Загадка еволюції. Чому людський мозок з часом зменшився і які це має наслідки

Мозок сучасних людей приблизно на 13% менший, ніж у Homo sapiens, які жили 100 тисяч років тому. Дослідники досі спантеличені - чому?

Традиційно вважають, що наш "великий мозок" відрізняє наш вид від інших тварин. Наша здатність до мислення та інновацій дозволила нам створити перші витвори мистецтва, винайти велосипед і навіть висадитися на Місяць.

Звичайно, якщо порівнювати з іншими тваринами подібного розміру, наш мозок є гігантським. Людський мозок збільшився майже у чотири рази за шість мільйонів років, відколи наш вид востаннє мав спільного предка з шимпанзе. Однак дослідження показують, що ця тенденція до збільшення мозку у Homo sapiens змінилася. Середній розмір мозку у нашого виду протягом останніх 100 тисяч років зменшився.

Читайте також:

Коли наш мозок працює найкраще

Простий і дієвий спосіб покращити роботу мозку і здолати стрес

Наприклад, у нещодавньому дослідженні 2023 року Ян Таттерсолл, палеоантрополог і почесний куратор Американського музею природознавства в Нью-Йорку, відстежував зміни об’єму черепної коробки стародавніх гомінідів з плином часу. Він почав з найдавнішого відомого виду, а закінчив сучасною людиною.

Він виявив, що швидке розширення мозку відбувалося незалежно у різних видів гомінідів і в різний час в Азії, Європі та Африці. Види, чий мозок з часом виріс, включають Australopithecus afarensis, Homo erectus, Homo heidelbergensis і Homo neanderthalensis.

Однак тенденція до збільшення мозку з часом перевернулася з ніг на голову - і відбулося це з появою сучасних людей. Череп чоловіків і жінок сьогодні в середньому на 12,7% менший, ніж череп Homo sapiens, які жили під час останнього льодовикового періоду.

"Наші черепи мають дуже особливу форму, тому ранніх людей дуже легко розпізнати - і найперші з них мали надзвичайно великий мозок", - каже Таттерсалл.

Відкриття Таттерсалла лише підтверджує інші. Наприклад, у 1934 році Герхардт фон Бонін, німецький вчений, співробітник Чиказького університету в Іллінойсі, писав, що "є певна ознака зменшення [людського мозку] принаймні в Європі протягом останніх 10 000 або 20 000 років".

Тож як можна пояснити це разюче скорочення? Таттерсалл припускає, що зменшення розміру мозку почалося близько 100 тисяч років тому, що відповідає періоду часу, коли люди перейшли від більш інтуїтивного стилю мислення до того, що він називає "обробкою символічної інформації", або мислення більш абстрактним способом, що дозволило краще розуміти своє оточення.

"Це був час, коли люди почали виготовляти символічні артефакти та гравюри зі значущими геометричними зображеннями", - каже Таттерсалл.

Таттерсалл вважає, що каталізатором, який спричинив таку зміну стилю мислення, було спонтанне винайдення мови. Це призвело до того, що нервові шляхи мозку реорганізувалися у метаболічно ефективніший спосіб, що дозволило людям отримати від цього більше користі.

Іншими словами, оскільки менші та краще організовані мізки змогли виконувати складніші обчислення, великий мозок, який потребував більше енергії, став просто непотрібним.

"Мені здається, що, ймовірно, наші попередники обробляли інформацію за допомогою "грубої сили", і інтелект у цьому контексті масштабувався залежно від розміру мозку. Отже, чим більшим був ваш мозок, тим більше ви отримували від нього", - каже Таттерсалл.

"Але наш спосіб мислення інший. Ми деконструюємо світ навколо нас у словниковий запас абстрактних символів і знову збираємо ці символи, щоб поставити запитання на зразок "А що, якщо?", - додає він.

"Такий вид символічного мислення, мабуть, вимагав набагато складнішого набору зв’язків усередині мозку, ніж був раніше. Я припускаю, що наявність цих додаткових зв’язків дозволила мозку функціонувати набагато енергоефективніше", - пояснює вчений.

