Чому ми такі розумні
Чи була крокоутка? Чим займаються генетики? Хто на Місяці головний? Як виникає лжеісторія? Що роблять медики на війні? Як розповісти про блокаду Ленінграда? Що придумав Толкін? Як виник Всесвіт і що з нею буде далі? Як «Радіо Свобода» зберегло заборонену літературу як спорт перетворився на шоу-бізнес? Чому ми такі розумні? Роботи і музика
Біолог Філіп Хайтович про те, за рахунок чого людина розумніша макаки і чому Микола Валуєв виглядає так, як виглядає
0 0 0 допоможи
сайту
У Лекторії Політехнічного музеяс лекцією про загадки людського мозку виступив Філіп Хайтович, український біолог, провідний в даний момент дослідний проект в Інституті обчислювальної біології в Шанхаї.
Мозок - це дуже складний орган. У ньому близько ста мільярдів нейронів і ще більше - близько ста тисяч мільярдів - синапсів. Що таке синапси? Це з'єднання між нейронами. Нейрони самі по собі - це клітини, які за допомогою відростків з'єднуються з іншими нейронами. Для чого вони потрібні?
Ось мозок миші. Дивіться на картинку - зараз він зробиться повністю прозорим, і ми побачимо все нейрони, з яких він складається. Різними кольорами показані різні типи нейронів і нейронних мереж. Миша біжить через лабіринт, і видно, які нейрони в її мозку активізуються. З людиною все складніше. Коли ви слухаєте цю лекцію або, наприклад, дивіться на світлофор, це не означає, що в дії беруть участь якісь конкретні десять нейронів. Дією керує ціла юрба нейронів, і вони сплетені в величезні нейронні мережі. Пам'ятаєте, я казав, що у нас крім нейронів є ще сто тисяч мільярдів контактів між ними? Природно буде припустити, що наш мозок унікальний якраз через це колосальної кількості нейронів. Але - чи дійсно це так? Чи справді можна пояснити різницю між мозком людини і мозком миші одним тільки розміром? Одні люди говорять, що мозок слона або дельфіна такий же, як мозок людини, або трохи більше. Інші - що потрібно дивитися не на мозок, а на кількість нейронів і на розмір лобових часток.
Ось череп людини, ось череп неандертальця. Приблизно півмільйона років тому наші шляхи розійшлися. А ось - шимпанзе. І з шимпанзе ми розійшлися близько восьми мільйонів років тому. А це - макаки, з якими ми розійшлися тридцять мільйонів років тому. Ви можете запитати: чому древо історії виглядає саме так? Чому у нас є спорідненість з неандертальцями? І як можна довести наше спорідненість з шимпанзе? Відповідати можна почати так: подивіться на черепа. В принципі, вони схожі, так? Особливо з неандертальцями. Але це не дуже хороший аргумент, тому що дельфіни, наприклад, і риби теж схожі, але великого спорідненості між ними немає. Дельфіни - це ссавці, і найближчий родич - корова. Як ми можемо стверджувати, що людина дійсно має більш близьку спорідненість з неандертальцями, ніж з шимпанзе або макаками? Звичайно, це з'ясовується не на підставі схожості кісток, а на підставі ДНК. Дезоксирибонуклеїнової кислоти - та сама, яку в 1953 році розшифрували Уотсон і Крик. Подвійна спіраль, яка містить генетичну інформацію кожного з нас. У кожної людини своя власна ДНК, і вона дуже-дуже схожа на ДНК інших людей. Але приблизно один з тисячі нуклеотидів у кожного свій, неповторний. ДНК - це біологічна молекула, і коли вона відтворюється, тобто коли сплітається, трапляються помилки. Тобто, коли проводився на світло я, генетична інформація від моїх мами і тата сполучилася, але від них мені дісталася ДНК, яка була не зовсім точною копією, там були деякі виправлення маленькі. Коли говорять, що можна встановити батьківство по ДНК, мають на увазі, що якщо у дитини одна з хромосом - татова, то вони і справді родичі. І з тим же успіхом можна рівняти ДНК людини з ДНК іншого виду. Наприклад, мою ДНК з ДНК мавпи. Або з ДНК миші. В принципі, можна і просто подивитися на мене, потім на мавпу і сказати: «Ну, він, звичайно, трохи на неї схожий, але все-таки не зовсім». Однак якщо ми порівняємо наші ДНК, то виявиться, що вони на 98% однакові.
«Але як же так? - запитаєте ви. - 98% - це майже одне і те ж ». Насправді ні. ДНК містить позиції, які ні на що не впливають, але є і такі позиції, які впливають на багато що. Наприклад, кожен з вас знає про існування генетичних хвороб. Скажімо, м'язова дистрофія. Її причина - в мутації одного-єдиного нуклеотиду. А в нашій ДНК нуклеотидів - близько шести мільярдів. Але якщо хоч один нуклеотид змінити, у мене буде хвороба. Тобто навіть два відсотки від шести мільярдів - це величезна кількість.
