Дмитрий Шабанов: Мозг как инадаптация

Получается, что наш мозг чрезмерен. Эволюционируй мы медленнее, мы достигли бы той же эффективности при меньших размерах "процессора". Но первый вид, эволюционируя, должен был заплатить такую цену.

Всякий вид обладает характерным для него комплексом адаптаций - приспособлений к своему образу жизни. Эти приспособления отличаются и по масштабу, и по возрасту. Например, наличие у нас глаз - более давняя адаптация, чем наличие внутреннего скелета; скелет появился раньше челюстей и зубов; челюсти и зубы "старше" способности к вскармливанию детенышей молоком, млекопитание - более общий признак, чем бинокулярное зрение, а оно, в свою очередь, старше скачкообразного увеличения размера нашего мозга, "заточенного" под культурное наследование.

Знаете эту игру словами: другие виды - младшие наши братья ("и зверей, как братьев наших меньших...") или старшие? На самом деле все виды имеют историю одной продолжительности: от LUCA до сего дня.

Надо пояснить? Последнего универсального общего предка (last universal common ancestor) называют попросту LUCA. LUCA - организм или, более вероятно, совокупность организмов, сообщество обменивающихся генами бактерий, от которого происходят все земные виды. Возраст LUCA - предмет споров, но ясно, что он старше 3,5 миллиардов лет (времени надёжных находок организмов, принадлежащих к современным группам) и младше 4,5 миллиардов лет (времени существования Земли). Так или иначе, возраст LUCA близок к четырём миллиардам лет. Уйдя в прошлое на такое "расстояние", мы увидим, что все земные генеалогии сошлись в один узел.

Так почему виды сплошь и рядом разделяют на молодые и старые? У некоторых серьёзные эволюционные перестройки происходили недавно, а иные уже давно существуют без значительных изменений - вот и вся разница. А интересно, "старые" и "молодые" приспособления как-то отличаются по важным для нас особенностям?

Для ответа на этот вопрос полезно понятие инадаптации, которое ввёл Владимир Онуфриевич Ковалевский (1842-1883), создатель эволюционной палеонтологии. Ковалевский изучал эволюцию копытных (и более всего известен описанием происхождения лошадей). Приспособление к скоростному бегу сопровождалось у копытных удлинением конечности и уменьшением числа пальцев. Конечность современной лошади - венец такой эволюции, длинная и прочная конструкция, которая заканчивается одним-единственным пальцем. Ноготь этого пальца превратился в копыто, полукругом охватывающим конец последней фаланги. Но перестройки коснулись и всех других отделов конечностей, включая запястье (на передних ногах) и предплюсну (на задних). Не менее совершенно и строение лучших бегунов среди парнокопытных - газелей, например, хотя у них два копыта, а не одно.

Эволюция копытных шла параллельными ветвями. В некоторых из них, например у родственных свиньям энтелодонов, сокращение числа опорных пальцев шло быстрее, чем перестройка запястья и предплюсны. Возникала недостаточно прочная (по сравнению с современными лошадьми или свиньями) конструкция. Однако не факт, что, стоя рядом с энтелодоном (как девушка на картинке), мы бы почувствовали, что он обречён. Рассматривая копытных, подобных энтелодону, из нынешнего времени, мы знаем, что со временем они были вытеснены представителями более гармонично преобразованных групп, но это апостериорное, а не априорное знание. Но, вероятно, Ковалевскому казалось, что он мог бы предсказать такой исход.

С этим-то связана этимология термина "инадаптация", предложенного Ковалевским. Приставка in- означает здесь отрицание, ну а adaptare - приспосабливать. Один из мудрейших современных эволюционистов, Александр Павлович Расницын, предположил, что инадаптация является стадией процесса выработки адаптаций. Он выделяет три этапа адаптациогенеза:

• инадаптация - освоение новой жизни группами, приспособления которых страдают односторонностью, заплативших за усиление одних функций рассогласованием других;
• эвадаптация - пионеров вытесняют какие-то иные, родственные им группы, которые менялись медленнее, но гармоничнее;
• стазис - эвадаптированные группы оттачивают удивительно тонкое соответствие между требованиями оптимизации разных жизненных функций, но платят за это тем, что их дальнейшие изменения оказываются затруднены.

Пройдёт время, откроются новые возможности, какие-то группы частично сбросят груз своей специализации и сформируют новых первопроходцев - вначале, конечно, инадаптивных.

Палеонтология дает массу примеров, хорошо подтверждающих описанную закономерность. Вообще говоря, такой динамики выработки приспособлений можно было бы ожидать и из общесистемных представлений. Но давайте попробуем приложить эту схему к эволюции человека.

Наш вид - результат длительной эволюции, расширяющей способность к культурному наследованию. Мы уже рассматривали различные механизмы управления поведением; если интересно, поиграйте ещё с этой флэш-моделью. Главный вывод такой: наша способность к обучению - очень дорогая адаптация, позволяющая быстро перестраивать своё поведение в сложной меняющейся среде. Она потребовала резкого увеличения объёма мозга (если нужно, вернитесь к схеме, показанной в этой колонке). Огромный мозг требует значительных энергетических затрат на своё развитие и функционирование, чрезвычайно осложняет роды. Сверхдлинное детство, запредельная "стоимость" потомства, реорганизация репродуктивного цикла и брачных отношений - часть цены, которую приходится платить за развитие нашего мозга.

