Книга: Как мы делаем это. Эволюция и будущее репродуктивного поведения человека

Глава 5 Как отрастить большой мозг

<<< Назад
Вперед >>>

Глава 5

Как отрастить большой мозг

В детстве, когда я получал хорошие оценки за контрольные, мама всегда говорила мне: «Тебе достались мозги твоего отца». Мне всегда казалось, что это не похоже на правду, ведь я унаследовал от отца лишь половину генов, а другую половину – от матери. Впоследствии, когда я вырос и занялся изучением эволюции мозга, мои исследования показали, что в действительности вклад моей матери в развитие моего мозга, как и вклад всех женщин в развитие мозга их детей, намного больше, и она совершенно напрасно скромничала. Все млекопитающие обязаны своим мозгом прежде всего своим матерям, по крайней мере в том, что касается вложенных в его развитие ресурсов.

Головной мозг служит центром управления нашего организма и представляет собой один из самых жизненно важных органов. Эволюции мозга млекопитающих, особенно возникновению исключительно большого человеческого мозга, посвящено немало исследований. Но, несмотря на все внимание, которое уделялось этому вопросу, исследователи часто пренебрегали тесной связью, существующей между развитием мозга и размножением. Высокая потребность головного мозга в энергии делает его одним из самых дорогостоящих органов нашего тела. У взрослых млекопитающих на работу каждого грамма мозговой ткани требуется раз в десять больше энергии, чем в среднем уходит на работу одного грамма других тканей. Хотя средняя масса головного мозга взрослого человека составляет меньше 1,5 кг (всего лишь около 1/50 от массы тела), на его обслуживание уходит около 1/5 всей расходуемой организмом энергии.

Затраты энергии на развитие мозга оказываются еще выше. Можно сказать, что к стоимости поддержания при этом добавляется стоимость строительства, из-за чего потребность в ресурсах возрастает еще больше. Нашему телу, как и любой другой работающей системе (кроме регионального правительства), для успешной работы необходим сбалансированный бюджет. Поэтому повышенную потребность развивающегося и работающего мозга в ресурсах требуется как-то компенсировать. Добиться этого можно посредством того или иного сочетания использования запасенных ресурсов (обращение к резервам), увеличения потребления энергии (повышение доходов) и сокращения затрат энергии на поддержание остальных частей организма (сокращение других отделов). Такое стремление сбалансировать бюджет обычно требует поиска компромиссов между затратами на поддержание мозга и другими расходами, в особенности связанными с размножением.

Когда я занялся исследованиями эволюции приматов, у меня, по счастью, сразу сложилось необычный набор интересов: к репродуктивной биологии и к эволюции мозга. Это сочетание позволило мне заметить взаимосвязи данных двух областей. В частности, оно привлекло мое внимание к вкладу любой матери в развитие своего потомства. Специалисты по эволюционной биологии обычно склонны задаваться вопросом, почему тому или иному виду млекопитающих нужен большой головной мозг. Я же пошел по другому пути, задавшись вопросом о том, как какое-либо млекопитающее вообще может позволить себе иметь большой мозг.

С биологической точки зрения ключевой момент состоит в том, что у всех млекопитающих именно мать обеспечивает потомство большей частью ресурсов, необходимых для развития мозга. Поначалу, во время беременности, эти ресурсы поставляются через плаценту. Затем, после родов, мать выкармливает своих детей, поставляя им дальнейшие ресурсы с молоком. При этом мозг выделяется среди других органов не только ненасытностью своих потребностей в энергии, но и тем, что быстро растет уже на ранних этапах развития и вскоре достигает своих окончательных размеров. Эта особенность вполне понятна, потому что мозг, бортовой компьютер организма, должен быть полностью готов к работе к тому моменту, когда детеныши начнут передвигаться самостоятельно. У млекопитающих мозг обычно завершает рост, по крайней мере прекращает увеличиваться в размерах, по большей части к тому моменту, как детеныш перестает питаться молоком. После этого за быстрым ростом следует относительный застой. Именно поэтому у новорожденных млекопитающих голова так непропорционально велика по сравнению с остальным телом, а у взрослых ее относительные размеры уже намного меньше.

Другие основные органы и системы органов (сердце, легкие, печень, почки, пищеварительный тракт, мышцы и скелет), в отличие от мозга, растут от рождения и до зрелости непрерывно и довольно равномерно. Например, у человека мозг, по сути, достигает своих окончательных размеров, свойственных взрослым, уже к семилетнему возрасту, в то время как остальное тело продолжает расти еще лет четырнадцать. На поздних этапах развития рост других органов все больше обгоняет рост мозга. У новорожденных человеческих младенцев масса мозга составляет около 0,1 от массы тала, а у взрослых людей – лишь около 1/50. В связи с повышенной потребностью в энергии мозг новорожденного младенца, на который приходится 10 % массы тела, потребляет около 60 % всей расходуемой организмом энергии. Затем доля потребляемой энергии, приходящаяся на мозг, постепенно снижается, и у взрослых обычно составляет лишь около 20 %.

Проведенные мною сравнения разных млекопитающих показали, что размер мозга взрослой особи достоверно связан не только с потреблением энергии, но и с продолжительностью беременности. Это открытие подтвердило мое интуитивное предположение о тесной связи развития мозга с размножением. Биологи Джордж Сейчер и Эверетт Стаффельдт получили первые отчетливые свидетельства такой связи в 1974 году. Они проанализировали данные по репрезентативному набору млекопитающих и показали, что продолжительность беременности сильнее связана с размерами мозга новорожденного, чем с размерами его тела. Более того, Сейчер и Стаффельдт сделали из этого открытия вывод, что мозг может даже задавать ритм развития плода. Эта гипотеза по-прежнему ожидает тщательной проверки, но в любом случае ясно, что размеры мозга новорожденного тесно связаны с продолжительностью беременности.

Мозг продолжает расти и после рождения за счет ресурсов, поставляемых с материнским молоком, а значит, продолжительность кормления молоком тоже связана с окончательными размерами мозга, но все же определяющим фактором размеров мозга взрослого организма остается продолжительность беременности. Мозг млекопитающих обычно достигает примерно 9/10 своих окончательных размеров к моменту прекращения питания материнским молоком. Поэтому нет никаких сомнений в том, что именно мать поставляет бо?льшую часть ресурсов, необходимых для развития мозга.

Размеры мозга млекопитающих статистически достоверно связаны не только с продолжительностью беременности, но и с уровнем энергетического обмена. Исходя из связей между размерами мозга, длительностью внутриутробного развития и энергозатратами, я некогда сформулировал свою «гипотезу материнской энергии». Согласно этой гипотезе, на размеры мозга новорожденного напрямую влияет уровень обмена энергии в организме матери во время беременности. При прочих равных чем продолжительнее беременность или чем выше уровень обмена, тем больше ресурсов материнский организм может передать через плаценту, способствуя развитию головного мозга у плода. Уровень обмена энергии в организме матери продолжает влиять на ее вклад в рост мозга потомства и после родов, в ходе кормления молоком. Чем выше суммарная продолжительность беременности и кормления молоком, то есть периода, в течение которого мать может поставлять ресурсы, необходимые потомству для развития мозга, тем больше времени имеется у матери на передачу таких ресурсов. Поэтому окончательные размеры мозга, свойственные взрослому организму, во многом определяются именно этим периодом.

Приматы в целом подчиняются данному правилу, но при этом демонстрируют уникальную связь роста мозга с развитием всего организма. Развитие плода у всех приматов идет не так, как у других млекопитающих. В 1982 году все тот же Джордж Сейчер внес еще один существенный вклад в наше понимание механизмов развития мозга, открыв знаменитый принцип, известный теперь как правило Сейчера: на всех этапах беременности плод у приматов неизменно имеет примерно вдвое больше мозговой ткани, чем плод тех же размеров любого другого млекопитающего. Иными словами, развитие мозга идет у приматов в особом, привилегированном режиме.

Однако объем информации, доступной Сейчеру, был сильно ограничен, потому что размеры мозга и всего тела в ходе развития плода как у приматов, так и у других млекопитающих измеряли редко. К счастью, существует непрямой способ проверки правила Сейчера. Поскольку правило предполагает, что разница между приматами и другими млекопитающими наблюдается на всех этапах развития плода, она должна наблюдаться и у новорожденных, а данных о размерах тела и мозга новорожденных млекопитающих имеется как раз довольно много. Когда я собрал и проанализировал довольно большой объем таких данных, выяснилось, что у новорожденных приматов действительно имеется примерно вдвое больше мозговой ткани, чем у новорожденных детенышей других млекопитающих. Правило Сейчера тем самым получило убедительное подтверждение.

