http://elementy.ru/images/news/evolution_of_modern_human_brain_shape_fig3_703.jpg

Рис. 3. Анализ формы эндокрана древних и современных людей при помощи метода главных компонент. Треугольники и оранжевая область — эректусы, ромбы — гейдельбергские люди, квадраты и красная область — неандертальцы, голубая область — современные люди, синие круги и области — древние сапиенсы (1 — древнейшие представители сапиентной линии, жившие в Африке 300–200 тысяч лет назад; 2 — сапиенсы из Восточной Африки и Леванта, жившие 130–100 тысяч лет назад, 3 — верхнепалеолитические сапиенсы возрастом 35–10 тысяч лет). Расплывчатые границы областей отражают неопределенности в реконструкциях деформированных черепов. Стрелки показывают направленность эволюционных изменений (временные тренды). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances

Форма мозга менялась направленно в ряду «древние эректусы — поздние эректусы — неандертальцы». Черепа гейдельбергских людей (ромбы на рис. 3) укладываются в этот тренд, обозначенный черной стрелкой и сопряженный с постепенным увеличением объема мозга. Можно сказать, что неандертальцы продолжили эволюционную тенденцию, заданную еще эректусами: если изменения мозга, происходившие у эректусов, экстраполировать в будущее, то получим как раз мозг неандертальца.

В сапиентной линии эволюция мозга пошла в другую сторону. Древнейшие представители сапиентной линии по форме мозга занимали промежуточное положение между эректусами и неандертальцами (синяя область 1 на рис. 3). Что логично, поскольку эти «пресапиенсы» не успели еще далеко уйти от общих предков сапиенсов и неандертальцев. Второй четкий хронологический тренд (темно-синяя стрелка) связывает древнейших сапиенсов («пресапиенсов») с более поздними (синие области 2 и 3) и с современными людьми (голубая область). В этом ряду форма мозга тоже менялась направленно, но направление было иным. Кроме того, в данном случае изменение формы не было сопряжено с увеличением объема (по объему мозга древнейшие представители сапиентной линии не уступают поздним).

Как показывает рисунок, древнейшие сапиенсы или «пресапиенсы» (синие области 1 и 2) по форме мозга отличаются от современных людей, и только позднепалеолитические сапиенсы, жившие 35–10 тысяч лет назад (синяя область 3), полностью укладываются в диапазон современной изменчивости. Это значит, что мозг наших предков приобрел свои нынешние очертания в период от 100 до 35 тысяч лет назад.

Эволюционный переход от исходного (условно говоря, джебель-ирхудского) состояния к современному был постепенным. Хронологический тренд, показанный темно-синей стрелкой на рис. 3, соответствует постепенной глобуляризации мозга: лобная часть становилась более вертикальной, теменная — более выпуклой, боковые поверхности — более параллельными, затылочная область — округлой и менее «нависающей», мозжечок увеличивался. Все эти тенденции характерны только для сапиентной линии. Они мало связаны с географией: одновозрастные сапиенсы из разных регионов более сходны друг с другом по форме мозга, чем обитатели одного региона, жившие в разные эпохи.

Получается, что у ранних представителей сапиентной линии мозг был уже современного объема, но форму имел архаичную — не глобулярную, а удлиненную, примерно как у поздних эректусов и неандертальцев. Это справедливо не только для двух черепов из Джебель Ирхуда, но и для более молодого (195 000 лет) черепа Омо II (череп Омо I, по словам авторов, недостаточно хорошо сохранился, а до черепа из Херто возрастом 160 000 лет они не смогли добраться).

Около 100 000 лет назад мозг наших предков имел форму, промежуточную между исходным и нынешним состоянием, а 35 000 лет назад — уже вполне современную, глобулярную. Таким образом, глобулярная форма мозга — недавнее эволюционное приобретение, уникальное для поздних сапиенсов. Или просто для сапиенсов, если считать ранних представителей сапиентной линии не настоящими сапиенсами, а «пресапиенсами» — суть дела от этого не меняется. Кроме того, исследование показало, что глобуляризация шла постепенно: особи, промежуточные по геологическому возрасту, форму мозга имели тоже промежуточную.