Ось, наприклад, горили. Або шимпанзе, або орангутанги. Нам здається, що вони всі однакові. Наприклад, бонобо - для шимпанзе такі ж родичі, як для нас неандертальці. Зовні розрізняються лише тим, що у шимпанзе морда коричнева, а у бонобо чорна. І дуже цікаво, що, незважаючи на генетичну схожість, вони абсолютно різні за поведінкою. У шимпанзе є племена на чолі з сильним ватажком - майже як у первісних людей. А у бонобо головне місце в групі займає самка - і дуже розвинена сексуальне життя. Тобто вони як хіпі, які говорили: «Давайте займатися любов'ю, а не війною». У бонобо вся агресія йде в сексуальну активність. Тобто якщо два племені бонобо зустрічаються, то замість того, щоб битися і вбивати один одного, вони просто влаштовують величезну оргію. Причому все з усіма: чоловіки з чоловіками, жінки з жінками, діти з дітьми. І тому, коли ви говорите, що генетично різниця дуже маленька - «всього два відсотки», - знайте, що між шимпанзе і бонобо різниця ще менше: всього 0,2%! А як по-різному поводяться, так? І якщо вони зустрінуться, то шимпанзе думатимуть: «О, ці божевільні, що у них за життя! Тільки один з одним сексом займаються і зовсім не б'ються ». А бонобо будуть думати: «Дивні ці шимпанзе, любов'ю взагалі не займаються, а лише вбивають один одного». Насправді зовсім незначна різниця в ДНК може вести до радикальних відмінностей в поведінці. Але це що стосується далеких родичів.
Два мільйони років тому на планеті існувало безліч видів. Ми про всіх них знаємо лише по знайденим черепам (ДНК двухмілліонолетней витримки ми поки не вміємо відновлювати). Homo Sapiens. наш попередник, який жив близько півмільйона років тому. Знаменитий Homo Erectus. заселили всю планету. Ми дивимося на них і бачимо, що нікого схожого на нас тут немає. Якісь там мавпи бігають по лісі. Але не треба плекати ілюзій. Як показує наука, наші попередники постійно один з одним схрещувалися, у них були діти, і ці діти, в общем-то, ми і є. Тобто в кожному з нас є якась кількість ДНК неандертальця. І сенс лише в тому, що всі ці хлопці вимерли, а ми залишилися. Ми - переміг вид. І так як ми всіх винищили і більше винищувати як би нікого, ми взялися один за одного. Але це вже політика, тому повернемося до розмірів мозку.
Черепа вимерлих видів - це дуже давні племена. Мозок ще маленький, але з часом, як бачите, поступово збільшувався. Порівняйте наш череп і череп Homo Heidelbergensis. А ось неандерталець - дивіться, які в нього надбрівні дуги. Як у Миколи Валуєва. Насправді дуже цікаво досліджувати ДНК Валуєва. Ось ви смієтеся, а адже, хоч у нас у кожного є ДНК неандертальця, у Валуєва, можливо, виявився саме той нуклеотид, який відповідає за форму черепа.
Те, що ви бачите на цій досить складній картинці, - це якраз співвідношення часу з розміром мозку. Два мільйони років тому мозок був маленький, всього близько чотирьохсот кубічних сантиметрів, а потім раптом мозок почав збільшуватися, і тут він вже розміром літр. І далі він тільки збільшувався. Але що цікаво: обсяг мозку сучасної людини - від літра до півтора (точніше, в середньому 1300-1350 мл), а серед древніх людей були хлопці, розмір мозку яких був майже два літри. Але чи можна сказати, що, раз у них мозок був більше, вони були розумніші за нас? Що у них були різні технології, цивілізація і тому подібні речі? На жаль ні. Про це можна судити, досліджуючи знаряддя праці, якими користувалися стародавні люди протягом тисячоліть: якісь скребки, сокири. За півтора мільйона років не сталося ніяких змін - вони навіть не покращували ніяк свої скребки. І раптом десь сто тисяч років тому починається дивовижна культурна революція. З'являються гачки для риболовлі, вироби з кістки, перші предмети мистецтва, і це, як ми бачимо, ніяк не пов'язане зі збільшенням мозку. Навпаки, за останні сто п'ятдесят тисяч років мозок людський навіть трохи зменшився. Може, це через те, що лобові частки стали більше? Іноді відзначають, що у неандертальця були великі потиличні частки, у нас - лобові. А може бути, у нас більше нейронів? Ні, у неандертальців їх було стільки ж. А тепер увага: фрагмент новин.
Справа не в розмірі мозку і навіть не в лобових долях - і вже точно не в кількості нейронів. І я не знаю - в чому. Ніхто не знає.
