Содержание
Уменьшение головного мозга. Человек глупеет?
Мозг верхнепалеолитических людей и даже неандертальцев был в среднем гораздо больше современного. Средний мозг мужчин поздних неандертальцев по самой низкой оценке имел объём 1460 см3, чаще же приводятся цифры больше 1500 см3 (возможная разница обусловлена неточностями в определении объёма мозга у фрагментарных находок и применением разных методов измерения). В верхнем палеолите показатели примерно такие же, около 1500 см3, может, даже б?льшие, чем у палеоантропов. Для современных же мужчин всех рас средний размер равен примерно 1425 см3, вместе с женщинами – 1350 см3
В правой руке С.Дробышевский держит череп Кроманьон 1, в левой руке — череп современного человека. Заметна разница в размерах. Кадр из видео «Достающее звено #4. Эволюционный ряд черепов».
Уменьшение мозга началось примерно 25 тысяч лет назад и ещё около 10 тысяч лет назад продолжалось вполне ощутимо. Этот факт разные исследователи склонны объяснять по-разному.
Одни, особенно гордящиеся собственной разумностью, склонны туманно рассуждать о важности количества и качества межнейронных связей, о непринципиальности абсолютной массы мозга, об отсутствии корреляции между этой массой и уровнем интеллекта, о различиях массы мозга и объёма мозговой полости черепа, о тонкостях методик, о соотношении нейронов и нейроглии. Однако, о нейронах неандертальцев и кроманьонцев мы ничего не знаем, а о размере мозга – знаем.
Есть и второй вариант: древние люди были умнее нас.
Этот вывод обычно удивляет слушателей и ставит в некоторое замешательство. Главных аргументов «против» два: во-первых, если неандертальцы с кроманьонцами были умнее, почему же они имели более низкую культуру, во-вторых, разве объём мозга жёстко связан с интеллектом?
На первое возражение ответить проще. Древние люди жили в гораздо более сложных условиях, чем мы сейчас. К тому же они были универсалами. В одной голове один человек должен был хранить сведения обо всём на свете: как делать все орудия труда, как добыть огонь, как построить жилище, как выследить добычу, как её поймать, выпотрошить, приготовить, где можно добыть ягодки-корешки, чего есть не следует, как спастить от непогоды, хищников, паразитов, соседей.
Ещё помножьте всё это на четыре времени года. Да ещё добавьте мифологию, предания, сказки и прибаутки. Да необходимость по возможности бесконфликтно общаться с близкими и соседями. Поскольку не было ни специализации, ни письменности, ВСЁ это человек носил в ОДНОЙ голове. Понятно, что от обилия такой житейской премудрости голова должна была «пухнуть». К тому же оперировать всей этой информацией древний человек должен был быстро. Последнее, правда, несколько противоречит большому размеру: чем длинее и сложнее межнейронные связи, тем дольше идёт сигнал. Мозг мухи работает быстрее нашего в немалой степени из-за своего мизерного размера. Но и задачи у мушиного мозга попроще человеческих.
Современная жизнь резко отличается от палеолитической. Сейчас человек получает всё готовое: и пищу, и вещи, и информацию. Крайне мало современных цивилизованных людей способны сделать какое-либо орудие труда из природных материалов. В лучшем случае человек комбинирует уже готовые элементы, например, прилаживает лезвие топора на топорище.
Но он не изготавливает топор с самого начала – от добычи руды и срубания палки для топорища (тем более срубания орудием, лично изготовленным). Современный человек дров не носил, палок не пилил, руды не копал, железо не ковал – вот и нет ему ничего, в смысле мозгов. Специализация – это не проблема XX века, как часто приходится слышать. Она появилась ещё в раннем неолите, с первым большим урожаем, позволившим кормить людей, занимающихся не добычей еды, а чем-то ещё. Появились гончары, ткачи, писцы, сказители и прочие специалисты. Одни стали уметь дрова рубить, другие – печь топить, третьи – кашу вариать. Цивилизация сделала мощнейший рывок вперёд, и количество общей информации сказочно выросло, но в голове каждого отдельного человека знаний заметно поубавилось. Цивилизация столь сложна, что один человек в принципе не может уместить в голове даже малой части общей информации, обычно он и не пытается, ему и не надо. Роль винтика устраивает подавляющее большинство цивилизованных людей.