Человеческие младенцы в этом отношении похожи на детенышей других приматов. Средние размеры мозга новорожденного человеческого младенца можно точно прогнозировать на основании данных о средней массе тела по формуле, рассчитанной для других приматов. Средний новорожденный человеческий младенец весит 3,4 кг, а его головной мозг – 340 г. Соотношение между этими показателями примерно такое же, какое наблюдается у других приматов, в то время как у других млекопитающих, новорожденные детеныши которых весят около 3,4 кг, головной мозг новорожденных обычно весит лишь около 170 г. Свойственное всем приматам привилегированное развитие мозга в ходе развития плода дает их детенышам большое преимущество в начале жизненного пути. Более того, поскольку эта черта свойственна всем современным приматам, она должна была быть свойственна и их общему предку. Первопричины разрастания нашего мозга, как и его связь с размножением, имеют глубокие корни в нашем эволюционном прошлом.

Разбираясь в том, как мозг растет после рождения, нужно принимать во внимание степень развития мозга у новорожденных. В предыдущей главе мы уже познакомились с принципиальной разницей между млекопитающими, у которых детеныши появляются на свет незрелыми и зрелыми. У первых, к которым относятся мыши, хомяки, ежи, кролики и кошки, беременность длится сравнительно недолго. Как и можно было бы ожидать, новорожденные детеныши этих млекопитающих невелики по сравнению с матерью и имеют небольшой головной мозг. Соответственно, и значительная часть роста мозга должна происходить у них уже после рождения, обычно в тот период, в течение которого они развиваются, оставаясь в гнезде.

Общее правило состоит в том, что у млекопитающих, появляющихся на свет незрелыми, размеры головного мозга увеличиваются после рождения приблизительно в пять раз. Быстрый рост мозга продолжается примерно до тех пор, пока не открываются глаза и уши, а тело не покрывается шерстью. Этот этап развития можно считать соответствующим моменту появления на свет у млекопитающих, рождающихся зрелыми. После открывания глаз и ушей скорость роста мозга сильно уменьшается и остается сравнительно невысокой вплоть до достижения мозгом размеров, характерных для взрослого животного.

У млекопитающих, появляющихся на свет зрелыми (таких как приматы, копытные, дельфины и слоны), новорожденные детеныши довольно велики и уже имеют сравнительно крупный головной мозг, поэтому у них после рождения мозг растет намного меньше. Как правило, у таких млекопитающих мозг после рождения увеличивается примерно вдвое, то есть далеко не так сильно, как у млекопитающих, рождающихся незрелыми, у которых он обычно увеличивается после рождения примерно в пять раз. Кроме того, у млекопитающих, рождающихся зрелыми, в том числе у всех приматов, за исключением человека, переход от быстрого к более медленному росту мозга обычно совершается к моменту появления на свет.

Однако человек в этом отношении уникален среди приматов. Как уже было сказано, соотношение размеров мозга и тела у человеческого плода и новорожденного младенца соответствует общей закономерности, характерной для приматов. Но дальнейший рост человеческого мозга после рождения резко отличается от дальнейшего роста мозга после рождения у любого другого примата и любого другого млекопитающего. У всех остальных приматов размеры мозга после рождения увеличиваются вдвое, а у человека – почти в 4 раза, что поистине поразительно. Столь существенное увеличение размеров мозга после рождения сочетается у нас с еще одной уникальной особенностью: скорость роста мозга у нас, в отличие от других приматов, а также от других млекопитающих, рождающих зрелых детенышей, не замедляется ко времени появления на свет. Не замедляется она и через несколько недель после рождения, как у млекопитающих, рождающих незрелых детенышей. У человека замедление роста мозга происходит лишь примерно через год после рождения.

Иными словами, человеческий мозг продолжает расти с той же скоростью, с какой он растет у плода, в течение года после рождения. Именно продолжением типичного для плода характера роста мозга в течение столь долгого времени после рождения и объясняется исключительная беспомощность новорожденных человеческих младенцев по сравнению с другими новорожденными приматами. Зоолог Адольф Портман верно подметил, что по-хорошему следовало бы считать, что беременность у человека длится 21 месяц: 9 месяцев в утробе матери, а затем еще 12 месяцев снаружи. Антрополог Эшли Монтагю сформулировал ту же мысль немного иначе: он писал, что у человека за 9 месяцами нормальной беременности в матке («утерогестации») следуют еще 9 месяцев развития вне матки, похожего на развитие плода («экстерогестация»).

Ясно, что у человеческих новорожденных мозг и связанные с ним анатомические структуры остаются незрелыми по сравнению с соответствующими структурами новорожденных других приматов и других млекопитающих, производящих на свет развитых детенышей. Отсюда следуют несколько выводов, важных для медицины. Во-первых, это повышенная частота заболеваемости расстройствами уха, горла и носа у младенцев. Многие из таких расстройств ослабевают или полностью проходят в течение первого года жизни. Один из ярких примеров подобных заболеваний – воспаление среднего уха (отит), которое в тяжелых случаях может приводить к потере слуха. Отит часто встречается у человеческих младенцев оттого, что евстахиева труба, через которую между глоткой и полостью среднего уха может проходить воздух, у новорожденных еще остается сравнительно незрелой.

Быстрый рост мозга в течение первого года жизни связан также с еще одной необычной особенностью новорожденных человеческих младенцев – их исключительной пухлостью. У среднего человеческого новорожденного, весящего около 3,4 кг, жировой ткани почти 0,5 кг – около 14 %. Наши младенцы – одни из самых пухлых среди новорожденных млекопитающих. Они заметно отличаются от костлявых новорожденных других приматов, таких как шимпанзе или макаки-резусы. У новорожденного человеческого младенца на жировую ткань приходится такая же доля массы тела, как у млекопитающих, живущих в Арктике, и даже бо?льшая, чем у новорожденных тюленей. Как показал антрополог Кристофер Кузава, в организме новорожденного человеческого младенца примерно в 4 раза больше жира, чем можно было бы ожидать у обычного новорожденного млекопитающего таких же размеров. Более того, в течение первых девяти месяцев после рождения массовая доля жира у человеческих младенцев продолжает увеличиваться, достигая в итоге примерно четверти от массы тела. В течение этого периода около 70 % энергии, расходуемой на рост, уходит на отложение жира. Короче говоря, здоровые младенцы не теряют свой младенческий жирок, а лишь увеличивают его запасы, иногда сохраняемые до трехлетнего возраста. В накоплении этих запасов младенцем долгое время после его рождения продолжает участвовать мать, кормящая его молоком.

Пухлость наших младенцев принято объяснять тем, что естественный отбор благоприятствовал повышению доли жировой ткани в организме, чтобы компенсировать утрату волосяного покрова, защищающего тело от холода. Известно, что оптимальная температура для человеческих младенцев, развивающихся в инкубаторе, составляет около 32 ?, так что охлаждение действительно может быть источником неприятностей. Младенческий жирок отличается характерным распределением по телу: он сосредоточен в основном прямо под кожей и, в отличие от запасов жира взрослых людей, лишь в небольшом количестве присутствует в брюшной полости. Эту точку зрения поддерживал антрополог Богуслав Павловский, доказывавший, что различные особенности человеческих новорожденных сформировались в ходе эволюции у древних представителей рода Homo как приспособления для борьбы с чрезмерным охлаждением во время ночного сна в открытой саванне. К числу таких особенностей Павловский относил сравнительно крупные размеры, а также повышенное количество подкожного жира. Еще одна необычная особенность человеческих младенцев – их способность активно регулировать температуру собственного тела.