На каком этапе трёхчленной схемы адаптациогенеза по Расницыну мы находимся? На первой, инадаптивной. Означает ли это, что наш мозг увеличился чрезмерно? Вероятно, да. Напомню, что поздние неандертальцы имели ещё более крупный мозг, чем современные люди, и это не спасло их от вымирания. Может, инадаптированными были как раз неандертальцы, а мы уже эвадаптированы? Вряд ли. Кажется, оптимальный размер мозга меньше нашего. И дело не только в том, что примерно 10 000 лет назад наш мозг начал уменьшаться!

Говоря о размере мозга современных людей, принято поминать Ивана Тургенева и Анатоля Франса. При среднем весе мозга, составляющем 1300-1400 г., Франс имел мозг массой 1017 г., а Тургенев - 2012 г. Ясно, что Франс не был в два раза глупее Тургенева. Александр Марков в своей новой книге специально подчёркивает, что Франс не доказывает независимость интеллекта от размера мозга. Чем больше (в пределах нормы) мозг, тем вероятнее, что его обладатель будет высокоинтеллектуален. Но всё же Франс доказывает, что высокий интеллект возможен и с небольшим мозгом.

Ещё один расхожий аргумент - сказка, что человек использует только часть своего мозга (в разных версиях этой байки называются разные величины, порядка 3-10 процентов). Чтобы понять, как к ним относиться, рассмотрим аналогии. На сколько процентов Вы используете детали своего автомобиля? Можно ли считать, что те части сиденья, которые не контактируют с Вашей ягодицей, остаются неиспользуемыми? Можно ли считать, что те участки Вашей квартиры, где никого нет, не используются? Можно ли считать, что молочные железы женщины, которая не кормит ребёнка, вообще не используются?

Когда мы говорим о целом, которое состоит из взаимосвязанных частей, оценки процента использования бессмысленны. Это целое может быть организовано лучше или хуже, но используется, строго говоря, целиком.

Намёки на то, что наш мозг мог бы быть поменьше, дают и иные виды. Помните о карликовых людях острова Флорес? Сценарии их появления и эволюции дискутируются до сих пор, но достаточно вероятным выглядит такой. Самый успешный (с точки зрения продолжительности своего существования) вид людей, Homo erectus, человек прямоходящий (когда-то названный питекантропом), в своё время широко расселился по Азии и даже, освоив мореплавание, проник в Индонезию. Как бы он ни расширял свой ареал, он сохранял возникшие ещё в Африке характерные способы изготовления каменных орудий. На небольшом индонезийском острове Флорес в результате 700 тысяч лет эволюции "питекантропы" измельчали и породили карликовый вид людей - Homo floresiensis. Метровые по росту люди острова Флорес сохранили технологии производства орудий, характерные для их предков, поддерживали огонь и коллективно охотились на карликовых слонов. Мозг типичных Homo erectus превосходил таковой у Анатоля Франса, а у Homo floresiensis стал даже меньшим, чем мозг шимпанзе!

Значит, флоресиенцам хватало и такого мозга... Знать бы, как изменились механизмы управления их поведением, если они позволили так радикально уменьшить объём мозга! Когда-то, в бумажной "Компьютерре", этот парадокс дал мне основание сравнивать флоресиенских людей с морлоками Уэллса.

Что флоресиенцы! Эксперименты с попугаем жако Алексом показали, что существо с размером мозга в грецкий орех способно сконструировать понятие ноля и беседовать с экспериментатором на отвлечённые темы.

Можем ли мы применить к собственной ситуации трёхчленную схему адаптациогенеза Расницына? Означает ли сказанное, что нас, инадаптированных, вытеснит со временем кто-то эвадаптированный?

Не думаю, что эмпирические правила, описывающие характер эволюции, направляемой общими механизмами, будут описывать события, происходящие после фазового перехода, после серьёзного изменения характера эволюции нашего вида. И родственников-конкурентов у нас не осталось (выйдя на новый уровень приспособленности, мы старательно "зачистили" всё вокруг себя), и биологическая эволюция у нашего вида сильно модифицирована нашей культурной средой.

Но всё же получается, что гигантский размер нашего мозга чрезмерен. Эволюционируй мы медленнее, мы могли бы достичь той же эффективности при меньших размерах "процессора". Увы, первый вид, освоивший технологическую эволюцию благодаря способности к обучению, и должен был заплатить такую цену. О том, каким будет наше эволюционное будущее, судить по аналогии с другими видами не приходится: мы эволюционируем иначе, чем остальные.

...Но всё-таки как вам сюжет для фантастического рассказа: после закономерной гибели человечества роль глобального вида, создающего в конце концов настоящую ноосферу, переходит к нашим завзятым конкурентам, которые эволюционировали медленнее, но достигли большей гармоничности. К серым крысам.