Древний человек до всего доходил своим умом.
При этом возможности обучения у него были минимальны. Продолжительность жизни была мала, отчего умудрённых опытом стариков, да ещё с педагогическим даром, было катастрофически мало. Вообще людей в группе было немного. Посему многие вещи приходилось постигать на личном опыте, причём очень быстро, да ещё без права на ошибку.
Сейчас же каждого сапиенса с рождения окружают толпы специально выдрессированных лекторов, наперегонки спешащих поведать о всех тайнах мироздания (в которых, как правило, сами ориентируются только с надёжной картой в виде статей, монографий и баз данных, накопленных долгими предшествующими поколениями).
Современный человек берёт нусом – коллективным разумом. У кроманьонцев нус не дорос, так что каждому приходилось работать своими мозгами.
А при всём при том, мозг – энергетически жутко затратная штука. Большой мозг пожирает огромное количество энергии. Неспроста палеолитические люди часто имели мощное телосложение – им надо было усиленно кормить свой мощный мозг, благо, ещё неистощённая среда со стадами мамонтов и бизонов позволяла.
С неолита отбор пошёл на уменьшение размера мозга. Углеводная диета земледельцев позволяла неограниченно плодиться, но не кормить большие тело и мозг. Выигрывали индивиды с меньшими габаритами, но повышенной плодовитостью. У скотоводов с калорийностью пищи дело обстояло получше. Неспроста групповой рекорд размеров мозга сейчас принадлежит монголам, бурятам и казахам. Но жизнь скотовода несравненно стабильнее и проще, чем у охотника-собирателя; да и специализация имеется, плюс возможность грабить земледельцев позволяет не напрягать интеллект. Все скотоводческие культуры зависят от соседних земледельческих. Посему размер мозга уменьшался у всех – тотально по планете.
У многих на этом месте возникнет закономерный вопрос: почему же у современных охотников-собирателей объём мозга практически всегда очень мал? Австралийские аборигены, ведды, бушмены, пигмеи, андаманцы и прочие семанги – все как один имеют наименьшие значения размеров головы в мировом масштабе. Выходит, у них мозг уменьшался быстрее, чем у земледельцев и скотоводов.
Неужели их жизнь стала настолько проще палеолитической, позволив не так сильно напрягать интеллект? Думается, есть разные причины особо активной редукции мозга именно среди охотников-собирателей.
Во-первых, прогресс шёл и в самых примитивных группах людей. Жизнь австралийских аборигенов XIX века – не то же самое, что жизнь их предков 30 тысяч лет назад. За минувшие тысячелетия появились бумеранги, микролиты, собаки динго. Жизнь стала лучше, жизнь стала веселее! А в подавляющем большинстве других охотничье-собирательских сообществ они жили в контакте с культурами производящего хозяйства. Бушмены, семанги и эвенки использовали железные наконечники стрел и копий, выменивали ткани и посуду у окружающих земледельцев-ремесленников. Вездесущая глобализация затрагивала охотников-собирателей, хотя бы и крайне слабо.
Вторая причина резкого уменьшения мозга у охотников-собирателей – ухудшение условий их жизни. В палеолите такой образ жизни вели все, стало быть, плотность населения и конкуренция были минимальны, нагрузка на окружающую среду тоже была весьма слабой.
Стада непуганых бизонов покрывали степи до горизонта, низкий уровень технологий не позволял извести их всех, но давал вполне достаточно пищи для поддержания большого тела и мозга. Нельзя сказать, что палеолит был Золотым Веком. Жизнь была тяжела и регулярно голодна.
Но в целом, надо думать, неандертальцам и кроманьонцам жилось сытнее, чем нынешним бушменам в Калахари.