Однако результаты исследований, которые провел Кузава, не вполне подтверждали, что подкожный жир человеческих младенцев может играть ту роль, которую ему приписывал Павловский. В связи с этим Кузава занялся проверкой другого, более правдоподобного объяснения исключительной пухлости наших младенцев, согласно которому увеличенные запасы жира служат своеобразным энергетическим буфером, особенно важным в период быстрого роста головного мозга в течение первого года жизни. Такой буфер мог бы компенсировать временные нарушения поступления ресурсов в организм растущего младенца. В 2003 году диетологи Стивен Куннейн и Майкл Крофорд сделали следующий шаг на пути к решению данной проблемы, опубликовав статью, в которой доказывали, что пухлость человеческих младенцев может служить ключом к эволюции нашего исключительно крупного мозга, причем не только в связи со значением подкожного жира как резерва энергии. Наш мозг почти наполовину состоит из жира, а в жире младенцев содержатся особые жирные кислоты – длинноцепочечные полиненасыщенные (ДЦПНЖК), которые необходимы для нормального развития мозга. Расчеты показывают, что ДЦПНЖК, содержащихся в младенческом жире в момент рождения, должно быть достаточно для поддержания роста мозга в течение трех месяцев. Куннейн развил эту идею в опубликованной им в 2005 году книге «Выживание наиболее жирных», в которой писал о нормальных человеческих новорожденных, что их следует признать «положительно ожиревшими». Отложение жира у человеческого плода происходит лишь в течение последнего триместра беременности, а на протяжении первых шести месяцев почти никакого жира в организме человеческого зародыша нет. В результате запасы жира у недоношенных младенцев оказываются сильно ниже нормы. У младенцев, рождающихся на пять недель раньше срока, жира вдвое меньше, чем у нормальных новорожденных, а у рождающихся на десять недель раньше срока – в шесть с лишним раз меньше. У таких недоношенных младенцев сильно выпирают ребра и мышцы груди, оттого что жировой ткани у них под кожей очень мало. Недостаточные запасы жира означают, что недоношенные младенцы лишены хорошего буфера для стремительного роста мозга сразу после рождения. Хотя при полноценном питании мозг у таких младенцев все же может развиваться нормально, исключительно важно учитывать их особые пищевые потребности. Куннейн метко называет запасы жира, имеющиеся у новорожденных младенцев, своего рода «страховкой».

Как уже говорилось, в большинстве других отношений, кроме развития мозга, человеческие новорожденные младенцы похожи на новорожденных других видов млекопитающих, производящих на свет зрелое потомство. Незрелыми наших младенцев можно считать лишь в одном особом смысле: их мозг в момент рождения недоразвит (по сравнению с его размерами у взрослых) и после рождения продолжает стремительно расти. Портман верно охарактеризовал человеческих новорожденных как «вторично незрелых». Именно несоответствие развития мозга и других признаков в момент рождения и делает наших младенцев особенными. Одно из отражений этой особенности состоит в том, что кости черепа человеческого новорожденного еще не вполне развиты и на темени и по бокам головы остаются неокостеневшие участки – роднички. У человеческих младенцев эти участки довольно велики и окостеневают обычно лишь через полтора-два года после рождения, в то время как у новорожденных человекообразных обезьян они довольно малы, а у других обезьян отсутствуют.

Продление свойственного плоду стремительного роста мозга на первый год жизни младенца имеет ряд важных следствий. Во-первых, переход от быстрого к медленному росту мозга у человеческих младенцев не связан с открыванием глаз и ушей, как это обычно бывает у других млекопитающих. Человеческие младенцы необычны тем, что в течение целого года роста мозга по типу, характерному для плода, их глаза и уши уже открыты. Эта необычная особенность позволяет им взаимодействовать с окружающим миром посредством довольно незрелого мозга. Как известно всем родителям, человеческие дети многому научаются в течение первого года жизни и уже участвуют в сложных социальных взаимодействиях. Эта особенность оказала огромное влияние на постепенное становление в ходе эволюции свойственной человеку исключительной приспособляемости и гибкости поведения.

В этой связи не случайно, что характерный для нашего вида способ передвижения (выпрямившись, на двух ногах) развивается лишь примерно через год после рождения. В течение нескольких месяцев человеческий младенец, еще не научившийся ходить, передвигается типичными для младенцев способами: на четвереньках или подползая в сидячем положении. В этом состоит еще одна наша необычная особенность, ведь другие приматы с самого начала передвигаются тем способом, который характерен для их вида. Примечательно также, что активное использование речи начинается у человеческих младенцев лишь на втором году после рождения, хотя в течение первого года жизни младенцы активно обучаются множеству базовых правил общения. Итак, хотя мозг человеческих младенцев и продолжает развиваться характерным для плода способом на протяжении целого года после рождения, в этот период они уже способны активно взаимодействовать с окружающим миром.

Но эта уникальность приводит нас к важному вопросу: почему в ходе эволюции вообще возникла особая модель развития человеческого мозга? Ответ на этот вопрос в целом ясен. После девяти месяцев внутриутробного развития мозг человеческого плода достигает максимальных размеров, еще позволяющих ему благополучно проходить через родовые пути. Если бы не ограничение размеров, накладываемое родовыми путями, беременность могла бы длиться около 21 месяца, продолжаясь где-то на год дольше обычного и обеспечивая полноценное развитие мозга.

Было бы намного эффективнее формировать мозговую ткань за счет ресурсов, передаваемых непосредственно через плаценту. После родов матери приходится вначале преобразовывать ресурсы своего организма в молоко, а затем передавать их младенцу для переваривания. Это в какой-то степени объясняет, почему внутриутробное развитие человека доведено до самого предела, определяемого диаметром родовых путей и определяющего диаметр головы новорожденного. Изменчивость того или иного размерного параметра в рамках вида обычно соответствует колоколообразной кривой нормального распределения. Расположенный в центре кривой пик соответствует среднему значению, а частота встречаемости меньших и бо?льших значений зеркально убывает по обе стороны от этого пика. Диаметр головы человеческих новорожденных составляет заметное исключение из этого правила. Частота значений ниже среднего убывает ожидаемым образом, но при значениях выше среднего наблюдается убывание намного более резкое. Это резкое сокращение изменчивости на дальней стороне распределения – верный признак работы естественного отбора, отсеивающего значения диаметра головы, слишком большие для благополучных родов.

Сравнение с другими гоминидами – нашими ближайшими родственниками – подтверждает этот вывод. У всех современных гоминид беременность длится меньше, чем у человека: 35 недель у орангутанов, 37 недель у горилл и всего 33 недели у обыкновенных шимпанзе. Самки шимпанзе и орангутанов обычно меньше, чем женщины, в то время как самки горилл несколько крупнее женщин. Истинная продолжительность беременности у женщин, составляющая 38 недель, на 1–5 недель дольше, чем у других современных гоминид. Размерами тела эту разницу никак не объяснить. Не может она объясняться и существенной разницей в размерах новорожденных: новорожденные орангутаны и шимпанзе весят около 1,8 кг, гориллы – около 2,1 кг, а человеческие младенцы – около 3,4 кг. Масса тела новорожденного составляет у человека почти 6 % от массы тела матери, в то время как у обезьян – всего лишь около 3 %.

Таким образом, новорожденный человеческий младенец весит почти вдвое больше, чем новорожденные младенцы других современных гоминид. Вспомним правило Сейчера: соотношение размеров головного мозга и тела новорожденных у всех приматов почти одинаково. Поскольку человеческие новорожденные почти вдвое больше новорожденных всех других современных гоминид, их мозг тоже почти вдвое больше. Из этого несоответствия следует два важных вывода. Во-первых, чтобы произвести на свет наших более крупных и более мозговитых младенцев, женщинам приходится вкладывать в развитие плода намного больше ресурсов, чем самкам всех других современных гоминид. Во-вторых, данное несоответствие подтверждает, что размеры мозга и тела новорожденных человеческих младенцев действительно упираются в предельные возможные значения. Именно этим объясняется тот факт, что человеческие роды представляют собой столь длительный и опасный процесс.

Необычные проблемы, связанные с человеческими родами, отражены также в разнице между мужчинами и женщинами в форме таза. У обезьян между самцами и самками нет явных различий по этому признаку. У женщин же форма таза совсем иная, чем у мужчин. Абсолютная ширина таза у мужчин и женщин примерно одинакова, но относительно размеров тела она больше у женщин, потому что тело у них в среднем меньше, чем у мужчин. Вспомним отличия между мужчинами и женщинами в общей форме всего тела. Женщины обычно шире в бедрах, чем в плечах, в то время как мужчины, напротив, шире в плечах, чем в бедрах. Что касается внутреннего строения, то у женщин нижний конец позвоночника смещен назад и не заходит в тазовый канал, края которого плавно закруглены. Мужчинам такое смещение позвоночника незачем, а тазовый канал у них имеет сердцевидную форму. Кроме того, сочленение правой и левой половинок таза спереди, в лобковой области, у женщин короче, чем у мужчин, и образует с остальным тазом более тупой угол. Есть и немало других признаков, по которым женский таз легко отличить от мужского. Антропологи, исследующие человеческие скелеты, обнаруживаемые на археологических раскопках или на местах преступлений, если нужно определить пол человека, которому принадлежал скелет, первым делом смотрят на кости таза. Различия между полами в строении таза проявляются также в походке. У женщин бедра покачиваются при ходьбе, потому что таз у них сильнее наклонен вперед и по более наклонной линии движется вверх и вниз. Движения в суставах, соединяющих бедро и голень у мужчин и женщин, тоже различаются.

