Как известно, неандертальцы — это вымершие или ассимилированные представители рода Homo. По мнению ученых, первые условные представители вида могли появиться на территории современной Европы еще 600 тысяч лет назад. Последние жили приблизительно 40 тысяч лет назад. Следовательно, Homo neanderthalensis и наши далекие предки — кроманьонцы — существовали бок-о-бок.
В этом кроется одна из главных загадок всей современной науки. Ученые долго пытаются выяснить механизм взаимоотношения двух видов. Это особенно важно, если учесть, что, по одной из доминирующих концепций, вымирание неандертальцев напрямую связано с Homo sapiens. Некоторые эксперты идут дальше, прямо утверждая, что Homo neanderthalensis были истреблены кроманьонцами и последние представители вида находились в фактическом «рабстве». Впрочем, это очень упрощенная трактовка, даже если она в целом и верна.
Сейчас, чтобы узнать больше о различиях неандертальцев и нас, группа палеогенетиков намерена создать миниатюрные подобия неандертальского мозга. При этом ученые хотят использовать стволовые клетки с частично «неандертальской» ДНК. Размер образца — всего лишь несколько сантиметров. Исследователи планируют вырастить органоиды из стволовых клеток человека, в чей геном вставят неандертальские гены, которые отвечают за развитие нервной системы.
Начать эксперимент специалисты планируют уже скоро. Согласно прогнозам, вырастить мини-копии мозга получится за девять месяцев. Исследователи надеются выявить фундаментальные различия в работе нейронов неандертальцев и современных людей (или наших далеких предков). Эти различия помогут выяснить причины «победы» Homo sapiens.
Напомним, не так давно ученым удалось почти полностью получить второй геном неандертальца. Он указал на новые гены, доставшиеся людям от них. Число генов, которые теперь могут считать неандертальскими, пополнили гены, участвующие в контроле уровня холестерина в крови и определяющие аппетит и характер накопления жировых отложений. Другие такие гены связывают с риском артрита и даже шизофрении.
По мнению же испанского антрополога Антонио Росаса (Antonio Rosas), дети неандертальцев, несмотря на многочисленные различия, были больше похожи на детей Homo sapiens, чем специалисты думали прежде. К своим выводам ученый пришел на основе анализа скелета ребенка-неандертальца.
naked-science.ru
Живые «мини-мозги» неандертальцев расскажут, что делает наш мозг особенным
Он выделил ДНК из египетских мумий. Он открыл денисовских людей, вымерший вид древнего человека, секвенировав ДНК из крошечного фрагмента кости. Он руководил большим исследованием по восстановлению генома неандертальца — и нашел следы их генов, которые до сих пор прячутся в некоторых из нас сегодня. Теперь шведский генетик доктор Сванте Паабо снова хочет перевернуть палеонтологию вверх дном — в этот раз он планирует вырастить стволовые клетки неандертальцев в крошечных органоидах мозга в пробирке.
В его планах нет полного восстановления мозга неандертальца в чане — скорее, он хочет использовать редактирование генов, чтобы дать человеческим стволовым клеткам несколько вариантов генов, обнаруженных у неандертальцев. Эти отредактированные стволовые клетки затем помещаются в небольшие ячейки мозга, имитирующие развитие мозга у плода, в комплекте с их собственными кровеносными сосудами, нейронными сетями и функционирующими синапсами.
Сравнивая рост неандертализированных мини-мозгов с мозгом человека, Паабо надеется выделить генетические факторы, которые делают нас такими особенными.
«Неандертальцы были разумными, как и другие млекопитающие. Они не выходили в океан, если не видели другого берега», говорит Паабо. «Но для меня самый большой вопрос в истории человечества звучит так: почему мы-то стали настолько отчаянными?».
Революция ДНК
Палеонтологи давно задавались вопросом, как эволюция слепила наши удивительные мозги. Сравнивая нашу генетику с генетикой наших ближайших родственников-обезьян, генетики кропотливо выделили горстку критически разных генов. Например, небольшие мутации в FOXP2, по-видимому, лежат в основе нашей способность формировать сложные фонемы и слова. Некоторые даже считают, что FOXP2 — это ключевое биологическое преимущество, которое дарит нам наш богатый, насыщенный язык.
