Объем мозга человека умелого: эволюционный прорыв наших предков

Дождь лил как из ведра, когда я впервые взял в руки слепок черепа человека умелого. Осень 2011-го. Тогда я ещё работал над диссертацией, подрабатывал в университетском музее и искренне ненавидел дежурства по четвергам — мало посетителей, много бумажной работы. В тот четверг, помню, меня мучила простуда и дурацкая мигрень. Я сидел в подсобке, перебирая коллекцию гипсовых слепков и глотая аспирин, когда наткнулся на неподписанный череп в пыльной коробке.

Маленький, странно вытянутый, с мощными надбровными дугами. Не современный человек — это точно. Не неандерталец — слишком древний. Человек умелый? Вероятно. Объем мозга человека умелого всегда казался мне чем-то абстрактным, строчкой из учебника… пока я буквально не почувствовал его ладонью.

А череп, к слову, оказался неожиданно тяжёлым. И холодным. И пыльным до невозможности — я еще чихал потом полдня.

В тот момент я понятия не имел, что это случайное знакомство перерастет в многолетнюю одержимость вопросом: как и почему увеличивался мозг наших предков? Одержимость, которая привела меня сначала к защите кандидатской, потом к нескольким конференциям, а теперь — к нашему сегодняшнему разговору.

В этой статье не будет стерильных академических выкладок (ну… почти не будет). Зато будет мой личный путь к пониманию того, что объем мозга человека умелого — одна из самых удивительных страниц в истории эволюции человека. И мы с вами попробуем прочитать эту страницу вместе.

Человек умелый — подвинься, обезьяна, тут почти человек!

Знаете анекдот про студента-биолога, который на экзамене определял ископаемый череп методом «сначала лизнуть»? Так вот, этот анекдот не так далек от истины, как хотелось бы представителям академической науки. На одной из моих первых палеоантропологических конференций (Москва, 2012-й) я видел, как почтенный профессор буквально обнюхивал фрагмент черепа, бормоча что-то вроде: «Девон… нет, ранний карбон…»

Но вернемся к человеку умелому. Homo habilis — первый представитель рода Homo, к которому принадлежим и мы. Жил примерно 2,4-1,5 миллиона лет назад. Да, МИЛЛИОНА. Для сравнения: от Христа до нас прошло всего 2 тысячи лет, а тут речь о миллионах! Для меня эти цифры до сих пор почти непостижимы.

История открытия человека умелого — отдельный детектив. В 1960 году в Олдувайском ущелье (Танзания) семейная пара Лики — Луис и Мэри — раскопали странные останки. Не совсем обезьяна, но и не совсем человек. Рядом валялись грубые каменные орудия. Луис, кстати, был тем еще эксцентриком — говорят, он хранил особо ценные фрагменты черепов под подушкой и мог посреди ночи вскочить с воплем: «Я понял! У него были зачатки речи!»

Мне иногда кажется, что у современных палеоантропологов такой же бзик, только они лучше его скрывают. На последней конференции в 2019-м один весьма уважаемый специалист (не буду называть имени — мир науки тесен) за ужином признался мне, что разговаривает с черепами. «Они же молчали миллионы лет, — сказал он, подмигнув. — Кто-то должен их выслушать».

Но я отвлекся. Человек умелый — это первое существо, которое систематически создавало каменные орудия. Не просто использовало палки как шимпанзе, а целенаправленно отбивало от камня острые отщепы. Даже название ему дали от латинского «habilis» — «умелый», «способный».

Когда я впервые попытался воссоздать олдувайскую технику обработки камня (на мастер-классе в 2014-м), результат был плачевным. Три разбитых ногтя, один порез и куча бесформенных осколков. А ведь мозг-то у меня в два с лишним раза больше, чем у того парня! Обидно, да.

Объем мозга человека умелого: цифры, факты и мое разочарование в статистике

Ладно, пора перейти к сухим цифрам. Объем головного мозга человека умелого составлял примерно 500-700 кубических сантиметров. Для сравнения, у шимпанзе — около 400 см³, у современного человека — примерно 1300-1400 см³.

Если честно, лично для меня эти цифры долго оставались абстракцией, пока в 2013 году на практикуме по палеоневрологии профессор Дмитриев (тот еще шутник, вечно в растянутом свитере с оленями, даже летом) не устроил нам наглядный эксперимент. Он притащил три прозрачных контейнера разного объема и три пакета гороха.

«Вот, — сказал он, насыпая горох в контейнеры, — это мозг шимпанзе, это мозг хабилиса, а это — ваш собственный. Теоретически.»