Предположение, что размеры головы человеческих новорожденных ограничены размерами таза, вполне логично и доступно для независимой косвенной проверки, которую можно провести следующим образом. Достаточно найти млекопитающее, производящее на свет крупных детенышей с большим мозгом, сравнимых по этим параметрам с человеческими, но за отсутствием тазовых костей не имеющее таких же, как у нас, ограничений, накладываемых размерами родовых путей. Благодаря чудесам биологического разнообразия такие млекопитающие действительно существуют. Предки дельфинов и китов в свое время вторично перешли к жизни в воде. В результате весь тазовый пояс конечностей, в том числе и сам таз, стал для них лишним и от его костей осталось лишь несколько фрагментов. При этом некоторые дельфины довольно близки к человеку по массе тела, продолжительности беременности и окончательным размерам мозга. Самка дельфина, не имеющая таза, может родить особенно крупного детеныша, вес мозга которого превышает вес 340-граммового мозга новорожденного человеческого младенца больше чем в два раза. Но мозг дельфина после появления на свет увеличивается в ходе дальнейшего развития всего лишь вдвое, а мозг человека – в четыре раза. Живущим в воде и лишенным таза дельфинам незачем продлевать развитие мозга по модели, свойственной плоду, на следующий этап жизни, начинающийся после родов.

Поскольку голова новорожденного человеческого младенца столь велика по сравнению с размерами родовых путей, ее прохождение через таз сопряжено с немалыми трудностями. В какой-то степени этот процесс облегчается специфическим действием гормона релаксина. Выработка этого инсулиноподобного гормона, производимого яичниками, плацентой и молочными железами, достигает максимума на поздних этапах беременности. Данный гормон, в частности, размягчает связку, соединяющую спереди правую и левую половинки таза. Кроме того, он расслабляет тазовые мышцы, делая тазовый канал немного более гибким. Облегчению родов способствуют и роднички между костями черепа, дающие возможность голове новорожденного несколько менять свою форму. И тем не менее прохождение человеческого младенца через тазовый канал во время родов остается исключительно трудным процессом. Примерно каждые пятые роды у женщин сопряжены с теми или иными физическими затруднениями.

Люди с давних пор обращали внимание на трудность процесса родов. Например, в Библии сказано о наказании, назначенном Еве и всем женщинам за грехопадение (Бытие 3:16): «умножая умножу скорбь твою в беременности твоей; в болезни будешь рождать детей». Эта предполагаемая Библией связь между съеденным плодом древа познания и болезненностью родов особенно интересна в свете отчетливой зависимости затрудненности процесса родов от крупных размеров человеческого мозга.

Чтобы пройти через тазовый канал, человеческий младенец вынужден совершать сложную последовательность поворотов, весьма необычную для приматов. Сложность его пути связана не только с довольно большой головой и широкими плечами новорожденного: она также отражает изменения формы и ориентации человеческого таза, потребовавшиеся для прямохождения на двух ногах. Эти два эволюционных фактора вместе превратили путь появления человеческого младенца на свет в настоящую полосу препятствий.

Проблемы, связанные со сравнительно крупной головой новорожденных, свойственны не только человеку. Как первым отметил в свое время анатом Адольф Шульц, у некоторых других видов приматов размеры головы новорожденных тоже могут вызывать затруднения при родах. Ключевым фактором, который необходимо принимать во внимание, здесь тоже оказываются размеры тела. Как и следовало бы ожидать, средние размеры тела новорожденных у приматов увеличиваются с увеличением средних размеров тела их матерей. Однако, как и со многими другими биологическими признаками, зависимость здесь отличается от простой линейной. Размеры новорожденных у разных видов увеличиваются медленнее, чем размеры тела матерей. Иными словами, по мере увеличения размеров тела матери размеры тела новорожденного составляют все меньшую долю от ее веса. У мелких обезьян детеныши относительно крупные по сравнению с матерями; у средних, в том числе гиббонов, – средних размеров, а у крупных гоминид – маленькие. Например, саймири (мелкие обезьяны Нового Света с крупным мозгом) рождают сравнительно крупных детенышей, едва проходящих через родовые пути. Но таз этих обезьянок, в отличие от человеческого, не подвергался радикальным изменениям, связанным с прямохождением. Поэтому, несмотря на то, что размеры их новорожденных детенышей плотно пригнаны под размеры родовых путей, роды у саймири проходят без особых затруднений.

У человека большеголовые младенцы вынуждены проходить при родах через таз, конфигурация которого видоизменена для хождения на двух ногах. Более того, родовые пути женщины имеют сложную форму: вход в тазовый канал изнутри больше в ширину, чем в передне-заднем направлении, а выход из него наружу больше как раз спереди назад. В результате для благополучного прохождения таза младенцу требуется последовательность поворотов, совершаемых в два этапа. Антрополог Карен Розенберг описала специфические особенности человеческих родов в статье 1992 года, в которой показала, что, когда голова младенца входит в тазовый канал, она уже повернута так, что ее наибольший диаметр ориентирован в ширину, а не в передне-заднем направлении, как обычно бывает у других приматов. Затем, во время прохождения таза, голова поворачивается дальше, чтобы легче пройти через выходное отверстие канала, ориентированного длинной осью спереди назад. Лицо младенца, выходящего из родовых путей, при этом обычно обращено к спине матери. У других приматов оно обычно обращено в противоположную сторону, и никакого вращения при прохождении детеныша через родовые пути не происходит.

Крупная голова человеческих младенцев не единственное, что создает проблемы при родах. Плечи новорожденных тоже довольно широки по сравнению с размерами родовых путей, так что для их прохождения требуется дополнительный трюк: во время прохождения плеч голова должна быть повернута в сторону. Плечи младенца едва проходят по ширине через тазовый канал, поэтому еще одна опасность, возникающая при родах, связана с тем, что плечи новорожденного застревают в родовых путях (это происходит в одном случае из ста или реже).

Вместе с тем своеобразие свойственного человеку процесса родов, пожалуй, несколько преувеличивают. В 2011 году приматолог Сатоси Хирата представил данные о том, что в каждом из трех снятых вблизи на видео родов у шимпанзе из содержащейся в неволе колонии голова рождавшегося детеныша была обращена к спине матери при ее появлении из родовых путей, а затем поворачивалась вместе с телом в противоположную сторону. Хирата и его соавторы отметили, что реальный процесс родов у других видов приматов, кроме человека, исследовали мало, так что вращение новорожденного в родовых путях вполне может происходить и у других видов. Однако, если бы детеныши появлялись из родовых путей лицом, обращенным к спине матери, у обычных лабораторных приматов, таких как макаки-резусы, саймири и обыкновенные игрунки, это непременно было бы замечено. Кроме того, своеобразие человеческих родов не ограничено вращением и связано также с размерами головы и приспособлениями к прямохождению, в связи с чем двухэтапный поворот появляющегося на свет младенца происходит у людей почти всегда.

Все эти особенности вместе делают процесс родов у человека длительным и трудным, и неудивительно, что его нередко называют «родовыми муками». В одной работе, которую опубликовала в 1999 году гинеколог Лия Альберс, был представлен анализ данных о продолжительности родов, происходивших в срок, у 2500 женщин из разных стран. Все проанализированные случаи касались матерей, не принадлежавших к группам риска и рожавшим в больницах при участии акушерок, но без дополнительного медицинского вмешательства. У матерей, рожавших в первый раз, роды занимали в среднем почти девять часов, а у матерей, уже рожавших ранее, – около шести часов. В исключительных случаях продолжительность родов составляла до 20 часов.

У других приматов роды, напротив, проходят сравнительно быстро и просто. Антрополог Уэнда Треватан в своей книге «Человеческие роды с точки зрения эволюции» (Human Birth: An Evolutionary Perspective), опубликованной в 1987 году, проанализировала данные о продолжительности родов у разных видов приматов и показала, что у гоминид, как и ожидалось, исходя из небольших размеров их новорожденных по сравнению с размерами таза самок, роды обычно не связаны ни с какими трудностями. У орангутанов, шимпанзе и горилл процесс родов обычно занимает пару часов. Установленный Хиратой и его коллегами неожиданный факт появления головы детенышей шимпанзе из родовых путей лицом к спине матери не сопряжен с увеличенной продолжительностью родов, как у человека: напротив, он вполне может быть следствием того, что детеныши шимпанзе свободно проходят через родовые пути. Не только у человекообразных, но и у других обезьян роды обычно занимают примерно пару часов, хотя у тех видов, самки которых имеют небольшие размеры, процесс родов бывает затруднен из-за соотношения размеров детеныша и родовых путей. Судя по некоторым данным, у ряда видов небольших обезьянок с крупным мозгом (в том числе у саймири) процесс родов относительно труден, хотя длится он все равно только около двух часов. Как бы то ни было, человек – единственный примат, у которого столь затянутые и трудные роды сочетаются с такими большими размерами тела.