Однак інші палеонтологи стверджують, що дослідження скам'янілостей показують, що мозок почав зменшуватися не так давно, як припускає Таттерсалл, тобто ця зміна не може бути пов'язана з мовою. Дата, яку Таттерсалл пов'язує з виникненням мови (100 000 років тому), також викликає сумніви в інших дослідників.

"Мені подобається ця теорія, я вважаю, що вона справді геніальна", - каже вчений-когнітивіст Джефф Морган Стібел із Музею природознавства у Каліфорнії.

"Але ми не бачимо даних, які б свідчили, що 100 000 років тому почалося зменшення мозку, і після цього вже не відбувався зворотний процес, коли розмір мозку знову почав збільшуватися. Так, у той час дійсно було зменшення. Але потім розмір мозку знову почав зростати, тому дані наразі не підтверджують цю гіпотезу", - каже він.

Стібел вважає, пояснити менший мозок сучасних людей може зміна клімату, а не мова. У дослідженні 2023 року він проаналізував черепи 298 Homo sapiens за останні 50 000 років. Він виявив, що людський мозок зменшувався приблизно протягом останніх 17 000 років або близько того – з кінця останнього льодовикового періоду. Уважно вивчивши кліматичні дані, він виявив, що зменшення розміру мозку корелює з періодами потепління клімату.

"Ми побачили, що чим тепліший клімат, тим менший розмір мозку у людей, а чим прохолодніший клімат - тим більший мозок", - каже Стібел.

Менший мозок міг дозволити людям швидше охолоджуватися. Загальновідомо, що люди в жаркому кліматі розвинули стрункіші та вищі тіла, щоб максимізувати втрату тепла. Цілком можливо, що наш мозок міг розвиватися подібним чином.

"Сьогодні, якщо стає спекотно, ми можемо одягнути футболку, стрибнути в басейн або увімкнути кондиціонер, але 15 000 років тому люди таких можливостей не мали", - каже Стібел.

"Мозок є найбільшим споживачем енергії серед усіх органів, оскільки він важить близько 2% маси нашого тіла, але споживає понад 20% нашої метаболічної енергії в стані спокою. Отже, якщо мозок є величезним споживачем енергії та тепла, то він, імовірно, також має адаптуватися до клімату. Наша теорія полягає в тому, що менші мізки краще розсіюють тепло, а також мають меншу тепловіддачу", - пояснює вчений.

Це відкриття свідчить про те, що сучасне швидке потепління на планеті може ще більше зменшити наш мозок.

Як на мозок вплинули складні цивілізації

Мабуть, найвидатніша теорія щодо зменшення наших мізків полягає в тому, що цей процес розпочався, коли наші предки перестали бути мисливцями-збирачами, осіли та почали будувати складні суспільства.

У 2021 році Джеремі ДеСільва, антрополог Дартмутського коледжу в США, проаналізував черепи від міоценового гомініда Рудапітека (9,85 млн років тому) до сучасних людей (300 000–100 років тому).

Він підрахував, що наш мозок почав зменшуватися лише 3 000 років тому, приблизно в той самий час, коли почали з’являтися складні цивілізації (хоча відтоді він переглянув свою оцінку, стверджуючи, що зменшення розміру мозку відбулося між 20 000 і 5 000 років тому).

ДеСільва припускає, що народження складних суспільств та імперій передбачало розподіл знань і завдань. Людям більше не потрібно було знати все, а оскільки людям більше не потрібно було багато думати, щоб вижити, їх мозок зменшився в розмірі.

Однак ця теорія також має своїх противників.

"Не всі суспільства мисливців-збирачів стали складними так само як, скажімо, єгиптяни 3000 років тому, але розмір мозку в цих суспільствах також зменшився, - каже Єва Яблонка, почесна професорка Інституту Кона Тель-Авівського університету в Ізраїлі.

Вона стверджує, що навіть якщо мозок зменшився, коли виникли складні суспільства, це не обов’язково означає, що це була адаптивна реакція.