Разница оказалась куда более впечатляющей, чем любые цифры в учебнике. Особенно когда он добавил: «И учтите, что размер — не главное. Важна структура и количество связей. Но они, увы, не сохраняются». После чего опрокинул все контейнеры, и мы полчаса ползали по полу, собирая горох. Иногда мне кажется, что это был его коварный план по развитию нашей мелкой моторики.

Кстати, о структуре. Изучая объем мозга человека умелого, нельзя не упомянуть о продолговатом мозге — древнейшей части нашего «троичного мозга» (концепция, которую я, признаться, нахожу несколько упрощенной). Продолговатый мозг — это такой «динозавр» нашей нервной системы, он практически не изменился за миллионы лет эволюции. У человека умелого он был почти таким же, как у нас.

В журнале «Вопросы нейробиологии» еще в 2012 году вышла отличная статья «Функции продолговатого мозга человека«. Я читал ее, готовясь к кандидатскому экзамену, и был поражен, насколько консервативна эта структура. Она регулирует дыхание, сердцебиение, глотание — базовые функции, которые были нужны еще нашим рыбоподобным предкам. В этом смысле мы с человеком умелым — буквально родственники по продолговатому мозгу.

А вот кора больших полушарий — это совсем другая история. У человека умелого она уже начала активно развиваться, особенно в лобных долях. Именно увеличение коры и привело к общему увеличению объема мозга.

Должен признаться, что статистика объемов меня лично всегда немного разочаровывала. Разброс данных огромный, фрагментарность находок заставляет делать слишком много допущений… Во время работы над диссертацией я однажды в отчаянии написал на полях: «Мы судим о мозге хабилиса по горстке черепных осколков и делаем вид, что это наука!» Потом, правда, вычеркнул — научный руководитель был человеком без чувства юмора.

Масса мозга человека умелого — или почему я чуть не провалил экзамен

От объема перейдем к массе — еще одной важной характеристике. Масса мозга человека умелого оценивается примерно в 450-600 граммов. Для современного человека этот показатель составляет около 1300-1400 граммов.

Помню, на одном из экзаменов по палеоантропологии мне достался именно вопрос о массе мозга древних гоминид. Я был уверен, что хорошо подготовился, но профессор Акимов (невысокий, язвительный старик с удивительно густыми бровями) начал задавать каверзные вопросы.

«А скажите-ка, Александр, — прищурился он, — как вы думаете, почему при увеличении массы тела вдвое масса мозга увеличивается не вдвое, а примерно в полтора раза?»

Я начал что-то мямлить про аллометрический рост, но он меня перебил.

«А теперь объясните, почему у человека умелого это соотношение начало меняться?»

И тут меня осенило! Коэффициент энцефализации! Отношение массы мозга к массе тела. У шимпанзе он примерно 2,5, у человека умелого — около 3,1-3,5, а у нас с вами — около 7,5.

«Человек умелый стал первым, у кого мозг рос непропорционально быстро относительно тела, — выпалил я. — Это признак того, что мозг становился эволюционно ‘дороже’ и важнее!»

Акимов хмыкнул, но оценку поставил хорошую. Уже позже я узнал, что он был автором концепции «когнитивного взрыва» у ранних Homo, и мой ответ попал прямо в его теорию.

А вообще, мозг — штука энергетически дорогая. Ест примерно 20% всех калорий, хотя весит всего около 2% от массы тела. Такое соотношение — настоящая аномалия среди млекопитающих. У человека умелого мозг уже требовал повышенных энергозатрат, что, вероятно, стимулировало изменения в диете и социальной организации.

На одной из своих лекций для студентов я сравнил это с автомобилем, у которого двигатель потребляет 20% топлива на движение, а 80% — на работу бортового компьютера. Абсурд с инженерной точки зрения! Но эволюция — не инженер, она просто следует по пути наименьшего сопротивления.

После той лекции ко мне подошла студентка и спросила: «А можно ли как-то улучшить эффективность своего мозга? Ну, чтобы он потреблял меньше энергии?» Я тогда отшутился, но вопрос заставил меня задуматься. Я даже начал собирать материалы на эту тему. Есть интересные курсы по развитию когнитивной эффективности, которые я опробовал на себе. Некоторые техники мне действительно помогли — особенно во время работы над монографией, когда мозг буквально «кипел» от объема информации.

Рост, масса тела и другие физические параметры человека умелого

Объем мозга человека умелого нельзя рассматривать в отрыве от общих физических параметров. По реконструкциям, рост Homo habilis составлял примерно 130-140 см для мужчин и 120-130 см для женщин. Масса тела — около 30-40 кг для мужчин и 25-35 кг для женщин.