Уэнда Треватан и Карен Розенберг также отмечали, что сложность человеческих родов и сопряженные с нею риски делают помощь того или иного рода необходимой почти всегда. Серьезные опасности связаны с появлением младенцев на свет лицом к спине матери и возможностью их застревания в родовых путях. Акушерки не только обеспечивают общую помощь во время родов, но и могут вмешаться при возникновении проблем, которые они в силах предотвратить. Примерно при каждых третьих родах в результате сложного вращения младенца в родовых путях пуповина обматывается у него вокруг шеи. В большинстве случаев это не представляет угрозы для жизни новорожденного, но иногда случается, что пуповина затягивается на шее как удавка и, если не принять срочных мер, может задушить ребенка. Участие в родах акушерки и незамедлительное вмешательство в случае необходимости могут гарантировать, что пуповина не создаст серьезной опасности в процессе родов.

По мере постепенного увеличения мозга в ходе человеческой эволюции он должен был создавать все бо?льшие проблемы для процесса родов. За последние 4 млн лет размеры мозга у наших предков увеличились примерно втрое: у австралопитеков мозг весил около 450 г, а у современного человека – в среднем около 1,4 кг. Продолжительность беременности у человека и других современных гоминид сравнима, так что у нас есть основания полагать, что и у общего предка всех гоминид беременность длилась довольно долго, около восьми месяцев. По мере увеличения размеров мозга у линии, ведущей к современному человеку, продолжительность беременности постепенно увеличивалась, пока не достигла девяти месяцев, характерных для современных людей.

На самых ранних этапах эволюции человека размеры тазового канала, по-видимому, не накладывали существенных ограничений на роды, как это свойственно и всем современным гоминидам, кроме человека. Но когда наши предки перешли к прямохождению на двух ногах, это изменило и размеры, и форму тазового канала. Кроме того, головной мозг постепенно увеличивался, и параметры таза стали все сильнее ограничивать величину головы новорожденных. На каком-то этапе возникла необходимость перенести часть свойственного плоду роста мозга на период после рождения. Только так можно было решить проблему растущей разницы между максимальными размерами мозга новорожденных, возможными при имеющемся строении таза, и окончательными размерами мозга взрослых людей.

Австралопитеки, древнейшие из подробно изученных ископаемых гоминид, жили в период с 4 до 2 млн лет назад. Их головной мозг, весивший около 450 г, по-прежнему оставался довольно маленьким. У современных приматов, за исключением человека, мозг новорожденных обычно весит примерно вдвое меньше мозга взрослых, и если австралопитеки еще соответствовали этой закономерности, то у их новорожденных масса мозга должна была составлять около 250 г. Едва ли размеры такого мозга могли создавать серьезные проблемы при родах. Однако результаты целого ряда исследований показали, что таз австралопитеков, по-видимому, уже начал накладывать ограничения на процесс родов, поскольку у них уже развивались приспособления к прямохождению на двух ногах. В частности, их таз уже стал относительно широким и низко подвешенным, а не высоким и узким, как у всех современных гоминид, кроме человека. Перестройка таза у австралопитеков изменила и форму родовых путей, сделав их просвет шире в боковом направлении и уже в передне-заднем. Быть может, это изменение стало мешать голове новорожденного проходить через родовые пути прямо, как это обычно бывает у других приматов, и потребовало некоторого поворота его головы, позволявшего совместить ее наибольший диаметр с наибольшим диаметром входа в тазовый канал, как на первом этапе вращения младенца при родах у современного человека. Некоторые авторы даже высказывали предположение, что процесс родов у австралопитеков уже был таким же сложным, как у современного человека, но это маловероятно. Второй этап поворота головы новорожденного австралопитекам, по-видимому, не требовался.

К сожалению, в нашем распоряжении нет никаких палеонтологических данных о размерах мозга и тела новорожденных австралопитеков. Судить о них приходится на основании сравнений с современными видами. Например, чтобы грубо оценить размеры мозга новорожденных австралопитеков, можно воспользоваться графиком, показывающим соотношения размеров мозга новорожденных и размеров тела взрослых самок у современных обезьян. Тот же самый подход применим и для оценки размеров тела новорожденных австралопитеков. Но мы сталкиваемся здесь с одним непростым затруднением. Как мы уже отмечали, у современного человека младенцы намного крупнее и обладают ощутимо более крупным мозгом, чем можно было бы ожидать, исходя из сравнения с обезьянами. Так что если бы мы пытались рассчитать размеры тела и мозга человеческих новорожденных младенцев на основании такого графика, мы получили бы сильно заниженные оценки. Это едва ли относится к австралопитекам, если бы они ничем особенным не отличались от современных обезьян. Но если австралопитеки уже начали эволюционировать в направлении современного человека, подобные оценки могут оказаться заниженными и для них, а ведь смысл подобных расчетов состоит именно в том, чтобы выяснить, к кому были ближе австралопитеки – к современным обезьянам или к человеку. В итоге мы попадаем в порочный круг.

Стремясь вырваться из этого порочного круга, антрополог Джереми Десильва высказал следующую остроумную идею. Хотя размеры мозга и тела человеческих новорожденных и больше, чем можно было бы ожидать, исходя из сравнения с обезьянами, соотношения размеров мозга взрослых и новорожденных у разных видов приматов более постоянны. Поэтому размеры мозга новорожденных австралопитеков можно оценить, исходя из размеров мозга взрослых, которые хорошо известны из палеонтологических данных. Правило Сейчера отражает устойчивую связь, существующую между размерами мозга и размерами тела новорожденных, так что, оценив размеры мозга новорожденных, мы можем рассчитать на основании этой оценки и размеры их тела. Воспользовавшись данным подходом, Десильва пришел к выводу, что детеныши австралопитеков обладали мозгом большего размера и были крупнее детенышей современных человекообразных обезьян сравнимых габаритов. А это, в свою очередь, указывает на возможность того, что трудности родов и правда могли начать проявляться еще у австралопитеков.

И все же подход Десильвы тоже создает порочный круг, хотя и не столь существенный. Ведь у человека мозг увеличивается после рождения почти в четыре раза, в то время как у других приматов он увеличивается в среднем лишь вдвое. Поэтому, если мы попытаемся рассчитать размеры мозга человеческих новорожденных, исходя из размеров мозга взрослых людей, на основании графика соотношения этих показателей у обезьян, то получим несколько завышенную оценку. И тем не менее, даже если сделать соответствующую поправку, окажется, что взрослые австралопитеки, размеры тела у которых были немного меньше, чем у шимпанзе, производили на свет детенышей, отличавшихся размерами мозга и тела от новорожденных шимпанзе.

Хотя у нас и нет палеонтологических данных о размерах мозга новорожденных австралопитеков, известны неплохо сохранившиеся черепа двух трехлетних австралопитеков афарских (Australopithecus afarensis) из Эфиопии и одного четырехлетнего австралопитека африканского (Australopithecus africanus) из ЮАР. Размеры мозга у этих детенышей австралопитеков были сравнимы с размерами мозга детенышей шимпанзе того же возраста. Но у взрослых шимпанзе мозг меньше, чем был у взрослых австралопитеков: он весит лишь около 370 г, а не около 450 г. Это значит, что к трем и четырем годам у австралопитеков мозг достигал меньшей доли своих окончательных размеров, чем достигает у шимпанзе. Таким образом, у нас имеются косвенные данные, указывающие на то, что у австралопитеков рост мозга был в некоторой степени смещен на период после рождения, а это заставляет предположить уже начавшееся влияние ограничений, накладываемых на размеры мозга новорожденных размерами родовых путей.

Первые продвинутые гоминиды, принадлежащие к роду Homo (человек), появляются в палеонтологической летописи около 2 млн лет назад. Размеры мозга у сменявших друг друга видов этого рода последовательно возрастали, так что затруднения, связанные с родами, тоже должны были возрастать. Например, у человека умелого (Homo habilis) средние размеры мозга уже увеличились на треть по сравнению с обычными размерами мозга австралопитеков: приблизительно от 450 г до 600 г. Если человек умелый соответствовал закономерности, характерной для всех современных приматов, кроме человека, то масса мозга у его новорожденных должна была составлять около 300 г, что всего лишь на 15 % меньше, чем 340 г – масса мозга у новорожденных младенцев современного человека. Поскольку размеры тела у человека умелого, как и у австралопитеков, были сравнительно невелики, довольно большая голова новорожденных младенцев этого вида, по-видимому, была еще больше подвержена ограничениям, накладываемым размерами родовых путей. К сожалению, известные науке скелеты человека умелого сохранились довольно плохо, поэтому мы вынуждены ждать новых открытий, чтобы оценить, насколько велики были трудности, с которыми сталкивались представители этого вида человека при родах.

