Мозг современных людей не только значительно больше, чем у человекообразных обезьян, он еще и иначе организован и развивается более длительное время. Человеческие дети учатся дольше, чем малыши шимпанзе. И измененный мозг, и затянувшееся детство – важны для умственных способностей человека для его социального поведения. Но происхождение этих двух признаков остается невыясненным.
Австралопитек афарский (Australopithecus afarensis) жил более трех млн. лет назад в Восточной Африке. Он занимает ключевую позицию в генеалогическом древе гоминид. С этого вида, как предполагают, произошли все последующие гоминиды, в том числе и люди. «Люси и представители ее вида дают важные свидетельства о поведении ранних гоминид: они ходили прямо, их мозг был примерно на 20 % больше, чем у шимпанзе, вероятно, они пользовались острыми орудиями труда», – пояснил Цересеней Алемзегед (Zeresenay Alemseged) из Чикагского университета.
Алемзегед руководил раскопками в районе Дикика, в Эфиопии, где в 2000 году нашли скелет ребенка австралопитека. Исследование проливает новый свет на два противоречивых вопроса: есть ли указания на человекообразную организацию мозга у австралопитеков? И напоминала ли схема мозгового роста Australopithecus afarensis ту, что присуща шимпанзе и человеку? Несколько лет исследователи работали над реконструкцией ископаемых черепов Australopithecus afarensis. Мозг не каменеет, но оставляет отпечаток в черепе, по мере развития, когда он расширяется. Вопреки предыдущим предположениям, ученые не обнаружили никаких доказательств человеческой организации мозга австралопитека.
Чтобы лучше понять процесс созревания и организацию мозга австралопитека, ученые исследовали останки детского черепа из Дикики и семь других хорошо сохранившихся останков черепов из Эфиопии с помощью компьютерной томографии с высокой разрешающей способностью. На основании слепков внутреннего строения черепа ученые смогли оценить объем мозга и из видимых мозговых извилин определить важные аспекты мозговой организации.
Как и кольца роста дерева, зубы также имеют линии роста, которые отражают внутренний ритм организма. С помощью синхротронной микротомографии, ученые из ESRF в Гренобле (Франция), определили возраст смерти ребенка из Дикики: согласно полученным результатам, ему было только два года и четыре месяца (861 день). Вопреки предыдущим предположениям, снимки показали обезьяноподобную организацию мозга Australopithecus afarensis и не продемонстрировали никаких признаков человекообразных.
Сравнив объем мозга ребенка и взрослой особи, ученые обнаружили: мозг Australopithecus afarensis формировался на протяжении длительного времени – как и у человека. Это длительное созревание мозга, вероятно, было важным в эволюции долгосрочного детского развития у гоминид. Заметное различие между мозгом человекообразных обезьян и человека – это организация теменной и затылочной долей. «В мозге всех обезьян первичная визуальная кора расположена на границе с хорошо видимой извилиной в форме полумесяца – полулунной борозды (sulcus lunate)», – пояснила соавтор исследования Дин Фальк (Dean Falk) из Государственного университета штата Флорида, специалистка по интерпретации отпечатков мозга. В оттиске мозга современных людей, этой полулунной борозды не видно. Некоторые ученые ранее уже аргументировали, что в процессе эволюции структурные изменения в мозге австралопитека могли бы сместить полулунную борозду обратно. Такая реорганизация могла быть связана с более сложной манерой поведения (например, изготовлением орудий труда, развитием способности к ментализации, коммуникации).
К сожалению, полулунную борозду в большинстве окаменелых мозговых отпечатках распознать невозможно. До сих пор на протяжении десятилетий не было ясности относительно расположения sulcus lunatus в мозге австралопитека. В удивительно хорошо сохранившемся черепе ребенка из Дикики ученые из Лейпцига идентифицировали отчетливый след полулунной борозды. Затем, данные компьютерной томографии продемонстрировали до сих пор не найденную борозду в останках взрослого австралопитека.
Несмотря на предыдущие утверждения, в одной из окаменелостей австралопитека ученые не нашли указаний на человекоподобную реорганизацию мозга. «После семи лет работы, мы наконец-то исследовали все пазлы эволюции мозгового роста», – сказал главный автор исследования Филипп Гунц (Philipp Gunz). Темп развития зубов у ребенка из Дикики больше напоминал темп развития шимпанзе, то есть был быстрее, чем у людей. Но учитывая то, что мозг взрослого австралопитека был на 20% больше, чем у шимпанзе, незначительный объем мозга у ребенка из Дикики указывал на более длительный, чем у шимпанзе, период созревания. «Даже консервативное сравнение ребенка из Дикики и маленьких взрослых, вроде Люси, доказывают: мозг австралопитека развивался столько же времени, что и мозг современного человека», – пояснил Симон Нейбауер (Simon Neubauer). «Наши данные показывают, что австралопитек афарский имел обезьяноподобную организацию мозга. Они также доказывают: этот мозг развивался более длительное время, чем мозг шимпанзе», – констатировал Филипп Гунц. У приматов схема развития и стратегия опекунства – связаны. Более длительная фаза роста мозга у австралопитека могла бы указывать на длительную зависимость детей от родителей. Альтернативно длительный рост мозга мог быть и приспособлением к условиям среды: когда не хватало еды, энергетические затраты несамостоятельных потомков растягивались на несколько лет. В обоих случаях затяжное развитие мозга австралопитека афарского предопределяло мозговую эволюцию на следующих этапах развития, изменение социального поведения и продолжительное детство у гоминид.