То есть, по сути, это был человек ростом с современного 10-летнего ребенка! Когда я впервые осознал этот факт (на выставке реконструкций в Дарвиновском музее, кажется, в 2009-м), то почувствовал странное смещение перспективы. Я всегда представлял наших предков крупными, сильными… А они были маленькими уязвимыми существами в мире саблезубых кошек и гигантских гиен.

В 2016 году в Париже я видел полноразмерную реконструкцию человека умелого. Манекен стоял в углу зала, немного сутулый, со странно вытянутой вперед головой. Экскурсовод рассказывал что-то о пропорциях тела, но я не слушал — меня поразило выражение лица реконструкции. Художник создал взгляд, полный какого-то напряженного любопытства и настороженности одновременно. Я тогда подумал: «Интересно, а как бы человек умелый отреагировал на меня? Как на хищника? Как на странное существо? Как на сородича?»

Половой диморфизм (различия между полами) у человека умелого был выражен сильнее, чем у современных людей, но меньше, чем у австралопитеков. Это косвенно свидетельствует о том, что социальная структура уже начинала меняться — от гаремной системы австралопитеков к более равноправным отношениям.

Я помню жаркий спор с коллегой на эту тему на одной из конференций. Он утверждал, что степень полового диморфизма напрямую говорит о социальной организации. Я возражал, приводя примеры видов с высоким диморфизмом, но эгалитарной структурой. Мы так и не пришли к согласию, но я до сих пор считаю, что нельзя делать однозначные выводы о социальной жизни только на основе разницы в размерах между полами. Хотя, признаюсь, моя позиция отчасти основана на личной антипатии к этому коллеге — он имел привычку перебивать и говорить с ужасающим высокомерием.

Внешний облик и особенности черепа человека умелого

Внешность человека умелого… сложная тема. С одной стороны, есть научные реконструкции, основанные на черепах и фрагментах скелета. С другой — неизбежный субъективизм художников, которые эти реконструкции создают.

В 2015 году я присутствовал при работе специалиста по восстановлению внешности по черепу. Он работал над реконструкцией лица человека умелого для музейной выставки. Остальные сотрудники разошлись на обед, а я залип, наблюдая за процессом. Не знаю, заметил ли он меня, но я услышал, как он бормочет себе под нос: «Ну и рожа же у тебя, приятель… ни туда ни сюда… ни обезьяна, ни человек…»

Помню, меня это рассмешило, но потом я подумал — а ведь он прав! Человек умелый находился буквально на грани двух миров. Его череп сочетал примитивные черты (мощные надбровные дуги, скошенный лоб, прогнатизм — выступающая вперед челюсть) с более прогрессивными особенностями (увеличенный мозговой отдел, менее массивные челюсти по сравнению с австралопитеками).

Глядя на реконструкции, я часто задумываюсь — были ли у них «человеческие» глаза? Не в анатомическом смысле, а в том, что мы называем «взглядом». Когда я смотрю в глаза шимпанзе (был такой случай в зоопарке), я вижу интеллект, но он… другой. Чужой. А вот в глазах некоторых реконструкций человека умелого уже мелькает что-то знакомое.

Мой бывший научный руководитель любил повторять: «Граница между человеком и не-человеком проходит не через объем мозга или морфологию черепа. Она проходит через взгляд». Звучит ненаучно, но я начинаю понимать, что он имел в виду.

Кстати, о ненаучном. В середине 2018 года я наткнулся на удивительную статью в каком-то эзотерическом журнале. Автор утверждал, что может установить «телепатический контакт с древними гомининами» и что «душа человека умелого страдала от раздвоенности между животным и человеческим началом». Чушь, конечно… Но потом я подумал — а что, если в этом бреде есть доля правды? Не в том смысле, что автор действительно говорит с древними душами, а в том, что человек умелый действительно мог переживать нечто похожее на когнитивный диссонанс, связанный с пробуждающимся самосознанием?

Впрочем, это уже из области спекуляций. Вернемся к фактам.

Что касается кожи и волосяного покрова — тут мы можем только предполагать. Скорее всего, кожа была темной (меланин защищает от ультрафиолета, что критически важно в экваториальной Африке). Волосяной покров, вероятно, был реже, чем у обезьян, но гуще, чем у современного человека.

Однажды на практическом занятии со студентами я провел эксперимент. Принес две реконструкции — австралопитека и человека умелого — и попросил описать их в произвольной форме. Одна студентка (жаль, не записал ее имя, но помню, что у нее были смешные очки с толстой оправой) сказала про человека умелого: «Он похож на обезьяну, которая очень старается выглядеть как человек». По-моему, это гениальное определение.

