Изменения формы тела происходили за счет небольших модификаций скорости роста и созревания в процессе онтогенеза. Например, линия «стройных» австралопитеков имела тенденцию к неотении или педоморфозу. При этом состоянии ювенильные характеристики сохраняются и у взрослого животного. Неотения могла достигаться путем удлинения процесса созревания или подавлением этого процесса. В то же время у «крепких» австралопитеков созревание происходило быстрее, что подтверждалось повышенной толщиной черепа и увеличением челюстей и зубов. Для эволюционных изменений у сложных организмов характерны небольшие модификации активности различных генов в процессе развития. Этот процесс часто называют гетерохронией, т. е. такие филогенетические изменения сроков возникновения и/или продолжительности развития, при которых формирование одного или нескольких признаков в организме ускоряется или тормозится по сравнению с аналогичными у предков.
При достижении определенного уровня сложности организации (например, многоклеточности) изменения на более фундаментальном уровне (появление кардинальных отличий), как правило, фатальны. Поэтому наиболее благоприятный путь эволюционных изменений — это контроль экспрессии уже существующих генов, который происходит посредством небольших модификаций в регуляторных генах. Чтобы сделать обезьяну более похожей на человека, необходимо подавить гены, управляющие процессом взросления черепа, предотвращая появление толстых костей свода и больших зубов и сохраняя отношение головы к телу достаточно большим (рис. 3.3). Ювенильные признаки присущи не только голове взрослого человека, но и его психике, так как он остается любопытным и пластичным к изменениям во внешней среде, как ребенок. В целом, можно сказать, что Ледниковый период изменил экосистему Африки и обусловил появление большого количества новых форм жизни. Однако только одна таксономическая группа привела к появлению высоко энцефализированных организмов, называемых людьми. Нам следует продолжить рассмотрение других факторов, ответственных за эволюцию такого сложного человеческого мозга.
Рис. 3.3. Сравнение шимпанзе-детеныша и взрослого. Человеческий облик обезьяны-младенца служит аргументом в пользу теории, что в эволюции человека большую роль сыграла неотения или педоморфоз
Баллистическая охота.
Кельвин (Calvin, 1982) писал, что, по крайней мере, одним из ведущих движителей энцефализации гоминид мог быть естественный отбор по метанию камней в жертв правой рукой. Баллистические движения, буквально — метание предметов в цель, не могут быть откорректированы обратной связью. Например, если мы пытались бы взять мишень «на мушку», то могли бы двигать прицел туда-сюда, пока не увидели бы, что он отцентрирован. Прицеливание может быть движением с обратной связью. С другой стороны, если бы мы попытались бросить дротик с нескольких метров в центр той же самой мишени, это было бы баллистическим движением. Прежде чем дротик полетит, необходимо, чтобы все мышцы сократились в правильном сочетании и последовательности. Когда дротик будет брошен, мы ничего не сможем сделать, чтобы изменить его полет. Чтобы успешно бросать снаряды в цель, особенно — в движущуюся, нужна сложная нервная цепочка. Хотя большие обезьяны в своей жизни иногда кидают предметы, точность их броска невысока. Другое отличие людей от обезьян состоит в том, что хотя отдельные обезьяны могут пользоваться преимущественно какой-то одной рукой, для вида в целом не характерна праворукость или леворукость. В противоположность этому, примерно 89 % людей предпочитают писать (так же, как и метать предметы) правой рукой.
Последовательные движения с минимумом обратной связи — явление не уникальное для людей. Многие виды, в особенности хищники, охотящиеся из засады, должны непосредственно перед прыжком просчитать все необходимые мышечные сокращения, которые позволят им успешно атаковать ничего не подозревающую жертву. При этом типе активности нет значительной разницы в движении левой и правой половин тела. Таким образом, не происходит специализация функции в одном полушарии больше, чем в другом. Но при метательных движениях, выполняемых одной рукой (что более эффективно, так как увеличивает расстояние броска), есть специализация одной из сторон тела. Почему предпочтительной стороной оказалась правая (и, соответственно, левое полушарие мозга) — стало предметом множества споров. Кельвин (1982) сделал предположение (маловероятное), что детей укачивали с левой стороны, где удары сердца матери лучше слышны. У ранних гоминид-самок, державших своих чад в левой руке, дети засыпали крепче, что позволяло матерям подкрасться к жертве и не быть обнаруженными хищниками. Укачивая детей левой рукой, они чаще использовали правую руку для метания и других сложных движений, поэтому мог происходить отбор для более комплексного развития левого полушария мозга, управляющего этими действиями. Кельвин добавил, что развитие этой последовательной нервной механики левого полушария привело к одновременному развитию речи. Известно, что у людей, перенесших левосторонний инсульт, часто отмечаются проблемы с пониманием речи и со способностью говорить. Кроме этого у них часто наблюдаются нарушения последовательности. Сюда можно отнести построение слов в правильном порядке и понимание значения порядка слов (проблемы с синтаксисом), последовательность мимики и последовательность повседневного поведения. Археологические источники свидетельствуют, что бипедализм появился раньше основной энцефализации. Исходя из этого, последующая эволюция размеров и сложности мозга нашей генеалогической линии должна быть связана с факторами, действовавшими после такого изменения в движении.