Человек прямоходящий (Homo erectus), как и человек умелый, возник около 2 млн лет назад, но был ближе к современным людям по размерам тела и обладал более крупным мозгом, весившим у взрослых людей этого вида около 900 г. Если человек прямоходящий соответствовал общему правилу, выполняющемуся для всех современных приматов, кроме человека разумного, мозг новорожденных младенцев у него должен был весить около 450 г – на 110 г больше, чем у наших новорожденных. Параметры таза человека прямоходящего весьма близки к параметрам таза современного человека, поэтому на самом деле у людей данного вида часть роста мозга по модели, характерной для плода, приходилась, как и у нас, на период после рождения. Внутриутробное развитие у человека прямоходящего, скорее всего, тоже доходило до предела, накладываемого размерами таза, как это происходит у современного человека. Поэтому младенцы у данного вида, по-видимому, как и у нас, появлялись на свет, когда их мозг достигал массы около 340 г. Если беременность тоже длилась девять месяцев, как у современного человека, то продолжение характерной для плода модели роста мозга должно было занимать первые три или четыре месяца после рождения. Соответственно, можно предположить, что у новорожденных младенцев человека прямоходящего уже отчасти проявлялись признаки «вторичной незрелорожденности», свойственной новорожденным младенцам современного человека. Усугубившаяся беспомощность младенцев на протяжении первых нескольких месяцев после рождения должна была сделать обязательной интенсивную заботу родителей о потомстве. В то же время появление на свет младенцев, мозг которых еще оставался довольно незрелым, должно было начать создавать возможности для увеличенной гибкости поведения и раннего обучения социальным навыкам.

Возможности наших интерпретаций здесь тоже ограничены неполнотой палеонтологической летописи. Пока известен только один ископаемый экземпляр, по которому можно судить о размерах мозга человеческих младенцев на этом этапе эволюции: частично сохранившийся скелет ребенка человека прямоходящего, обнаруженный в 1936 году в карьере близ города Моджокерто на острове Ява. Возраст находки составляет около 1,8 млн лет. К сожалению, у этого экземпляра от головы сохранилась только черепная коробка, а лицо и зубы отсутствуют, что затрудняет оценку возраста данного младенца в момент смерти. Однако в 2004 году антрополог Элен Кокёньо и ее коллеги подробно исследовали черепную коробку из Моджокерто с помощью метода компьютерной томографии. На основании трех разных индикаторов возраста исследователи пришли к выводу, что этому младенцу было около года. Получилось, что масса его мозга составляла немногим больше 650 г – примерно 3/4 от средней массы мозга живших немного позже взрослых представителей того же вида с острова Ява. Элен Кокёньо и ее соавторы пришли к выводу, что мозг младенца из Моджокерто был уже довольно зрелым лишь с незначительными эволюционными изменениями в сторону «вторичной незрелости» новорожденных. Однако двумя годами позже антрополог Стивен Ли пришел к иному выводу. Он отметил, что размеры мозга младенца из Моджокерто скорее соответствуют крайним значениям, отмечаемым у современных человеческих младенцев того же возраста, чем значениям, отмечаемым у детенышей шимпанзе. Более того, одним из показателей возраста, использованных группой Кокёньо, был недавно заросший родничок на темени, но уже сам факт зарастания родничка в таком возрасте говорит о том, что младенец из Моджокерто должен был появиться на свет сравнительно незрелым. Таким образом, имеющиеся в нашем распоряжении ограниченные и ненадежные свидетельства все же заставляют предположить, что по данному признаку человек прямоходящий эволюционировал в направлении современного человека.

Неандертальцы (Homo neanderthalensis), как и современный человек – человек разумный (Homo sapiens), происходят от человека прямоходящего. Эволюционные ветви, ведущие к этим двум продвинутым близкородственным видам, разошлись не менее полумиллиона лет назад, а возможно, и раньше. Масса мозга у обоих видов после их отделения от человека прямоходящего увеличилась с 900 г до 1,4 кг. Бо?льшая часть этого увеличения произошла в обеих ветвях независимо, что отразилось на заметно отличающейся форме мозга неандертальцев и современных людей. Дальнейшее, еще большее, чем у человека прямоходящего, продление свойственной плоду модели роста мозга на период после рождения тоже должно было происходить у данных двух видов независимо. Это означает, что и потребность в более интенсивной заботе родителей должна была параллельно увеличиться у неандертальцев и людей современного типа. То же самое должно относиться и к большей гибкости поведения и более раннему обучению социальным навыкам у младенцев.

Поскольку продолжительность беременности у близкородственных видов млекопитающих обычно сравнима, уместно предположить, что у неандертальцев беременность тоже длилась девять месяцев, как у современных людей. Более того, теперь у нас есть основания считать, что и костный тазовый канал неандертальских женщин был очень похож на таковой современных женщин. Фрагменты таза взрослой неандертальской женщины были обнаружены в пещере Табун на территории современного Израиля больше 80 лет назад, но реконструкции формы этого таза оставались ненадежными вплоть до появления достаточно продвинутых компьютерных технологий. С помощью таких технологий антропологи Тимоти Уивер и Жан-Жак Юблен установили, что области входного и выходного отверстий тазового канала у той женщины были очень похожи на таковые современных женщин. Вместе с тем они обнаружены и явственные отличия в форме родовых путей. Входное и выходное отверстия тазового канала женщины из пещеры Табун были шире, чем у современных женщин. В связи с этим неандертальцы, вероятно, не нуждались во втором этапе поворота головы при выходе из родовых путей, и младенец появлялся на свет таким образом, что его голова была обращена лицом вбок. Переход к механизму, свойственному современным людям, у которых лицо младенца при появлении на свет обращено к спине матери, похоже, произошел уже после расхождения эволюционных ветвей, ведущих к неандертальцам и к современным людям.

Палеонтологических данных о неандертальцах имеется значительно больше, чем о более древних гоминидах. Известны, в частности, два почти полных скелета новорожденных неандертальцев. Первый из них был обнаружен в пещере Ле-Мустье в департаменте Дордонь во Франции. В 2010 году антрополог Филипп Гунц и его коллеги включили данные о новорожденном из Ле-Мустье в подробное исследование, посвященное развитию мозга после рождения. Их анализ показал, что до рождения мозг развивался у неандертальцев и у современных людей весьма похожим образом, но после рождения развитие мозга у неандертальцев шло по несколько иному пути. У неандертальцев мозг в ходе дальнейшего развития становился вытянутым, в то время как у современных людей он становится шарообразным. Второй скелет новорожденного неандертальца был обнаружен в 1999 году в Мезмайской пещере в России. В 2008 году антрополог Марсия Понсе де Леон и ее коллеги осуществили компьютерную реконструкцию новорожденного из Мезмайской пещеры и пришли к выводу, что размеры мозга у новорожденных неандертальцев были сравнимы с размерами мозга у новорожденных младенцев современного человека. Кроме того, мозг обоих младенцев (из Мезмайской пещеры и из пещеры Ле-Мустье) был примерно одинаковых размеров и весил около 400 г. Это немного больше, чем средняя масса мозга современных младенцев, так что, похоже, роды у неандертальских женщин тоже были трудными.

Размеры мозга у всех новорожденных приматов больше, чем у всех других новорожденных млекопитающих, имеющих сравнимые размеры тела. Но дальнейшее развитие делает разницу между взрослыми приматами и другими млекопитающими не столь отчетливой.

Даже в научной и учебной литературе часто встречается мнение, что головной мозг у взрослых приматов крупнее, чем у других взрослых млекопитающих. Но это утверждение может ввести в заблуждение. Разумеется, по отношению к абсолютному размеру мозга это неверно. У взрослого слона мозг в четыре раза больше, чем у среднего взрослого человека, а у кашалота мозг весит 7 кг – больше, чем у любого другого млекопитающего. К надежным выводам можно прийти, лишь делая поправку на различия в размерах тела. Эжен Дюбуа, первооткрыватель человека прямоходящего, одним из первых понял это еще в конце XIX века. С тех пор соотношения размеров мозга и тела стали предметом активных обсуждений. Особенно существенный вклад в эту область внесли две книги: вышедшая в 1973 году обзорная работа Гарри Джерисона «Эволюция мозга и интеллект» (Evolution of the Brain and Intelligence) и вышедшая в 1999 году книга Джона Оллмана «Эволюционирующий мозг» (Evolving Brains).