Дівчинка з Голландії говорить по-англійськи, по-голландськи і ще на якійсь мові. А ця дівчинка з Америки. У обох досить рідкісна хвороба. Ось скан їх мозку, на якому видно, що одна частина мозку порожня, просто заповнена рідиною. Коли їм було приблизно по два-три роки, у них були зростаючі епілептичні припадки, і, щоб їх врятувати, лікарям довелося видалити півкуля цілком. У однієї дівчинки видалили ліву півкулю, в іншої - праве. Тобто в дуже ранньому віці їм просто взяли і вирізали полмозга. І ось зараз їм скільки-то років, вони навчаються у звичайній школі, вчать різні мови і, в принципі, розвиваються нормально. Зрозуміло, що якщо мені зараз видалять половину мозку, ефект буде куди більш яскравим, тому що мені не три роки і мій мозок вже не такий пластичний. При цьому хочу відзначити, що дівчинці з Голландії видалили ліву півкулю, в якому знаходяться зони Брока і Верніке, що відповідають за здатність розмовляти. І тим не менше ось ця дівчинка прекрасно говорить на декількох мовах. Значить, справа взагалі не в розмірі і навіть не в лобових долях - і вже точно не в кількості нейронів. І я не знаю - в чому. Ніхто не знає. Останні дослідження натякають, що розгадка не в самому мозку, а в його розвитку.
Коли людина або мавпа народжується, зрілих синаптичних контактів в їх мозку практично немає. Всі клітини на своїх місцях, готові до роботи, але ще не знають, як їм працювати. Звичайно, є відділи мозку, що відповідають за дихання і контроль внутрішніх функцій, - вони формуються в першу чергу. Але ми говоримо про кору і лобові частки, які відповідають за те, як мозок реагує на навколишнє середовище. Наприклад, до вас хтось підходить і б'є. Вдаримо ми у відповідь або втечемо? Або, якщо це начальник, просто заусміхався? За рішення цієї задачі відповідають лобові частки, і ми бачимо, що при народженні ніяких синаптичних контактів в лобових долях немає. Ні мавпочка, ні дитина ще не знають, як відповідати на удар. Наприклад, коли вони бачать гарячу праску, вони ще не знають, що з ним робити: є його або вистачати. І тільки згодом, за допомогою взаємодії з тим же самим праскою, мавпочка і людина розуміють, що краще його не чіпати. Так формуються синаптичні контакти. У людини їх кількість наближається до максимального десь в районі перших десяти років життя, а потім ми бачимо, що воно поступово знижується. У двадцятип'ятирічного людини менше синаптичних контактів, ніж у п'ятирічної дитини, тому що він уже оптимізував свою систему прийняття рішень. У певній ситуації ми вибираємо щось з якогось певного кількості сценаріїв. Тому що, якщо сценаріїв багато, важко зробити вибір. Наприклад: що ви хочете на сніданок, якщо знаєте, що є взагалі все? Ви, напевно, будете думати цілу годину. Але якщо ви знаєте, що вам доступна каша або яєчня, то рішення ви, швидше за все, швидко приймете. Те ж саме і наш мозок: він відбирає велику кількість варіантів, але залишає тільки ті, які більш-менш доступні.
Але що цікаво. Якщо ми подивимося на зелену криву макаки, то бачимо, що, в принципі, у мавпи формування нейронних контактів закінчується вже через кілька перших місяців життя. У рік це вже доросла, розумна мавпа. Вікно пластичності, тобто період, протягом якого макаку можна чогось ще навчити, значно менше, ніж у людини, - всього кілька місяців, після чого воно щільно закривається назавжди. У нас це вікно відкрите набагато довше і, в принципі, повністю ніколи не закривається. Тому-то ми і в 80 років ще здатні вивчити іноземну мову, і вперше сісти на велосипед в 70. Це дуже цікаво, тому що це доводить, що не тільки синапси, але і більш глибинні молекулярні освіти поводяться по-іншому в людському мозку . Звичайно, ви можете запитати: як взагалі цей процес пов'язаний з нашими мозковими функціями? Може, справа все-таки в розмірі? У нас більше мозок, нам потрібно більше синаптичних контактів, на це йде більше часу? Звичайно, якби ми мали справу з мишами, ми б могли зробити деякі мутації і подивитися, чи стане людина дурним. Або, навпаки, стануть миші розумними, як люди. У першому випадку це неможливо, у другому складно. Коротше, наука не божевільна, щоб цим займатися. Але що можна все-таки зробити, так це подивитися на хвороби. Наприклад, аутизм: хороший приклад для вчених і дуже поганий - для батьків. Аутизм - це коли разом з розвитком мозку порушуються всі наші людські функції: можливість спілкуватися, здатність приймати нестандартні рішення, змінювати рутину.
Записала Наталія Кострова
Сподобався матеріал? Допоможи сайту!