Могли ли социальные связи способствовать развитию у человека большого мозга? В исследовании ископаемых останков зубов раннего Homo из Грузии возрастом в 1,77 миллиона лет обнаружено, благодаря Европейскому синхротрону (ЕУСИ) в Гренобле, что его детство было продолжительным, несмотря на небольшой размер мозга и сроки взросления, сравнимые с человекообразными обезьянами. Результаты этого исследования предполагают, что продолжительное детство в сочетании с передачей культурного наследия в социальных группах, представленных тремя поколениями, могли стать причиной развития большого мозга, как у современного человека, а не наоборот. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Международная группа исследователей из Цюрихского университета (Швейцария), Европейской установки синхротронного излучения (ЕУСИ, Гренобль, Франция) и Национального музея Грузии, подвергла сомнению гипотезу о том, что продолжительное детство современного человека (Homo sapiens) связано с наличием у него большого мозга, изучив окаменелые останки раннего Homo из Грузии возрастом в 1,77 миллионов лет. Использовав синхротронную визуализацию для анализа зубов почти взрослого человека, учёные увидели, что хотя этот вид достигал взрослого возраста так же быстро, как и человекообразные обезьяны (примерно в 12 лет), он демонстрировал последовательность развития зубов, подобную той, что присутствует у современного человека и предполагает более долгую продолжительность детства и зависимость от взрослых, чем у человекообразных обезьян.
Поскольку мозг раннего Homo был лишь немного больше, чем у шимпанзе, исследователи выдвинули гипотезу, что это замедленное развитие было связано с усиленной передачей через поколения культурного наследия, где старшие передают свои знания молодым. Продолжительное детство в социальном контексте трёх поколений позволяло бы группе незрелых членов копить растущее количество знаний более эффективно. Как только этот эволюционный процесс был запущен, естественный отбор повлиял бы на черты, которые делали бы передачу культурного наследия внутри социальных групп всё более и более эффективной. Только во второй фазе, и с ростом передачи социальной информации, эволюция отдала бы предпочтение развитию всё более и более крупного мозга, которое привело бы к позднему достижению взрослого возраста и большей продолжительности жизни, характерных для современного человека. Это исследование, опубликованное в журнале Nature, развенчивает миф и роли большого мозга в развитии продолжительного детства, вместо этого предполагая, что длительное детство вместе с социальной структурой, состоящей из трёх поколений, в итоге привели к развитию большого мозга.
По сравнению с человекообразными обезьянами детство человека длится исключительно долго, и в этот период родители, родители родителей и другие взрослые способствуют их физическому и умственному развитию. Это — ключевой период развития, когда человек получает умственные навыки, необходимые для существования в комплексной социальной среде группы людей. На данный момент консенсус состоит в том, что очень длительное развитие современного человека выработалось вследствие увеличения объёма головного мозга, так как для роста этого органа требуются существенные запасы энергии. Однако, возможно гипотезу «крупный мозг — длинное детство» придётся пересмотреть, как показала международная исследовательская группа в журнале Nature, основываясь на анализе роста зубов одного исключительного ископаемого.
Всё дело в зубах
Исследовательская группа, состоящая из учёных Цюрихского университета, Европейской установки синхротронного излучения и Национального музея Грузии, использовала изображения с синхротрона, чтобы изучить строение зубов останков почти взрослого представителя раннего Homo с места раскопок в Дманиси в Грузии, возраст которого составил около 1,77 миллионов лет.
«Детство и умственные способности не окаменевают, поэтому нам приходится полагаться на косвенную информацию. Зубы хороши тем, что они хорошо окаменевают и образуют дневные кольца, подобно деревьям, образующим годичные кольца, которые свидетельствуют об их развитии», — говорит Кристоф Золликофер из Цюрихского университета и первый автор публикации. «Развитие зубов сильно коррелирует с развитием всего организма, включая развитие мозга. Таким образом, наличие деталей о росте зубов окаменелого гоминида даёт массу информации о его росте в целом», — добавляет Поль Таффоро, научный сотрудник ЕУСИ и соавтор исследования.
18 лет исследований
Проект стартовал в 2005 году, после первого успеха неразрушающего анализа зубных микроструктур с использованием фазово-контрастной синхротронной томографии на ЕУСИ. Этот метод позволил учёным создать виртуальные микроскопические срезы зубов этого ископаемого человека. Исключительная сохранность структур роста этого образца позволила реконструировать все фазы роста его зубов, от рождения до смерти, с беспрецедентной точностью. В некотором роде, учёные практически заново вырастили зубы этого гоминида.