К сожалению, сравнение геномов может только выявить гены, которые отличаются у людей и обезьян — а вот как эти гены сформировали наше развитие мозга, этот вопрос остается без ответа.
«Раньше мы просто ограничивались просмотром данных секвенирования и каталогизацией различий у других приматов», сетует нейрогенетик Саймон Фишер, руководящий Институтом психолингвистики Макса Планка в Неймегене, Нидерланды. «Мы слегка разочаровались, работая столько лет с традиционными инструментами».
Теперь, благодаря удивительным технологиям ДНК, все должно измениться.
Примерно тридцать лет назад Паабо начал серьезно рассматривать радикальную идею: можно ли извлечь ДНК из мертвой ткани? Хотя ДНК относительно стабильна по сравнению с другими биомолекуламии, такими как белки, она начинает быстро распадаться после смерти. Знаменитая двойная спираль, тщательно смотанная природой в компактные структуры, с течением времени разбивается на все более короткие фрагменты. Собрать эти фрагменты обратно в единые структуры оказывается чрезвычайно сложной задачей, но в 1985 году, используя останки 2400-летней мумии, Паабо убедительно показал, что это можно осуществить.
Это открытие широко распахнуло двери палеонтологии. Ученые перестали быть связанными традиционной ДНК современных, живых видов; у них появился мощный инструмент, позволяющий вернуться назад во времени и изучить ДНК, потерянную в истории.
Ослепленный этим первоначальным успехом, Паабо обратился к неандертальцам, таинственной ветви людей, вымерших более 30 000 лет назад. В 2016 году он опубликовал первый полный геном неандертальца, шокировав ученых и публику интригующим результатом: от 1 до 6 процентов генов неандертальцев присутствовали у людей из Европы, с Ближнего Востока и Дальнего Востока. Другими словами, в какой-то момент древней истории наши предки танцевали горизонтальное танго со своими неандертальскими кузенами, а мы — прямое наследие этих танцев.
«Неандертальцы оставили след в ДНК живущих сегодня людей. Это очень круто. Неандертальцы не вымерли полностью», говорил Паабо в то время.
Его открытие привело к более широкому вопросу: в какой степени неандертальцы нам родственники? Как и современные люди, эти гоминиды с широкой челюстью и выпуклой надбровной дугой жили в пещерах и рисовали на стенах, создавали головные уборы и украшали свои тела цветами задолго до того, как нога современных людей ступила по Европе. Однако они вымерли, а люди достигли миллиардной численности и разбежались по всему земному шару.
Сравнивая наши геномы, группа Паабо определила несколько регионов, содержащих вариации ДНК — изменения, которые могли бы помочь людям адаптироваться. Среди них — геномные области, которые играют роль в когнитивном развитии.
Хотя наши дико разные судьбы могут быть и не совсем связаны с различиями в познании, Паабо считает, что с этого места было бы неплохо начать. И благодаря органоидам мозга теперь он может проверить свою идею.
Мозговые шарики
Органоиды мозга называют по-разному: церебральные сферы, мини-мозги, церебральные органоиды. Впервые придуманные в 2013 году, эти причудливые шарики или капли мозга выглядят весьма жутковато. Но поскольку их рост отражает развитие человеческого эмбрионального мозга, эти шарики быстро стали любимой игрушкой нейробиологов.
Рецепты изготовления мозговых органоидов бывают самые разные, но обычно их делают из стволовых клеток человека. Под тщательным наблюдением клетки медленно развиваются в деформированные куски ткани мозга при помощи химического супа. Подобно реальному человеческому мозгу, большинство капель содержат структуру, похожую на кору головного мозга, морщинистый внешний слой мозга, который организует когнитивные функции высшего уровня, такие как внимание, язык и мысль.
По прошествии достаточного количества времени, нейроны внутри мозговых шариков наливаются электрической активностью и подключаются к нейронным сетям, причем некоторые соединения протягиваются через весь органоид. Эти мозговые капли не являются «мини-мозгами» в том смысле, что могут думать или чувствовать, нет. Но тщательный анализ их клеточного состава и экспрессии генов показал набор функциональных нейронных типов, совокупная работа которых напоминает мозг эмбриона второго триместра.