Причина очевидна. Современные охотники-собиратели оттеснены земледельцами и скотоводами в самые неблагоприятные места. Все плодородные места в первую очередь были распаханы или заселены овцами. Охотники сохранились лишь на самых бедных окраинах, где самые тяжёлые условия выживания и мало еды, которую к тому же трудно достать. В этом отношении показательно, что скелеты наиболее вероятных предков бушменов найдены не в Калахари или Намибе, а в пещерах южного побережья. Останки древнейших австралийцев покоятся не в песках пустыни Виктории, а в самой плодородной юго-восточной части континента. Со временем пищи становилось меньше.
Где-то – как в Австралии – её за тысячи лет извели сами же охотники, где-то – в большинстве прочих мест – им помогли земледельцы и скотоводы.
Мало еды – мало возможностей для поддержания большого мозга. Неспроста современные охотники всегда имеют и очень малые размеры тела, и весьма субтильное телосложение, даже близко несравнимое с неандертальским. В свете всего этого закономерно, что с появлением производящего хозяйства размер мозга угнетаемых охотников-собирателей стал резко уменьшаться. Верхнепалеолитический рай закончился.
Во всех вышеприведённых рассуждениях одним из ключевых моментов является предположение о связи размера мозга с его функциональными возможностями. Тут стоит сделать подробное уточнение.
Размер мозга напрямую не коррелирует с интеллектом в пределах вида.
В рамках вида Homo sapiens размер мозга связан с размерами тела и качеством питания (отчего во многих странах в последние десятилетия наблюдается увеличение массы мозга – есть стали лучше, подросли малость), а интеллект в основном зависит не от размера мозга (тем более, что масса мозга процентов на 90 определяется глиальной тканью, а не нейронами; глия, конечно, тоже нужна, так как обеспечивает работоспособность нейронов, но не в ней происходят нервные процессы) и даже не от числа нейронов (ведь может быть много лишь двигательных или чувствительных клеток, что зависит и от размеров тела), и даже не от числа ассоциативных нейронов, а от числа связей между нейронами.
Число же связей меняется в пределах нескольких порядков и частично обусловлено наследственно, частично же определяется образом жизни и опытом. Учится человек, наращивает число связей – будет умнее; не учится – будет глупее. Стремление к обучению, впрочем, тоже имеет наследственную составляющую, так что мозговитый человек с огромной интеллектуальной потенцией не захочет тренировать свой мозг, не нарастит связи и останется простофилей. Существенно, что число нейронов в течение жизни катастрофически уменьшается, а способности мозга продолжают расти; это определяется именно появлением новых межнейронных связей. Таким образом, приходится признать, что большой мозг сугубо потенциально должен бы стать более умным, но оговорок так много, что фактически эта связь отсутствует. Неспроста рекордсмены по размеру мозга никогда не являются рекордсменами по достижениям – ни в индивидуальном, ни в популяционном смысле. Доказывается это разными путями.
Во-первых, известны великие мыслители и с большим, и с малым мозгом.
Средняя по этим мыслителям получается практически средней по миру (на самом деле она получается больше среднемировой средней, но тут надо учитывать два важных обстоятельства: в выборку мыслителей всегда включают только мужчин и почти одних северных европеоидов – крупных телом и, стало быть, мозгом; если бы сюда добавить женщин и южных мыслителей – древних египтян, греков, римлян, итальянцев, майя, индусов, южных китайцев, то средняя по мега-интеллектам сравнялась бы с общемировой).
Во-вторых, старые люди с капитально уменьшившимся мозгом могут иметь два жизненных пути. Если в течение жизни они вели интеллектуальную жизнь (пели, плясали, читали, а лучше – сочиняли стихи, занимались наукой, искусством, просто делали что-то умное), то старческое слабоумие им не грозит. Среди университетских профессоров людей с деменцией несравнимо меньше, чем среди людей неинтелектуальных профессий. Если же человек всю жизнь сидел на лавочке, щёлкал семечки и не читал ничего сложнее астрологического прогноза, то прогноз его старости неутешительный.
Учиться, учиться и учиться – как завещал нам великий В.И. Ленин, и что спасёт нас от маразма на пенсии.
В-третих, в популяционном смысле всё то же самое. Великие достижения человеческой мысли принадлежат самым разным группам – и мозговитым, и не очень.
