» » Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo


Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Рис. 1. Череп Моджокерто — единственный известный детский череп Homo erectus. Изображение с сайта antropogenez.ru


Обобщив имеющиеся данные по темпам роста мозга у детенышей гоминид, американский антрополог Стивен Ли пришел к выводу, что австралопитеки в этом отношении были похожи на современных шимпанзе. Более вместительный череп Homo формируется в ходе индивидуального развития не столько за счет продления периода роста, сколько за счет его ускорения. Если единственный известный детский череп Homo erectus принадлежал типичному, а не аномальному, ребенку, то ускоренный рост мозга на первом году жизни был характерен уже для человека прямоходящего. У сапиенсов и неандертальцев в первый год мозг рос примерно с такой же скоростью, как у эректусов, но в последующие 4–6 лет — существенно быстрее. Таким образом, в ходе антропогенеза сначала ускорился рост мозга в раннем детстве, и только потом — в позднем.

Увеличение мозга — важнейшая эволюционная тенденция приматов рода Homo. У примитивных гоминид (австралопитеков, ардипитеков, сахелантропа) объем мозга был примерно таким же, как у современных шимпанзе. У ранних Homo (H. habilis) мозг стал несколько крупнее. Увеличение черепной коробки продолжилось у H. erectus; у поздних представителей человеческого рода (неандертальцев и сапиенсов) мозг достиг максимального размера. Динамику эволюционных изменений иллюстрирует интерактивная диаграмма «Объем мозга ископаемых гоминоидов», недавно опубликованная С. В. Дробышевским и А. Б. Соколовым, создателями портала «Антропогенез.ру» (рис. 2).


Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Рис. 2. Объем эндокрана (полости черепа) у ископаемых людей. Зеленые треугольники — сапиенсы, синие кружки — неандертальцы, красные крестики — современные человекообразные обезьяны, прочие значки — представители «гейдельбергских людей» в широком смысле. На диаграмме заметно, в частности, небольшое уменьшение среднего размера мозга у сапиенсов в течение последних 30 000 лет. Изображение с сайта antropogenez.ru

Для понимания антропогенеза важно знать не только то, как менялся объем мозга взрослых особей в ходе эволюции, но и то, как менялась динамика его роста в ходе индивидуального развития. От того, насколько быстро рос мозг на тех или иных этапах, зависит, в частности, «метаболическая цена» выращивания детей, то есть количество ресурсов, которые приходилось вкладывать в каждого ребенка взрослым членам коллектива (в первую очередь, конечно, эта нагрузка ложилась на мать). Быстро растущий мозг требует усиленного питания. Кроме того, растущий мозг пластичен: рост мозга у детей сопровождается крупномасштабными перестройками межнейронных связей, что тесно связано с обучением. Предполагают, что для развития интеллекта важен не только размер мозга, но и достаточно долгий период его постнатального роста.

К сожалению, палеоантропологический материал, позволяющий судить о динамике роста мозга у наших предков, весьма скуден. Известно всего три достаточно хорошо сохранившихся детских черепа австралопитеков (о двух из них «Элементы» уже рассказывали, см.: Юные австралопитеки были добычей хищных птиц, «Элементы», 28.09.2006; «Дочка Люси» ходила как человек, а лазила по деревьям и думала как обезьяна, «Элементы», 26.09.2006); третий — череп AL 333-105). Детские черепа ранних Homo (H. habilis, H. rudolfensis), к сожалению, неизвестны. Есть всего один детский череп H. erectus («ребенок из Моджокерто», рис. 1), после него — снова огромный пробел. С неандертальцами ситуация чуть лучше (см.: Скелет новорожденного неандертальца проливает свет на эволюцию рода Homo, «Элементы», 18.09.2008; Мозг у неандертальцев рос иначе, чем у сапиенсов, «Элементы», 17.11.2010). Проблема усугубляется множеством дополнительных источников ошибок: неточные геохронологические датировки, трудности определения индивидуального возраста особей по ископаемым костям, возможные ошибки при измерении объема эндокранов.

Антрополог Стивен Ли (Steven R. Leigh) из Иллинойсcкого университета (Урбана–Шампейн) опубликовал в журнале Evolutionary Biology обзорную статью, в которой попытался обобщить имеющиеся данные и выявить основные тенденции эволюционных изменений динамики роста мозга у гоминид. Помимо палеоантропологического материала автор воспользовался данными по размеру мозга современных людей, собранными еще в начале XX века (F. Marchand, 1902. Ueber Das Hirngewicht Des Menschen), и аналогичными данными по шимпанзе. Ли представил данные в виде графиков, на которых по горизонтальной оси отложен возраст особи (индивидуальный, а не геологический, как на вышеупомянутой диаграмме с сайта «Антропогенез.ру»), по вертикальной — масса мозга в граммах (объем эндокрана переводился в массу на основе известной плотности мозговой ткани: 1036 г/л).


Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Рис. 3. Зависимость массы мозга от возраста у современных людей (маленькие черные кружки — мужчины, белые треугольники — женщины), шимпанзе (крестики) и австралопитеков. Большими черными кружками обозначены два детских черепа Australopithecus afarensis; черным треугольником — ребенок из Таунга (A. africanus), горизонтальными черными линиями — средняя масса мозга взрослых особей двух видов австралопитеков. Помимо прочего, график иллюстрирует половой диморфизм по размеру мозга у Homo sapiens: у мужчин как среднее, так и разброс значений несколько выше, чем у женщин. Изображение из обсуждаемой статьи в Evolutionary Biology


Графики показывают, что по размеру мозга современные люди уже в момент рождения заметно превосходят шимпанзе (рис. 3). В ходе дальнейшего развития эти различия резко усиливаются, причем не столько за счет более долгого периода роста у людей, сколько за счет его более высокой скорости. Рост мозга замедляется постепенно, и точно измерить его продолжительность трудно. Зато различия в скорости очевидны и бесспорны.

Имеющиеся данные по австралопитекам полностью укладываются в диапазон изменчивости современных шимпанзе. Иными словами, австралопитеки практически не отличаются от шимпанзе ни по размеру мозга, ни по динамике его роста в ходе постнатального развития. По-видимому, такая динамика близка к исходному, предковому состоянию для гоминид.


Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Рис. 4. Размер мозга ребенка из Моджокерто (большой черный квадрат, отмеченный стрелкой) на фоне данных по современным людям и шимпанзе (обозначения как на рис. 3). Горизонтальные красные отрезки показывают средний размер мозга у взрослых представителей ранних (нижний отрезок) и поздних популяций Homo erectus. Ребенок из Моджокерто жил около 1 млн лет назад и относится к поздним эректусам. По рисункам из обсуждаемой статьи в Evolutionary Biology


При интерпретации данных по ребенку из Моджокерто многое зависит от оценки возраста. Некоторые эксперты предполагали, что обладателю этого черепа было в момент смерти года два или даже больше, однако Ли считает эти оценки завышенными и принимает возраст данного индивида равным одному году, что подтверждается недавними исследованиями (Coqueugniot et al., 2004. Early brain growth in Homo erectus and implications for cognitive ability). В таком случае, череп из Моджокерто хоть и с трудом, но всё же укладывается в диапазон нормальной изменчивости H. sapiens, особенно мальчиков, у которых изменчивость по размеру мозга выше, чем у девочек (рис. 4). Как видно на рисунке, среди современных годовалых мальчиков иногда встречаются индивиды с мозгом примерно такого же размера, как у ребенка из Моджокерто.

О размере мозга новорожденных можно судить по пропорциям таза у женщин (если нет данных по самим новорожденным). Судя по этому косвенному признаку, новорожденные эректусы имели примерно такой же по размеру череп, что и новорожденные сапиенсы. Следовательно, в раннем детстве (на первом году жизни) мозг эректусов рос примерно с такой же скоростью, что и у сапиенсов — то есть очень быстро, гораздо быстрее, чем у шимпанзе и австралопитеков.

С другой стороны, у взрослых эректусов средний размер мозга был меньше, чем у сапиенсов. Стало быть, после года мозг у эректусов должен был расти значительно медленнее, чем у нас. По мнению Ли, это означает, что женщины-эректусы должны были тратить на выращивание ребенка очень много сил в первый год его жизни (примерно столько же, сколько и поздние Homo), но зато в последующие годы «метаболическая цена» потомства резко снижалась. Это могло позволить эректусам рожать детей в среднем чаще по сравнению с неандертальцами и сапиенсами. С другой стороны, незначительный рост мозга у эректусов после первого года жизни, скорее всего, накладывал ограничения на их умственное развитие.

Конечно, все эти рассуждения имеют смысл лишь в том случае, если ребенок из Моджокерто был типичным ребенком эректуса, а не уродцем с аномально крупной или, наоборот, аномально маленькой головой. Не имея других детских черепов эректусов, к этому трудно что-то добавить.


Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

Рис. 5. Масса мозга неандертальцев (большие черные ромбы) и архаичных сапиенсов из Херто (возраст около 160 тыс. лет, серые треугольники) на фоне данных по современным людям и шимпанзе (обозначения как на рис. 3). Средняя масса мозга взрослых неандертальцев (для обоих полов вместе) и стандартное отклонение показаны крестом. Изображение из обсуждаемой статьи в Evolutionary Biology


Что касается неандертальцев, то они рождались примерно с таким же по размеру мозгом, как и сапиенсы. В первые 3–4 года жизни динамика роста мозга у обоих видов была практически одинаковой. У взрослых неандертальцев мозг был в среднем крупнее, чем у современных людей, причем это различие формировалось за счет более быстрого роста мозга у неандертальцев в «позднем детстве», примерно от 4 до 7 лет (рис. 5).

Автор отмечает, что у архаичных сапиенсов из местонахождения Херто динамика возрастных изменений объема мозга, по-видимому, ничем не отличалась от таковой у современных людей. Из этого он делает вывод, что такая динамика, вероятно, характеризует наш вид с давних пор. Может быть, рассуждает Ли, замедленный рост мозга в позднем детстве у сапиенсов по сравнению с неандертальцами дал первым какие-то преимущества (например, в скорости размножения).

Здесь, однако, автор упускает из виду то обстоятельство, что между временем, когда жили люди из Херто (160 тыс. лет назад) и современной эпохой был период (примерно соответствующий верхнему палеолиту, 20–40 тыс. лет назад), когда средний объем мозга взрослых сапиенсов-кроманьонцев был больше, чем у современных сапиенсов и более древних сапиенсов из Херто. В этот период, как видно на рис. 2, сапиенсы не уступали по объему мозга неандертальцам. Поэтому рассуждения Стивена Ли о том, что на исход конкуренции сапиенсов с неандертальцами могли как-то повлиять различия в размере мозга и скорости его роста, едва ли верны. В тот период, когда сапиенсы реально конкурировали с неандертальцами на просторах Европы и Азии, размер мозга у двух видов людей, по-видимому, был практически одинаковым.

Главный вывод исследования состоит в том, что скорость роста мозга на разных этапах постнатального развития в ходе эволюции рода Homo, по-видимому, менялась очень неравномерно. Сначала увеличился размер головы у новорожденных (насколько можно судить по строению таза эректусов) и резко ускорился рост мозга в первый год после рождения. На следующем этапе (у поздних Homo) «ранний» рост мозга остался примерно таким же, как у эректусов, зато сильно ускорился «поздний» рост. Возможно, именно это второе изменение сыграло ключевую роль в увеличении когнитивного потенциала людей и в конечном счете обеспечило старт ускоряющейся культурной эволюции.

Источник: Steven R. Leigh. Brain Size Growth and Life History in Human Evolution // Evolutionary Biology. 2012. Advance online publication.

См. также:
1) Объем мозга ископаемых гоминоидов (интерактивная диаграмма).
2) Скелет новорожденного неандертальца проливает свет на эволюцию рода Homo, «Элементы», 18.09.2008.
3) Мозг у неандертальцев рос иначе, чем у сапиенсов, «Элементы», 17.11.2010.

Александр Марков


08 декабрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

С увеличением мозга растет относительный размер ассоциативных зон

Анализ детальных трехмерных изображений мозга 2904 людей показал, что у индивидов с крупным мозгом относительный размер ассоциативных зон коры больше, а сенсомоторных и лимбических — меньше, чем у

У храпящих людей меньше серого вещества мозга

Во время исследований, которые провели нейрофизиологи из университета Сан-Рафаэля, Италия, выяснилось, что люди, которые храпят, плохо соображают в течение дня не только в силу недосыпания, но и

Мозг А. Эйнштейна был украден после его смерти

То, что осталось от мозга, в настоящее время находится в Принстоне, откуда и был украден.

Новый путь улучшения работы мозга: учитесь как ребенок

«Мы были настолько удивлены, что изначально даже не могли поверить в то, что структура мозга взрослого человека может изменяться так быстро», — сказал Тан.

Человеческий мозг неподвластен старению

Американские специалисты утверждают, что человеческий мозг неподвластен старению.

Как развить неограниченные возможности мозга?

Возможности вашего мозга беспредельно широки.
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Существует 50% вероятность того, что мы живем в симуляцииВремя эластично: почему на вершине горы время идет быстрее, чем на пляже?Кого и зачем приносили в жертву Древние Египтяне?Ученые пытаются понять, как могла появиться жизнь на ВенереНа МКС найдено место утечки воздуха. Что дальше?Почему птицы летают клином11 живописных мест на планете, раскрашенных самой осеньюКрупнейшая озоновая дыра зафиксирована над Антарктидой