Самый простой способ сделать поправку на различия в размерах тела, обсуждая размеры мозга, состоит в том, чтобы сравнивать соотношения массы мозга и массы тела. Например, масса моего мозга составляет 2 % от массы тела. Однако эти соотношения тоже могут ввести в заблуждение по следующей простой причине: размеры мозга в ряду разных видов увеличиваются медленнее, чем размеры тела. У млекопитающих при увеличении массы тела втрое масса мозга увеличивается не более чем вдвое. Поэтому при прочих равных отношение массы мозга к массе тела при увеличении размеров тела постепенно уменьшается. У мелких млекопитающих это отношение обычно выше, чем у крупных. Среди приматов красноречивым примером могут служить примитивные мышиные лемуры. Серый мышиный лемур – один из самых мелких современных приматов. Масса тела взрослых лемуров этого вида – всего 60 г. Но при этом масса головного мозга у них составляет до 3 % от массы тела, оставляя меня с моими 2 % далеко позади.

Итак, в заблуждение могут ввести как абсолютные размеры мозга, так и соотношения размеров мозга и тела. Для надежного сравнения необходим особый анализ, учитывающий убывающую кривую изменений размеров мозга в зависимости от размеров тела. Только такой анализ, впервые предложенный Дюбуа, а затем убедительно разработанный в общем виде Джерисоном, позволяет осмысленно интерпретировать данные о размерах мозга млекопитающих.

Используя вышеупомянутый особый метод анализа, учитывающий зависимость размеров мозга от размеров тела, можно сравнивать друг с другом относительные размеры мозга разных видов. При этом, что не может не радовать, у нас, людей, оказывается, самый большой мозг среди всех современных млекопитающих. Но как насчет распространенного утверждения, что и у других приматов мозг крупнее, чем у прочих млекопитающих? Оно все же основано на заблуждении – по следующим двум причинам. Во-первых, хотя средние относительные размеры мозга у приматов действительно больше, чем у любого другого отряда млекопитающих, разные виды приматов сильно различаются по размерам мозга, и эти показатели в значительной степени перекрываются с соответствующими показателями у остальных млекопитающих. Более того, у некоторых низших приматов относительные размеры мозга даже меньше, чем среднее значение этого показателя для млекопитающих. Во-вторых, хотя у человека относительные размеры мозга действительно больше, чем у любого другого млекопитающего, у большинства приматов относительные размеры мозга намного меньше. По этому показателю мозг человека втрое больше, чем мозг других современных гоминид, и вдвое больше, чем у других приматов с самым большим мозгом, таких как южноамериканские обезьяны капуцины. Зияющую пропасть, разделяющую относительные размеры мозга человека и всех других приматов, заполняют дельфины и их родичи, принадлежащие к совсем другому отряду млекопитающих. Относительные размеры мозга некоторых дельфинов исключительно, если не сказать пугающе, близки к человеческим.

Таким образом, попросту неверно считать, что у взрослых приматов головной мозг крупнее, чем у других взрослых млекопитающих. Это неверно в любом смысле: применительно как к абсолютным значениям, так и к относительным, в том числе с соответствующей поправкой на зависимость размеров мозга от размеров тела. Этот факт необходимо понимать, потому что у новорожденных приматов относительные размеры мозга действительно больше, чем у других млекопитающих. Мозг новорожденных приматов при любых размерах тела примерно вдвое крупнее, чем у других новорожденных млекопитающих такого же размера, но по мере взросления эта разница может сильно сглаживаться. Более существенный рост мозга после рождения позволяет некоторым млекопитающим догонять приматов по относительным размерам мозга и даже обгонять многих из них. Например, размеры мозга хищных млекопитающих перекрываются с размерами мозга обезьян. Детеныши хищных млекопитающих появляются на свет незрелорожденными, поэтому значительная часть роста мозга происходит у них уже после рождения. Ясно, что мозг разных млекопитающих может по ходу взросления увеличиваться по-разному. Хотя приматы, несомненно, получают выгоду от своего рывка на старте, это еще далеко не все.

До сих пор мы обсуждали размеры головного мозга человека и других приматов вне связи с полом, и все вышесказанное в равной степени относится к обоим полам. Однако между полами имеются некоторые интересные различия, касающиеся окончательных размеров мозга. Чтобы разобраться в сложном вопросе об этих различиях, нужно рассмотреть его в контексте механизмов развития.

Первое очевидное различие, послужившее поводом для бурных споров, состоит в том, что у взрослых мужчин и женщин не совпадают средние размеры мозга. У женщин мозг в среднем на 10 % меньше, чем у мужчин. Этот факт был установлен вскоре после первой публикации положений теории эволюции Дарвина – Уоллеса. Французский анатом Поль Брока, известный сегодня прежде всего как первооткрыватель зоны Брока (одной из речевых зон коры больших полушарий), внес существенный вклад в изучение размеров человеческого мозга. Базовый метод, который он применял, состоял в том, чтобы заполнять человеческие черепные коробки свинцовыми дробинками и таким образом измерять их объем. Именно Брока первым отметил разницу в 10 % между средними объемами черепных коробок мужчин и женщин, вызвав споры, не утихающие до сих пор. Брока полагал, что объем мозга может служить надежным показателем интеллекта, и многие из своих исследований проводил именно в этом направлении.

Людям свойственна естественная склонность полагать, что размеры мозга, о которых можно судить по объему черепной коробки, могут многое сказать нам об умственных способностях его обладателя. В том числе и по этой причине десятки лет назад выдающиеся деятели Запада составляли завещания, согласно которым после смерти их мозг надлежало извлечь из черепа и исследовать. Было принято считать, что незаурядные люди обязаны своими способностями более крупному мозгу и что меньшие размеры женского мозга связаны с меньшим интеллектуальным потенциалом. Поль Топинар, лучший ученик Поля Брока, в начале 1882 года опубликовал статью, в которой предлагал следующее объяснение меньших размеров женского мозга по сравнению с мужским: «Мужчина, которому в борьбе за существование необходимо сражаться за двоих, берет на себя всю ответственность за будущее и все заботы о нем. Он постоянно сталкивается с активным противодействием среды и соперничеством. Поэтому ему нужен мозг большего размера, чем у женщины, которую ему необходимо защищать и кормить. Она же посвящает себя бытовым делам, а ее роль состоит в воспитании детей, любви и пассивности». Однако несколько месяцев спустя Топинар опубликовал другую статью, где высказывал диаметрально противоположную точку зрения, согласно которой меньшие размеры женского мозга объясняются исключительно меньшими размерами тела. В этой второй статье он писал: «Полагаю, что мне удалось продемонстрировать равенство между полами в развитии головного мозга. Более того, есть даже некоторые основания утверждать, что женщины более продвинуты в своей эволюции, чем мужчины». К сожалению, мне не удалось выяснить, что заставило Топинара так кардинально поменять свои взгляды за несколько месяцев. Быть может, он женился и жена немного вправила ему мозги.

Часто повторяемое утверждение, что женщины глупее мужчин, потому что их мозг имеет меньшие размеры, – лишь одно из проявлений распространенного представления о том, будто размеры человеческого мозга жестко связаны с умственными способностями. Стивен Джей Гулд красноречиво опроверг это представление в своей замечательной книге «Неправильное измерение человека» (The Mismea sure of Man), но пагубная склонность людей к этому представлению никуда не делась. Прежде всего, у человека, как и у млекопитающих в целом, размеры мозга связаны с размерами тела, поэтому тот факт, что размеры тела у женщин обычно меньше, чем у мужчин, несомненно, имеет некоторое отношение к тому, что и размеры мозга у женщин обычно меньше, как справедливо заметил Гулд. Вместе с тем Пол Харви писал, что Гулд (видимо, слишком увлекшись своей борьбой за правое дело) приписал различию размеров тела слишком большое значение. Разница между полами в размерах мозга по большей части действительно объясняется разницей в размерах тела, хотя полностью ее этим объяснить нельзя.