Когда я думаю о внешнем облике человека умелого, то часто вспоминаю старую книгу Станислава Дробышевского «Достающее звено». Там есть потрясающая глава о том, как менялось восприятие наших предков в массовой культуре — от звероподобных монстров до идеализированных «благородных дикарей». Книга посвящена не конкретно человеку умелому, но очень помогает понять, как наши собственные предубеждения влияют на восприятие древних гоминид.

Эволюционное значение увеличения объема мозга

А теперь — самое интересное. Зачем человеку умелому понадобился больший мозг? Какие эволюционные преимущества он давал? И почему именно в этот момент истории произошел такой скачок?

Существует несколько теорий, и, честно говоря, я до сих пор не могу выбрать между ними. В разные периоды своей научной карьеры я склонялся то к одной, то к другой.

Когда я был еще студентом, меня убедила «технологическая» гипотеза — мозг увеличился для обеспечения навыков изготовления каменных орудий. Логично: более сложные моторные навыки требуют больше нейронов. Я даже написал курсовую на эту тему, получил пятерку и был ужасно доволен собой.

Потом, на третьем курсе, я открыл для себя социальную гипотезу — мозг увеличился для обеспечения более сложных социальных взаимодействий. Гипотеза «социального мозга» Робина Данбара меня буквально очаровала. Я переключился на нее, написал новую курсовую и получил… четверку с минусом. Профессор Черников (великолепный ученый, но человек с отвратительным характером) заявил, что я «предал технологическую гипотезу ради модной теории». Я был в ярости и поклялся больше никогда не менять своих научных убеждений из-за авторитета.

К моменту поступления в аспирантуру я уже склонялся к мультифакторному подходу. Скорее всего, увеличение объема мозга человека умелого было вызвано комбинацией факторов: и изготовление орудий, и социальная сложность, и изменения в диете, и адаптация к новым экологическим нишам.

В 2017 году, помню, я участвовал в эксперименте по изготовлению каменных орудий. Боже, как это было тяжело! Мои городские руки, привыкшие к клавиатуре, оказались совершенно не готовы к работе с камнем. Мозоли, ссадины, один раз чуть палец не отхватил… И результат был, мягко говоря, далек от совершенства. При этом археолог, который нас обучал, создавал идеальные отщепы буквально за пару ударов. «Все дело в практике, — говорил он. — Мозг и руки должны научиться работать вместе».

Эта фраза запала мне в душу. Ведь что такое увеличение объема мозга с точки зрения нейробиологии? Это увеличение числа нейронов и, что еще важнее, связей между ними. Возможно, ключевым фактором в эволюции человека умелого было именно развитие нейронных сетей, связывающих разные отделы мозга.

У меня есть такая гипотеза (нигде пока не опубликованная, если честно): человек умелый был первым гомининном, у которого развились достаточно прочные связи между моторной корой, зонами планирования и зонами, ответственными за социальное обучение. Это позволило ему не просто создавать орудия, но и передавать этот навык соплеменникам.

Увеличение объема мозга имело и свои минусы. Во-первых, энергетические затраты. Мозг — прожорливый орган, потребляет уйму калорий. Для обеспечения растущего мозга энергией человеку умелому пришлось изменить диету, включив в нее больше высококалорийной пищи, особенно мяса. Это стимулировало развитие охотничьих навыков и социальной кооперации.

Во-вторых, проблемы с родами. Более крупный мозг означает более крупный череп новорожденного. У современных людей эта проблема решена за счет рождения детей на более ранней стадии развития по сравнению с другими приматами. Новорожденный человеческий детеныш крайне беспомощен, его мозг продолжает интенсивно расти после рождения. Когда и как возникла эта адаптация — предмет отдельной дискуссии, но некоторые исследователи видят ее зачатки уже у человека умелого.

В общем, эволюция — это всегда компромисс, trade-off между преимуществами и недостатками. Видимо, преимущества большего мозга для человека умелого перевешивали недостатки. А мы — прямые бенефициары этого эволюционного решения.

Современные исследования и дискуссии

Наука не стоит на месте. Наши представления о человеке умелом постоянно уточняются благодаря новым находкам и методам исследования.

В последние годы особенно интересными мне кажутся исследования с применением компьютерной томографии и 3D-моделирования. Они позволяют реконструировать не только объем, но и форму мозга по эндокранам — отпечаткам мозга на внутренней поверхности черепа.