Все древнейшие цивилизации возникли в средиземноморском поясе, где живут далеко не самые крупнотелые и головастые популяции.
Как самые мелкоголовые, так и самые башковитые популяции (не будем тыкать пальцем) не числятся в создателях мировых цивилизаций.
Даже очевиднее факт отсутствия внутривидовой связи размера и функции мозга на примере собак. Пёсики разных пород не распределяются по интеллекту так же, как по росту. Мелкая левретка или чихаухуа может быть столь же сообразительной, что и огромный сенбернар или ирландский волкодав. Число двигательных и чувствительных нейронов у разноразмерных собак меняется капитально, а число связей между ассоциативными нейронами, видимо, остаётся более-менее постоянным.
Единственно, когда указанная корреляция чётко проявляется – в случае патологических крайностей. Ясно, что микроцефал не может быть особо умным по причине недоразвития коры, но и рекордсмены в сторону больших значений – сплошь тоже с патологиями интеллекта и психики.
Однако, в межвидовом масштабе связь размера мозга и интеллекта вполне очевидна, с поправками на массу тела, конечно. Мышь глупее слона, кошка глупее собаки. Шимпанзе никогда не достичь уровня человека. Кит имеет в три раза б?льший мозг, чем человек, но в тысячу раз превосходит его по весу тела, так что тоже не догоняет по разумности. Соразмерные с современным человеком неандертальцы и кроманьонцы (которые тоже вроде как Homo sapiens, но уж больно древние и специфичные) имели б?льший мозг. Хронологические изменения невозможно списать лишь на аллометрические связи размеров мозга и тела – тело-то не особо поменялось, а питание в целом стало, как минимум, стабильнее. Стало быть, изменения размеров связаны в первую очередь с интеллектом.
С чего мы и начали.
Каков же прогноз? Усиливающаяся специализация и независимость от условий окружающей среды, обеспеченность выживания независимо от личных качеств делают прогноз неутешительным. С другой стороны, общий разум человечества неизмеримо растёт.
Обеспечит ли он счастливое будущее? Поживём, увидим…
На всём готовом. Почему у людей уменьшается размер мозга? | Наука | Общество
Дмитрий Писаренко
Примерное время чтения: 5 минут
6169
Shutterstock.com
Наши предки были универсалами
Научный факт: мозг людей верхнего палеолита (40-12 тыс. лет назад) и даже мозг неандертальцев (последние из них жили 40 тыс. лет назад) был крупнее мозга современного человека. У поздних неандертальцев его объём достигал 1500 см3 и больше. У мужчин ХХI века средний размер мозга равен примерно 1425 см3, у женщин — 1350 см3.
С конца 1980-х учёные ищут причины этих изменений, которые язык не повернётся назвать эволюционными. Ведь мы привыкли гордиться своей «разумностью» и убеждены, что именно развитый головной мозг вознёс Homo sapiens на вершину эволюции и сотворил из него венец природы.
«Уменьшение мозга началось примерно 25 тыс. лет назад и вполне ощутимо продолжалось ещё около 10 тыс. лет, — рассказывает научный редактор портала антропогенез.ру, доцент биологического факультета МГУ им. Ломоносова Станислав Дробышевский. — Многих это повергает в замешательство: неужели древние люди были умнее нас? Как так? Ведь они имели более низкую, примитивную культуру! Но давайте представим, в каких тяжелейших условиях жили наши далёкие предки. И сколько знаний и сведений они должны были хранить в голове: как делать орудия труда, как добывать огонь, как строить жилище, как выслеживать добычу и как её поймать, выпотрошить, приготовить, что можно есть, а что нельзя, как защититься от хищников или паразитов? А ещё помнить мифы и предания.
И всё это в одной голове! Без преувеличения, они были универсалами».
Современный человек получает всё готовое — и еду, и одежду, и информацию. Глядя на юных представителей поколения Z, можно предположить, что они уже рождаются с айфонами в руках. Попросите какого-нибудь горожанина собственноручно соорудить, к примеру, топор. Результат предсказуем. В лучшем случае мы готовы собирать своими руками мебель из ИКЕА, где все винтики и отверстия уже идеально подогнаны друг к другу.