Отвлечемся ненадолго от различий между полами и рассмотрим несомненную связь размеров мозга с размерами тела у мужчин. Неоднократно отмечалось, что у французского писателя Анатоля Франса, лауреата Нобелевской премии по литературе за 1921 год, был рекордно маленький мозг, весивший лишь чуть больше 1 кг. Недавно стало известно, что и у Альберта Эйнштейна был очень маленький мозг, всего на 10 % больше, чем у Анатоля Франса. Что касается Эйнштейна, он сам не оставлял распоряжений об изучении его мозга после смерти: это по собственному почину сделал его знакомый патологоанатом, проводивший вскрытие. Майкл Патернити увлекательно описывает эту историю в своей книге «Катание мистера Альберта: Поездка по Америке с мозгом Эйнштейна» (Driving Mr. Albert: A Trip Across America with Einstein’s Brain). Добыть мозг Эйнштейна и получить на него сопроводительные документы оказалось не так-то просто. Но для нас здесь принципиально то, что и Анатоль Франс, и Альберт Эйнштейн отличались невысоким ростом. Небольшие размеры их мозга явно отражают прежде всего именно этот факт и мало что говорят об их интеллектуальных способностях.

Размеры мозга у людей варьируют в широких пределах – отчасти потому, что размеры тела тоже варьируют. Хотя в среднем масса мозга современного человека составляет около 1,4 кг, у вполне здоровых людей этот показатель может варьировать от 0,9 до 1,8 кг. Самый большой человеческий мозг примерно вдвое больше самого маленького. Широкий диапазон изменчивости налицо и при сравнении мужчин и женщин. В среднем мужской мозг примерно на 10 % больше женского, но при этом диапазоны значений у мужчин и женщин широко перекрываются. Кроме того, у мужчин амплитуда изменчивости размеров мозга шире, чем у женщин.

Представление о том, что мужчины умнее женщин, оказалось на удивление устойчивым перед лицом многочисленных противоречащих ему данных. В 1995 году специалисты по педагогике Ларри Хеджес и Эми Ноуэлл опубликовали авторитетную работу, в которой проанализировали результаты множества проведенных ранее исследований, посвященных различиям между полами и изменчивости результатов тестов на интеллект. Исследователи показали, что в целом средние результаты, демонстрируемые мужчинами и женщинами, почти не отличаются, хотя изменчивость результатов у мужчин выше, чем у женщин. Вместе с тем авторы работы отмечали, что в области некоторых конкретных навыков мужчины и женщины демонстрируют разные способности. Женщины в среднем лучше проходят тесты, требующие навыков письма, а мужчины – технических навыков. Существенно здесь то, что, несмотря на 10 % разницы в размерах мозга, мужчины и женщины не отличаются по общему интеллектуальному уровню.

Стоит отметить, что изобретатель коэффициента интеллекта (IQ) француз Альфред Бине первоначально разработал свой тест для выявления школьников, требующих особой помощи в обучении. Благородная цель, которую он преследовал, состояла в том, чтобы обеспечить отстающим детям педагогическую поддержку. К сожалению, сегодня IQ широко используется скорее для дискриминации учащихся, и само понятие IQ имеет для многих людей отрицательные коннотации. Кроме того, ясно, что результаты прохождения тестов на IQ зависят от влияния среды и могут улучшаться за счет соответствующей подготовки. Ни один из тестов на IQ не позволяет оценивать врожденные умственные способности вне культурного контекста.

При этом тесты на IQ иногда становятся предметом примечательных, но не особенно афишируемых манипуляций. Когда я был школьником, в Англии, где я тогда жил, переход из начальной в среднюю школу государственной системы был основан на экзамене, известном под названием «11+», который сдавали в возрасте 11–12 лет и которого все страшно боялись. Этот экзамен включал тесты на IQ, с помощью которых оценивались математические способности и грамотность. В зависимости от результатов школьник либо мог пойти в классическую школу, по окончании которой можно было поступить в университет, либо вынужден был идти в так называемую среднюю современную школу – более низкого уровня. Я до сих пор помню, как волновался перед этим экзаменом и как был рад, когда успешно его сдал. Несколько лет назад я узнал, что результаты этого экзамена, оказывается, методично корректировали. В 11–12 лет девочки неизменно показывают в среднем более высокие результаты в тестах на IQ, чем мальчики, поэтому результаты, показанные девочками, соответствующим образом занижались, чтобы в классические школы поступало примерно одинаковое количество мальчиков и девочек. Вот вам и интеллектуальное превосходство мужчин над женщинами!

Некоторый свет на различия между мужским и женским мозгом проливают особенности развития. Хотя у взрослых мужчин мозг в среднем на 10 % больше, чем у взрослых женщин, размеры мозга новорожденных мальчиков и девочек отличаются намного меньше. Статистически достоверные различия удается выявить только на больших выборках. В среднем у новорожденных мальчиков мозг лишь на 3 % с небольшим крупнее, чем у новорожденных девочек. Следовательно, мужской мозг должен сильнее вырастать после рождения, чтобы в итоге становиться на 10 % больше женского. Долгое время считалось, что деление нервных клеток (нейронов) – основных составляющих мозга – прекращается примерно на середине внутриутробного развития. Если так, то мозг новорожденного мальчика не может содержать намного больше нейронов, чем мозг новорожденной девочки, если только плотность нейронов в нем не выше. Хотя полученные недавно данные свидетельствуют о том, что деление нейронов все-таки продолжается и во время второй половины внутриутробного развития и даже после рождения, на размерах мозга это деление сказывается слабо. Тогда почему же у мужчин мозг на 10 % больше, чем у женщин? Возможно, у мужчин в мозгу формируется больше связей, для которых требуется больше нервных волокон.

При этом между мальчиками и девочками есть одно примечательное отличие, касающееся роста мозга после рождения. В среднем девочки растут быстрее, чем мальчики, и в результате 11-летние девочки обычно немного выше ростом и больше весят, чем 11-летние мальчики. Но бо?льшая часть роста мозга происходит раньше: к семи годам мозг уже почти достигает своих окончательных размеров. А это означает, что у 7-летних мальчиков мозг уже примерно на 10 % больше, чем у 7-летних девочек. Отсюда вытекает одно важное следствие, касающееся энергетических потребностей. Мозгу свойственно ненасытное поглощение энергии, и мозгу 7-летнего мальчика должно быть нужно больше ресурсов, чем мозгу 7-летней девочки. И что же мы наблюдаем? Несмотря на то, что мозг 11-летних мальчиков, уже почти достигший своих окончательных размеров, в среднем на 10 % больше, чем мозг девочек того же возраста, девочки в этом возрасте демонстрируют лучшие результаты прохождения тестов на IQ, чем мальчики!

Попробую предложить альтернативное, немного обидное для мужчин объяснение разницы в размерах мозга между мальчиками и девочками. Мозг состоит не только из нейронов и нервных волокон. В нем есть еще глиальные клетки, которые, по-видимому, напрямую не участвуют в обработке информации нервной системой, а играют вспомогательную роль, обеспечивая нейроны питательными веществами и образуя структурный каркас мозга. Возможно, они также играют роль упаковочного материала, вроде пенопластовых гранул, используемых при пересылке хрупких предметов. Мужчинам нужен череп большего размера, потому что у них в среднем крупнее челюсти, зубы и челюстные мышцы, а также больше масса тела. Возможно, мозг мужчин просто содержит больше глиальных клеток, играющих роль опоры и упаковочного материала, а нейронов и связей между ними ничуть не больше. Из этого следует, что плотность нейронов и нервных волокон в мозгу у мужчин должна быть ниже, чем у женщин. Имеющиеся на этот счет данные противоречивы. Одни авторы сообщают, что по крайней мере в некоторых участках мозга у мужчин плотность нейронов ниже, чем у женщин, в то время как другие отрицают наличие какой-либо разницы. Окончательного вердикта придется подождать, но, как бы то ни было, мне не известны никакие данные, свидетельствующие о фундаментальных отличиях в строении мозга между мужчинами и женщинами, приводящих к сколько-нибудь значительной разнице в умственных способностях.

Однако самая поразительная разница между полами, связанная с мозгом, состоит все же в той уникальной роли, которую играет мать в развитии мозга ребенка. Ресурсы, поступающие от матери во время беременности и кормления молоком, совершенно необходимы развивающемуся мозгу младенца. На самом деле наш мозг всегда достается нам от матери. Причем материнский вклад в их развитие даже больше, чем мне поначалу казалось. Радиолог Анджела Оутридж и ее коллеги отслеживали с помощью магнитно-резонансной томографии различные параметры мозга у девяти беременных женщин и получили поразительные результаты. Они обнаружили, что мозг женщины во время беременности уменьшается в среднем на 4 %, а на восстановление его исходных размеров после родов уходит около шести месяцев. Похоже, что мать идет ради своего ребенка на большее, чем кто-либо мог ожидать, переваривая часть своего собственного мозга, чтобы питать развивающийся плод!

<<< Назад
Вперед >>>

Генерация: 6.073. Запросов К БД/Cache: 3 / 1
Вверх Вниз