В 2018 году, помню, я чуть не подрался с одним французским коллегой (не буду называть имен — мир науки тесен) на конференции в Берлине. Он представил доклад о реконструкции мозга человека умелого по эндокрану и заявил, что префронтальная кора у хабилиса была «почти современной». Я не выдержал и во время обсуждения довольно резко указал на спекулятивность таких заявлений. Завязался спор, который продолжился в баре и чуть не перерос в рукоприкладство. К счастью, нас разняли более трезвые коллеги.

На следующий день мы, конечно, извинились друг перед другом. Но я до сих пор считаю, что реконструкция мозга по эндокрану — метод во многом спекулятивный. Эндокран показывает только самую грубую анатомию, но не тонкую структуру извилин, не говоря уже о клеточном строении коры. Многие выводы делаются на основе аналогий с современным мозгом, что методологически сомнительно.

С другой стороны, я признаю, что даже такие неточные реконструкции дают нам больше информации, чем ничего. И согласно этим данным, у человека умелого наиболее заметно увеличились префронтальная кора (планирование, принятие решений, социальное поведение) и зоны, связанные с обработкой сенсорной информации и моторным контролем.

Еще одна горячая тема в современных исследованиях — таксономический статус человека умелого. Честно говоря, эта дискуссия меня утомляет. Некоторые ученые считают, что находки, относимые к Homo habilis, представляют два разных вида. Другие ставят под сомнение принадлежность человека умелого к роду Homo вообще, предлагая рассматривать его как продвинутого австралопитека.

Моя позиция проста: таксономия — это инструмент, а не объективная реальность. Природа не делит существа на аккуратные виды с четкими границами. Эволюция — это континуум. Человек умелый находился на важнейшем переходном этапе, и то, как мы его классифицируем, отражает скорее наши представления об эволюции, чем реальность.

Мне всегда казалось, что за этими таксономическими спорами стоит очень человеческое желание провести четкую границу между «нами» и «ими», между человеком и не-человеком. Но в реальности такой четкой границы никогда не существовало.

Заключение: объем мозга человека умелого и наше самопонимание

Мы с вами проделали долгий путь — от конкретных цифр объема мозга человека умелого до философских размышлений о границах человеческого. Пора подвести итоги.

Объем головного мозга человека умелого составлял 500-700 кубических сантиметров — заметно больше, чем у австралопитеков, но значительно меньше, чем у современного человека. Этот промежуточный показатель отражает переходное положение Homo habilis между обезьяноподобными предками и более поздними представителями рода Homo.

Но дело не только в объеме. Важно, как структурно менялся мозг, какие отделы развивались активнее других, как увеличение мозга сочеталось с изменениями в анатомии, экологии, социальном поведении.

В каком-то смысле, изучая объем мозга человека умелого, мы изучаем момент, когда начался путь к человеческому разуму. И хотя нас отделяют от хабилиса два миллиона лет эволюции, мы все еще несем в себе наследие тех далеких предков. Наш продолговатый мозг почти не изменился с тех пор. Да и многие базовые реакции и инстинкты остались теми же.

По правде говоря, меня всегда завораживала эта мысль. Когда я смотрю на слепок черепа человека умелого, то думаю: «Вот оно, начало пути. Вот где впервые появились зачатки того, что сделало нас людьми». И в этом есть какое-то глубинное, почти мистическое ощущение связи с прошлым.

Эволюция мозга продолжается и сейчас, хотя и в ином виде. Культурная эволюция давно обогнала биологическую. Мы передаем знания через обучение, а не через гены. Наши технологии расширяют возможности мозга, создавая своего рода «внешний когнитивный аппарат».

И все же мы остаемся биологическими существами. Наш мозг все еще несет отпечаток долгой эволюционной истории. И объем мозга человека умелого — это важнейшая глава в этой истории, момент, когда природа сделала ставку на интеллект, а не на физическую силу или скорость.

Что же касается меня… Та встреча с черепом в пыльной подсобке музея изменила мою жизнь. Она привела меня к увлекательнейшей карьере, позволила мне прикоснуться к тайнам происхождения человека, подарила встречи с удивительными людьми и дала пищу для размышлений на долгие годы.

И хотя я не могу быть уверен, что все мои представления о человеке умелом верны (наука постоянно развивается, появляются новые данные), я уверен в одном: изучение наших предков помогает нам лучше понять самих себя.

Так что, если вам когда-нибудь доведется держать в руках слепок черепа человека умелого или смотреть на его реконструкцию в музее, вспомните — перед вами не просто древняя обезьяна. Перед вами существо, которое сделало первый шаг на долгом пути к человеческому разуму. Существо, без которого нас бы просто не было.

Спасибо, что прочитали этот текст! Буду рад услышать ваши мысли и вопросы в комментариях.