По мнению авторов, характер и последовательность изменений формы мозга в сапиентной линии не согласуются с предположением о том, что эти изменения были побочным результатом перестроек других частей черепа (например, лица или челюстей). Исследователи убеждены, что форма мозга, особенно на ранних этапах глобуляризации, менялась не потому, что перекраивались другие части головы, а потому, что сам мозг подвергался реорганизации.

Округлые очертания мозга, характерные для поздних сапиенсов, в индивидуальном развитии формируются во время «фазы глобуляризации». Как говорилось выше, эта фаза приурочена к последним месяцам внутриутробного развития и первому году после рождения. Следовательно, эволюционные изменения мозга взрослых особей, прослеженные в ряду от Джебель Ирхуда до современности, отражают перестройку перинатальных этапов развития мозга, когда закладываются его важнейшие структурные и функциональные характеристики. Мозг не просто изменил свою форму у взрослых людей: он стал по-другому расти у младенцев, а это уже серьезно.

В свете новых данных предположение о том, что поздние сапиенсы приобрели какие-то важные когнитивные отличия от других Homo, становится более правдоподобным. Особенно если вспомнить о результатах, полученных палеогенетиками, а также о том, что приблизительно очерченный авторами временной интервал «окончательной глобуляризации» (100–35 тысяч лет назад) совпадает с периодом становления подлинно человеческой культуры — от ранних, эфемерных проблесков «современного поведения» в Африке (см.: Зарождение человеческой культуры в Африке проходило в два этапа, «Элементы», 05.11.2008) до «позднепалеолитической революции» (см.: В Германии найдена самая древняя в мире скульптура, «Элементы», 15.05.2009). Оба процесса шли постепенно и параллельно: по мере того как мозг приобретал всё более округлые очертания, поведение наших предков становилось всё более «современным». Возможно, в этот же период последовательно закреплялись под действием отбора и те интересные мутации в генах, влияющих на развитие мозга, о которых говорилось выше.

С какими когнитивными изменениями могла быть связана глобуляризация? Авторы пытаются немного порассуждать на эту тему, отталкиваясь от того, что два самых заметных изменения в ходе глобуляризации — это выступание теменной области и рост мозжечка.

Теменные доли неокортекса в чем только не задействованы: от ориентации, внимания, орудийной деятельности и разных аспектов чувственного восприятия до интеграции сенсорной информации в целостную картину мира и себя в нем1, самосознания, рабочей и долговременной памяти и операций с количествами (см.: Можно ли вылечить дискалькулию?, «Элементы», 03.06.2011). Впрочем, выпячивание теменной области скорее было связано с увеличением не поверхностных зон коры, а скрытых в глубине — таких, например, как предклинье (см. Precuneus). Это может иметь отношение опять-таки к самосознанию, эпизодической памяти, цельной картине окружающего мира и другим интереснейшим вещам.

Что касается мозжечка, то его функции у человека, как теперь известно, не ограничиваются координацией движений, равновесием и мышечным тонусом (хотя это, вероятно, его первичные функции). Мозжечок, возможно, стал у нас чем-то вроде многофункционального бортового компьютера, специализирующегося на коррекции всевозможных ошибок (когда то, что было задумано, не совпадает с тем, что получилось). Мозжечок задействован в рабочей памяти, эмоциях, речи и социальном поведении. Авторы сообщают, что в первые три месяца после рождения мозжечок у человеческих детей растет быстрее всех остальных частей мозга и за 90 дней удваивается в объеме. Наверное, это что-нибудь да значит.

В целом можно заметить, что новые данные генетики и археологии постепенно укрепляют позиции тех исследователей, которые считают, что преимущества, позволившие поздним сапиенсам вытеснить всех прочих людей и стать хозяевами планеты, были отнюдь не только культурными, но и грубо биологическими. Похоже, наши предки к началу позднего палеолита действительно стали «высшей расой», с приходом которой у всех остальных людей — с их архаичным удлиненным мозгом и без правильных регуляторных элементов в гене FOXP2 — просто не осталось шансов.