С момента возникновения концепции в 2005 году и до получения окончательных результатов в 2023 году на реализацию проекта ушло 18 лет. Учёные впервые просканировали зубы в 2006 году, а первые результаты о возрасте ископаемого в момент наступления смерти были получены в 2007 году.
«Мы ожидали обнаружить либо строение зубов, типичное для ранних гоминидов, почти как у человекообразных обезьян, или строение зубов почти как у современного человека. Когда мы получили первые результаты, мы не могли поверить в то, что увидели, поскольку это было нечто иное, подразумевавшее более быстрый рост коронки коренного зуба, чем у любых других ископаемых гомининов или современных человекообразных обезьян, — объясняет Поль Таффоро. — В течение нескольких последующих лет мы провели пять серий экспериментов и четыре полноценных анализа, используя различные подходы по мере продвижения технологий в стоматологической синхротронной визуализации. Учитывая, что все результаты указывали в одном направлении, и потенциально могли сильно ударить по гипотезе "крупный мозг — длинное детство", учёным пришлось ломать шаблоны, чтобы разобраться с этим ископаемым образцом».
«Созревание гипотезы, к которой мы пришли в итоге, происходило долго, как в техническом, так и в интеллектуальном плане, и сегодня мы её публикуем», — заключает Поль Таффоро.
Молочные зубы использовались дольше
Результаты показали, что этот человек умер в возрасте между 11 и 12 лет, когда его зубы мудрости уже прорезались, как это происходит у человекообразных обезьян в этом возрасте, — говорит Винсен Бейран, соавтор исследования. Однако, учёные обнаружили, что у этого ископаемого образца характер созревания зуба был удивительно схож с человеческим, где задние зубы в первые пять лет запаздывают в развитии по сравнению с передними».
«Это предполагает, что молочные зубы использовались дольше, чем у человекообразных обезьян, и что дети этого раннего вида Homo зависели от поддержки взрослых дольше, чем детёныши человекообразных обезьян», — объясняет Марша Понс да Леон из Цюрихского университета и соавтор исследования. — Возможно, это было первой эволюционной попыткой продолжительного детства».
Что зубы могут рассказать нам об эволюции мозга
Именно здесь гипотеза «крупный мозг — длинное детство» подверглась испытанию. Ранние представители Homo не обладали мозгами существенно более крупными, чем у человекоподобных обезьян или австралопитеков, но жили они, вероятно, дольше. На самом деле, один из обнаруженных в Дманиси черепов принадлежал очень пожилому индивиду, у которого к последним нескольким годам жизни не осталось зубов. «Тот факт, что настолько старый индивид мог жить вообще без зубов в течение нескольких лет, указывает на то, что другие члены группы хорошо о нём заботились, — комментирует соавтор исследования Давид Лордкипаднидзе из Национального музея Грузии. —Старики обладают наибольшим опытом, поэтому есть вероятность того, что их роль в племени состояла в передаче знаний молодым. Такая состоящая из трёх поколений структура — фундаментальный аспект передачи культурного наследия у людей».
Хорошо известно, что дети в раннем возрасте способны запоминать невероятное количество информации, благодаря пластичности их незрелого мозга. Однако, чем больше нужно запомнить — тем больше времени это занимает.
Вот тут-то и появляется на свет новая гипотеза. С ростом передачи культурного наследия рост детей должен был замедляться, благодаря чему объём информации, передаваемой от старых молодым приобретал бы всё большую важность. Такой перенос информации позволил бы им более эффективно использовать имеющиеся ресурсы, в то же время развивая более сложные поведенческие характеристики, и, таким образом, наделил бы их эволюционным преимуществом в пользу более продолжительного детства (и, возможно, более продолжительной жизни).
Как только этот механизм заработал, естественный отбор начал бы влиять не только на биологические характеристики, но и на передачу культурного наследия. Затем, с ростом объёма передаваемой информации, эволюция стала бы работать в пользу увеличения размера мозга и более позднего взросления, позволяя нам не только больше учиться, но и получать достаточное количество времени для выращивания более крупного мозга, несмотря на ограниченные ресурсы еды.
Поэтому вероятно, что не эволюционное увеличение размера мозга привело к замедлению развития человека, а увеличение протяжённости детства и состоящая их трёх поколений структура сыграли в пользу биокультурного развития. Эти механизмы, в свою очередь, привели к увеличению размера мозга, более позднему взрослению и большей продолжительности жизни. Изучение зубов этого исключительного ископаемого человека, таким образом, может способствовать тому, что учёные пересмотрят эволюционные механизмы, приведшие к появлению нашего собственного вида, Homo sapiens.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Европейской установкой синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility).
Вам также может быть интересно: