет около 20 процентов нашей ежедневной энергии, несмотря на то, что составляет всего 2 процента от массы нашего тела. Кроме того, рождение и воспитание детей с большим мозгом является трудным.
Одна из гипотез предполагает, что гоминины, живущие в более крупных социальных группах, нуждались в большем мозге для навигации в сложных социальных средах. Однако эта теория проблематична, поскольку исследователи не обнаружили последовательной корреляции между размером мозга и размером социальной группы среди видов приматов. Другая гипотеза предполагает, что употребление мяса на более регулярной основе со временем создавало энергию для развития большего мозга, хотя этот единственный способствующий фактор тоже кажется неправдоподобным.
На самом деле, с научной точки зрения упрощенно приписывать расширение мозга одному фактору. Улучшение рациона питания и более крупные социальные группы, вероятно, внесли свой вклад, но более полное объяснение предполагает положительную обратную связь между размером мозга и поведением. Гоминины с небольшим мозгом могли развить новые инструменты и базовые языковые навыки, что повысило их шансы на выживание. Поскольку особи с немного большим мозгом более эффективно осваивали эти технологии и поведение, средний размер мозга мог увеличиться. Это, в свою очередь, способствовало дальнейшему совершенствованию в изготовлении инструментов и языковых навыках, что привело к дальнейшему отбору в пользу большего мозга.
Исследователи теперь придерживаются идеи, что общественные и технологические изменения могут влиять на эволюцию и формировать наш мозг. Для некоторых большой вопрос заключается в том, всегда ли это нам на пользу. Это стало особенно актуальным моментом в отношении искусственного интеллекта (ИИ) и наших отношений с созданием абиотического вида, который может заменить людей. Опять же, возможно, как и другие технологии, разработанные человеческим мозгом, ИИ и люди, вероятно, будут сосуществовать в более обширной истории эволюционных разработок.