"Якщо 3000 років тому виникли набагато більші та складніші суспільства, також могли виникнути набагато більші відмінності в соціальних класах. Якщо, як наслідок, більшість людей були бідними, тоді ми знаємо, що бідність, недоїдання та подібні речі скомпрометували б розвиток мозку", - каже дослідниця.

Марта Лар з Центру еволюційних досліджень людини Леверхулмського університету Кембриджа також припустила, що зменшення розміру нашого мозку може пояснити дефіцит поживних речовин. У 2013 році вона проаналізувала кістки та черепи з усієї Європи, Африки та Азії і виявила, що Homo sapiens з найбільшим мозком жили 20 000-30 000 років тому, а мозок людини почав зменшуватися 10 000 років тому.

У той час наші предки, як вважають, перестали бути мисливцями-збирачами й перемикнулися на землеробство. Вона стверджує, що залежність від сільського господарства могла спричинити дефіцит вітамінів і мінералів, що призвело до затримки росту.

Тим часом деякі вчені припустили, що людські черепи стали меншими внаслідок самоодомашнення, ґрунтуючись на тому факті, що одомашнені види тварин, такі як собаки та коти, мають мозок на 10-15% менший, ніж у їхніх диких предків. Якщо більш соціальні люди були успішнішими з еволюційної точки зору, то мозок, можливо, з часом зменшився.

Але ця теорія переконує не всіх.

"Я не вірю в теорію самоодомашнення", - каже Яблонка.

"Самоодомашнення, якщо воно відбулося, повинно було відбутися приблизно 800 000 років тому, і немає жодних доказів того, що людський мозок зменшився в той час", - вважає вона.

То що ж це означає?

На жаль, щоб зрозуміти, чому саме мозок зменшився, потрібно точно визначити, коли саме почалося зменшення. Але наявні викопні рештки роблять це майже нездійсненним завданням. Старіші скам'янілості знайти важче, тому дані сильно спотворені в бік новіших зразків. Для деяких погано збережених видів ми зараз маємо лише кілька або й узагалі один череп.

"Що ми знаємо напевно, так це те, що ще в плейстоцені людський мозок був приблизно такого ж розміру, як мозок неандертальця, що суттєво більше, ніж середній розмір людського мозку сьогодні", - говорить Таттерсалл.

"Середній розмір мозку всіх Homo sapiens, яким понад 20 000 років, також є великим. Але питання, коли почалося зменшення розміру, не зовсім зрозуміле, тому що дані не такі надійні. Ми знаємо лише, що тоді мозок був великим, а сьогодні він приблизно на 13% менший", - пояснює він.

Чи стаємо ми менш розумними?

Якщо мозок зменшується - що це означає для людського інтелекту? Менший мозок може або зробити нас розумнішими, або дурнішими, або взагалі не вплинути на інтелект - залежно від того, якій теорії ви вірите.

Розмір мозку - це ще не все. Мозок чоловіків приблизно на 11% більший за мозок жінок через більший розмір тіла. Проте дослідження показали, що жінки та чоловіки мають однакові когнітивні здібності.

Існують деякі суперечливі докази того, що гомініди з меншим мозком, такі як Homo floresiensis і Homo naledi, були здатні до складної поведінки, що свідчить про те, що визначальним фактором інтелекту є те, як те, як саме влаштований мозок. Однак, загалом, наявність більшого мозку з урахуванням розміру тіла корелює з інтелектом.

"Той факт, що зараз розмір нашого мозку значно зменшується, дає логічний висновок, що наша здатність мати більший інтелект або зменшується, або принаймні не зростає", - говорить Стібел.

"Однак за останні 10 000 років ми створили інструменти та технології, які дозволяють нам переносити когнітивні здібності на артефакти. Ми можемо зберігати інформацію в комп’ютерах і використовувати машини, щоб обчислювати щось за нас. Отже, наш мозок може мати меншу здатність до інтелекту, але це не означає, що ми як вид колективно стаємо менш розумними", - вважає він.