Иными словами, мозговые шарики — идеальные кандидаты для изучения развития мозга. С момента своего создания они использовались для имитации аутизма, шизофрении и изучения влияния вируса Зика на мозг плода.
А теперь, благодаря Паабо, они найдут применение в палеонтологии.
Возрождение неандертальцев
Чтобы восстановить весь неандертальский геном, ученым пришлось бы изменить миллион генов. Эта амбициозная цель в настоящее время невозможна даже при использовании сложных инструментов редактирования генома, таких как CRISPR.
Вместо грубого редактирования всех неандертальских вариантов в человеческие стволовые клетки, Паабо использует более тонкий подход: вводит только три ключевых гена, которые отличаются у людей и неандертальцев, а затем отслеживает влияние этих генов на развитие мозга.
Это проверенный метод.
Несколько лет назад, работая с Виландом Хаттнером, нейробиологом Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка, команда вырастила мозговые органоиды, использовав лейкоциты человека и других приматов. Капли мозга развивались несколько недель, позволяя ученым сравнивать и сопоставлять, как отличается рост клеток у разных видов. Используя живую микроскопию, ученые обнаружили, что клетки человека становятся в полтора раза длиннее, чем обезьян, чтобы выстроить свои хромосомы перед разделением на дочерние клетки. И это удлинение каким-то образом помогает людям генерировать намного больше нейронных стволовых клеток, чем нашим ближайшим родственникам среди приматов.
Паабо надеется найти больше подобных ярких отличий у неандертальских мини-мозгов, поскольку они могли бы объяснить, почему современные люди победили как вид.
«Лучшим результатом было бы то, что генетические изменения приводят к более продолжительному или более разветвленному росту нейронов», говорит он. «Можно было бы сказать, что это биологическая основа для того, почему наш мозг функционирует иначе».
В конце концов, это только начало изучения человеческой уникальности, которое стало возможно только сейчас.
Интересные материалы:
Окаменевший огромный "коготь" - длиной 49 см, угадайте какому гиганту он принадлежал? (13 фото) «Бабушка, а зачем тебе такой большой мозг?» И правда, зачем? (3 фото)
nlo-mir.ru
Живые «мини-мозги» неандертальцев расскажут, что делает наш мозг особенным
Он выделил ДНК из египетских мумий. Он открыл денисовских людей, вымерший вид древнего человека, секвенировав ДНК из крошечного фрагмента кости. Он руководил большим исследованием по восстановлению генома неандертальца — и нашел следы их генов, которые до сих пор прячутся в некоторых из нас сегодня.
Теперь шведский генетик доктор Сванте Паабо снова хочет перевернуть палеонтологию вверх дном — в этот раз он планирует вырастить стволовые клетки неандертальцев в крошечных органоидах мозга в пробирке.
В его планах нет полного восстановления мозга неандертальца в чане — скорее, он хочет использовать редактирование генов, чтобы дать человеческим стволовым клеткам несколько вариантов генов, обнаруженных у неандертальцев. Эти отредактированные стволовые клетки затем помещаются в небольшие ячейки мозга, имитирующие развитие мозга у плода, в комплекте с их собственными кровеносными сосудами, нейронными сетями и функционирующими синапсами.
Сравнивая рост неандертализированных мини-мозгов с мозгом человека, Паабо надеется выделить генетические факторы, которые делают нас такими особенными.
«Неандертальцы были разумными, как и другие млекопитающие. Они не выходили в океан, если не видели другого берега», говорит Паабо. «Но для меня самый большой вопрос в истории человечества звучит так: почему мы-то стали настолько отчаянными?».
Революция ДНК
Палеонтологи давно задавались вопросом, как эволюция слепила наши удивительные мозги. Сравнивая нашу генетику с генетикой наших ближайших родственников-обезьян, генетики кропотливо выделили горстку критически разных генов. Например, небольшие мутации в FOXP2, по-видимому, лежат в основе нашей способность формировать сложные фонемы и слова. Некоторые даже считают, что FOXP2 — это ключевое биологическое преимущество, которое дарит нам наш богатый, насыщенный язык.