Гипотеза баллистической охоты Кельвина (1982) согласуется со многими фактами. Однако она во многом основывается на предположении, что гоминиды адаптировались к охоте на очень ранней стадии. Хотя и возможно, что древние гоминиды применяли баллистическую охоту, но данные археологии свидетельствуют, что основным источником еды для них была падаль. Мы можем выдвинуть версию, что совокупность нейронных схем левого полушария исходно развилась как приспособление к правостороннему владению дубиной. Используя в качестве дубинки даже простую палку или кость, маленькие двуногие гоминиды могли отгонять от трупов меньших животных-падалыциков, разделывать тушу, отрезать куски грубыми каменными инструментами и быстро покидать опасное место до прибытия крупных падальщиков. Учитывая условия жизни в саванне, эти существа были очень уязвимы для большинства крупных хищников. Двуногость обеспечила оптимальную энергетическую эффективность преодоления больших дистанций с наименьшей затратой калорий, но создала трудности в достижении хорошей скорости бега. Способность владеть дубиной преобразила очень уязвимое существо, и даже крупные хищники стали приближаться к нему с осторожностью. Нервные схемы, развившиеся в результате владения дубиной, стали основой для баллистического метания, которое занимает основное место в гипотезе Кельвина. После установления последовательных схем в головном мозге гоминид развитие мозга стал обусловливать новый основной фактор — речь.
Речь.
Исследования правой и левой половин мозга у малых обезьян Старого Света выявили, что левое полушарие управляет коммуникативными и тонкими моторными навыками, а правое полушарие отвечает за зрительное восприятие (Faulk, 1987). Это свидетельствует в пользу того, что специализация сторон (по поводу которой теоретизировал Кельвин) произошла задолго до эволюционной стадии гоминид. Если основываться прежде всего на концепции развития уже существовавших нейтральных паттернов (а не на возникновении новых), то баллистическая гипотеза энцефализации и возникновения речи сохранит свою достоверность. Последние данные об активности мозга и речи говорят об интегрированном взаимодействии между нервными структурами, задействованными в коммуникации, и такими двигательными центрами, как хвостатое ядро и мозжечок (Willis, 1993).
Особенно интересна роль мозжечка в речевой функции. Мозжечок — большая и очень сложная структура, входящая в состав заднего мозга. Хотя он составляет лишь десятую часть массы всего мозга, количество нейронов в мозжечке примерно равно их количеству в остальных отделах мозга, вместе взятых. Ученые установили, что основная функция мозжечка — расчет и выполнение баллистических движений. Мозжечок — одна из зон мозга, которая значительно увеличилась в размерах за последние 3 миллиона лет, наряду с такими отделами, как неокортекс.
Важность мозжечка в речевой функции иллюстрируется синдромом Вильяма — генетической аномалией. У людей с этим заболеванием кора головного мозга имеет массу около 80 % по сравнению с нормальными людьми. Но мозжечок при этом обычных размеров, а один из наиболее недавно развившихся отделов, neocerebellum (кора мозжечка. — Примеч. пер.), даже увеличен. Больные имеют IQ около 50, что соответствует умственной отсталости. Но их речевые функции, как ни странно, не страдают: речь построена правильно, словарный запас достаточен. Больные поразительно быстро заучивают новые слова и фразы. Все это говорит о том, что увеличенный мозжечок у этих людей каким-то образом справляется с препятствиями к овладению высоким уровнем речевой культуры. Это также свидетельствует о пластичности как человеческого мозга, так и человеческой психики, о чем мы поговорим позднее в этой же главе. Взаимоотношения между речью (особенно синтаксисом) и баллистическими расчетами кажутся очень тесными. Возможно, никогда не удастся достоверно определить причину сил естественного отбора, которые привели к таким связям.