Несмотря на то, что цивилизация рванула вперёд, а совокупный объём информации, приобретённой и накопленной людьми, достиг астрономических величин, знаний в голове отдельно взятого человека заметно поубавилось. Нельзя сказать, что мы глупее наших предков. Просто им нужно было постоянно работать своими мозгами и постигать окружающий мир через собственный опыт.
Чем человек похож на домашнее животное?
Мозг — чрезвычайно энергозатратный орган. На него приходится лишь 2% массы человеческого тела, а потребляет он 25% энергии. В том числе по этой причине древние люди имели мощное телосложение: им требовалось усиленно подкармливать содержимое черепной коробки, добывая на охоте мясо диких животных.
Затем Homo sapiens освоил земледелие, жизнь его стала стабильнее и проще, и размер мозга начал уменьшаться. Причём этот процесс, как считают биологи, поддерживался естественным отбором. В цене у слабого пола теперь были не крепко сложенные самцы, а индивиды с повышенной плодовитостью. А чтобы оставлять больше потомства, большие габариты не нужны. Спросом стали пользоваться не агрессивные, а дружелюбные особи, а их физические параметры меньше.
Кстати, у современных народов, которые являются потомками скотоводов-кочевников, средний размер мозга несколько больше, чем, к примеру, у европейцев. Это монголы, буряты, казахи. Причина в том, что их предки продолжали питаться высококалорийной животной пищей, в то время как земледельцы переходили на углеводный рацион. Хотя размер мозга сокращался и у них.
Учёные называют этот эффект уменьшения мозга «синдромом одомашнивания» — по аналогии с домашними животными. Исследования показали, что у зверей, приручённых человеком, со временем меняется не только поведение и гормональный фон, но и объём головного мозга. Совершенно верно, он становится меньше по сравнению с мозгом их диких «собратьев». Сытая и спокойная жизнь к этому располагает — ведь мозг не только энергозатратен, он ещё и ленив.
Как нарастить синапсы
Ну а что с умственными способностями? Связаны ли они как-то с размером головного мозга?
«Напрямую в пределах биологического вида — нет, — утверждает Станислав Дробышевский. — Интеллект в основном зависит не от размера мозга и даже не от числа нейронов в нём, а от числа связей между нейронами. А оно может быть обусловлено наследственностью, определяться образом жизни или опытом. Если человек постоянно учится, он нарабатывает всё больше таких связей — выше будет и его интеллект».
Помимо количества связей между нейронами (их называют синапсами), играют роль прочие нюансы — способность к передаче импульсов, скорость этой передачи и многое другое.
Примечательно, что с возрастом число нейронов значительно снижается, однако интеллектуальные способности человека при этом могут оставаться прежними, а то и возрастать. Это в том случае, если в мозге наращиваются новые синапсы.
Что ждёт человечество дальше? Продолжит ли наш мозг уменьшаться? Численность населения растёт, специализация усиливается (каждый постигает какую-то определённую область знаний и конкретные навыки), к тому же мы постоянно стремимся облегчить свою жизнь всевозможными достижениями цивилизации и обезопасить себя от плохих условий окружающей среды. А всё это предпосылки для дальнейшего уменьшения головного мозга.
Или вы хотели бы жить в пещере, но с крупным мозгом?
головной мозгнаучные исследования
Следующий материал
Также вам может быть интересно
Человек будущего: лысый, желтокожий и с тремя пальцами
В кого мутируем? Эволюция готовит нам сюрпризы
Почему обезьяна не становится человеком?
Огромный череп на хрупком тельце.
Каким станет человек будущего?Главная молекула. Опубликовано исследование, посвященное ДНК и биомедицине
Каким станет человек будущего?Новости СМИ2
Неандертальские мозги «росли более медленно»
Опубликовано
Источник изображения, Джоан Коста
Подпись изображения,
Скелет мальчика, который разбил наш вид на развитие NeAnderthal Brain. Паллаб Гош
Научный корреспондент BBC News
Новое исследование показывает, что мозг неандертальца развивался медленнее, чем наш.
Анализ скелета неандертальского ребенка показывает, что его мозг все еще развивался в то время, когда мозг современных человеческих детей полностью сформирован.
Это еще одно свидетельство того, что этот ныне вымерший человек не был более грубым и примитивным, чем наш вид.
Исследование опубликовано в журнале Science.
До сих пор считалось, что мы единственный вид, чей мозг развивается относительно медленно. В отличие от других обезьян и более примитивных людей, Homo sapiens имеет длительный период детства, длящийся несколько лет.
Это потому, что для развития нашего большого мозга требуется время и энергия. Предыдущие исследования останков неандертальцев показали, что они развивались быстрее, чем современные люди, что позволяет предположить, что их мозг может быть менее сложным.
Но команда под руководством профессора Антонио Росаса из Музея естественных наук в Мадриде обнаружила, что мозг неандертальцев мог развиваться медленнее, чем наш.
«Это был сюрприз», — сказал он BBC News. «Когда мы начали исследование, мы ожидали чего-то похожего на предыдущие исследования».
Источник изображения, Палеоантропологическая группа MNCN-CSIC]
Подпись к изображению,
Останки были обнаружены в пещере Эль-Сидрон в Астурии, Испания.
Профессор Росас и его команда считают, что они правы, а предыдущие исследования ошибочны, поскольку впервые им удалось изучить относительно полный скелет ребенка на решающем этапе его развития.
Это был мальчик, которому было почти семь с половиной лет, когда он умер. Его кости были найдены на месте Эль-Сидрон, которому 49 000 лет, в Испании.
Останки мальчика исключительно хорошо сохранились и включают смесь молочных и взрослых зубов, что позволило команде точно определить его возраст.
По оценкам, этот мозг после смерти составлял 87,5% от размера мозга среднего взрослого неандертальца. У современного человеческого ребенка в том же общем возрасте мозг в среднем был бы 95% размера взрослого.
Исследователи также обнаружили, что некоторые мелкие кости, образующие позвоночник мальчика, не срослись. У современных людей эти кости имеют тенденцию срастаться к тому времени, когда дети достигают шестилетнего возраста.
Источник изображения, Джоан Коста
Image caption,
Исследователи были удивлены, обнаружив, что мозг неандертальца развивается медленнее
По словам профессора Росаса, это открытие подтверждает идею о том, что неандертальцы не так уж отличались от нас.
Грубое представление о неандертальцах старое. В последние несколько лет появляется все больше свидетельств того, что они были отдельным человеческим видом с некоторыми небольшими отличиями. Теперь мы можем сказать, что их модель роста тоже похожа на нашу.
Находка поднимает интригующую возможность того, что немного более медленное развитие мозга неандертальцев означало, что их мозг мог быть более развитым, чем наш. Но профессор Росас предпочитает более прозаическую интерпретацию.
«Неандертальцы имеют больший мозг и большее тело, поэтому логично предположить, что мозг неандертальца продолжает расти немного дольше, чтобы позволить их мозгу и телу достичь размеров взрослого человека», — пояснил он.
До этого открытия ученые считали, что современные люди являются самым медленно растущим видом. Теперь мы знаем, что неандертальцам потребовалось немного больше времени, что позволяет предположить, что оба вида унаследовали эту модель роста от ныне вымершего общего предка.
Подпишитесь на Pallab в Twitter
BBC не несет ответственности за содержание внешних сайтов.
Современные люди производят больше нейронов мозга, чем неандертальцы — ScienceDaily
Вопрос о том, что делает современных людей уникальными, уже давно является движущей силой для исследователей. Таким образом, сравнения с нашими ближайшими родственниками, неандертальцами, дают захватывающую информацию. Увеличение размера мозга и производство нейронов во время развития мозга считаются основными факторами увеличения когнитивных способностей, которые произошли в ходе эволюции человека.
Однако, хотя и у неандертальцев, и у современных людей мозг развивается одинакового размера, очень мало известно о том, мог ли мозг современного человека и неандертальца различаться с точки зрения производства нейронов в процессе развития.
Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене теперь показывают, что современный человеческий вариант белка TKTL1, который отличается от неандертальского варианта только одной аминокислотой, увеличивает один тип клетки-предшественники головного мозга, называемые базальной радиальной глией, в мозгу современного человека. Клетки базальной радиальной глии генерируют большинство нейронов в развивающемся неокортексе, части мозга, которая имеет решающее значение для многих когнитивных способностей. Поскольку активность TKTL1 особенно высока в лобной доле головного мозга плода человека, исследователи пришли к выводу, что эта единственная специфичная для человека аминокислотная замена в TKTL1 лежит в основе большей продукции нейронов в развивающейся лобной доле неокортекса у современных людей, чем у неандертальцев.
Только небольшое количество белков имеет различия в последовательности аминокислот — строительных блоков белков — между современными людьми и нашими вымершими родственниками, неандертальцами и денисовцами. Биологическое значение этих различий для развития современного человеческого мозга в значительной степени неизвестно. На самом деле и у современных людей, и у неандертальцев мозг, и особенно неокортекс, имеют одинаковый размер, но остается неясным, подразумевает ли этот одинаковый размер неокортекса одинаковое количество нейронов. Последнее исследование исследовательской группы Виланда Хаттнера, одного из директоров-основателей Института молекулярной клеточной биологии и генетики им. Макса Планка (MPI-CBG) в Дрездене, проведенное в сотрудничестве со Сванте Паабо, директором Института Макса Планка Эволюционная антропология в Лейпциге и Паулина Вимбергер из университетской больницы Дрездена и их коллеги обращаются именно к этому вопросу. Исследователи сосредотачиваются на одном из этих белков, который представляет собой единственную аминокислотную замену практически у всех современных людей по сравнению с неандертальцами, белок, подобный транскетолазе 1 (TKTL1).
В частности, у современных людей TKTL1 содержит аргинин в рассматриваемом положении последовательности, тогда как у неандертальца TKTL1 представляет собой родственную аминокислоту лизин. В неокортексе эмбриона человека TKTL1 обнаружен в клетках-предшественниках неокортекса, клетках, из которых происходят все нейроны коры. Примечательно, что уровень TKTL1 самый высокий в клетках-предшественниках лобной доли.
TKTL1 современного человека, но не TKTL1 неандертальца, приводит к большему количеству нейронов в неокортексе эмбриона мыши замена аминокислот для развития неокортекса. Аннелин и ее коллеги ввели либо современный человеческий, либо неандертальский вариант TKTL1 в неокортекс эмбрионов мыши. Они заметили, что базальные радиальные глиальные клетки, тип неокортикальных предшественников, которые, как считается, являются движущей силой для увеличения мозга, увеличивались с современным человеческим вариантом TKTL1, но не с неандертальским вариантом. Как следствие, мозг эмбрионов мышей с TKTL1 современного человека содержал больше нейронов.
Больше нейронов в лобной доле современного человека
После этого исследователи изучили значимость этих эффектов для развития человеческого мозга. С этой целью они заменили аргинин в TKTL1 современного человека лизином, характерным для TKTL1 неандертальца, используя органоиды человеческого мозга — миниатюрные органоподобные структуры, которые можно выращивать из стволовых клеток человека в чашках для культивирования клеток в лаборатории и которые имитируют аспекты раннего развития человеческого мозга. «Мы обнаружили, что с аминокислотой неандертальского типа в TKTL1 производилось меньше базальных радиальных глиальных клеток, чем с современным человеческим типом, и, как следствие, меньше нейронов», — говорит Аннелин Пинсон. «Это показывает нам, что, хотя мы не знаем, сколько нейронов было в мозгу неандертальца, мы можем предположить, что у современных людей больше нейронов в лобной доле мозга, где активность TKTL1 самая высокая, чем у неандертальцев». Исследователи также обнаружили, что современный человеческий TKTL1 действует посредством изменений в метаболизме, в частности, стимуляции пентозофосфатного пути, за которым следует усиление синтеза жирных кислот.