К сожалению, сравнение геномов может только выявить гены, которые отличаются у людей и обезьян — а вот как эти гены сформировали наше развитие мозга, этот вопрос остается без ответа.
«Раньше мы просто ограничивались просмотром данных секвенирования и каталогизацией различий у других приматов», сетует нейрогенетик Саймон Фишер, руководящий Институтом психолингвистики Макса Планка в Неймегене, Нидерланды. «Мы слегка разочаровались, работая столько лет с традиционными инструментами».
Теперь, благодаря удивительным технологиям ДНК, все должно измениться.
Примерно тридцать лет назад Паабо начал серьезно рассматривать радикальную идею: можно ли извлечь ДНК из мертвой ткани? Хотя ДНК относительно стабильна по сравнению с другими биомолекуламии, такими как белки, она начинает быстро распадаться после смерти. Знаменитая двойная спираль, тщательно смотанная природой в компактные структуры, с течением времени разбивается на все более короткие фрагменты. Собрать эти фрагменты обратно в единые структуры оказывается чрезвычайно сложной задачей, но в 1985 году, используя останки 2400-летней мумии, Паабо убедительно показал, что это можно осуществить.
Это открытие широко распахнуло двери палеонтологии. Ученые перестали быть связанными традиционной ДНК современных, живых видов; у них появился мощный инструмент, позволяющий вернуться назад во времени и изучить ДНК, потерянную в истории.
Ослепленный этим первоначальным успехом, Паабо обратился к неандертальцам, таинственной ветви людей, вымерших более 30 000 лет назад. В 2016 году он опубликовал первый полный геном неандертальца, шокировав ученых и публику интригующим результатом: от 1 до 6 процентов генов неандертальцев присутствовали у людей из Европы, с Ближнего Востока и Дальнего Востока. Другими словами, в какой-то момент древней истории наши предки танцевали горизонтальное танго со своими неандертальскими кузенами, а мы — прямое наследие этих танцев.
«Неандертальцы оставили след в ДНК живущих сегодня людей. Это очень круто. Неандертальцы не вымерли полностью», говорил Паабо в то время.
Его открытие привело к более широкому вопросу: в какой степени неандертальцы нам родственники? Как и современные люди, эти гоминиды с широкой челюстью и выпуклой надбровной дугой жили в пещерах и рисовали на стенах, создавали головные уборы и украшали свои тела цветами задолго до того, как нога современных людей ступила по Европе. Однако они вымерли, а люди достигли миллиардной численности и разбежались по всему земному шару.
Сравнивая наши геномы, группа Паабо определила несколько регионов, содержащих вариации ДНК — изменения, которые могли бы помочь людям адаптироваться. Среди них — геномные области, которые играют роль в когнитивном развитии.
Хотя наши дико разные судьбы могут быть и не совсем связаны с различиями в познании, Паабо считает, что с этого места было бы неплохо начать. И благодаря органоидам мозга теперь он может проверить свою идею.
Мозговые шарики
Органоиды мозга называют по-разному: церебральные сферы, мини-мозги, церебральные органоиды. Впервые придуманные в 2013 году, эти причудливые шарики или капли мозга выглядят весьма жутковато. Но поскольку их рост отражает развитие человеческого эмбрионального мозга, эти шарики быстро стали любимой игрушкой нейробиологов.
Рецепты изготовления мозговых органоидов бывают самые разные, но обычно их делают из стволовых клеток человека. Под тщательным наблюдением клетки медленно развиваются в деформированные куски ткани мозга при помощи химического супа. Подобно реальному человеческому мозгу, большинство капель содержат структуру, похожую на кору головного мозга, морщинистый внешний слой мозга, который организует когнитивные функции высшего уровня, такие как внимание, язык и мысль.
По прошествии достаточного количества времени, нейроны внутри мозговых шариков наливаются электрической активностью и подключаются к нейронным сетям, причем некоторые соединения протягиваются через весь органоид. Эти мозговые капли не являются «мини-мозгами» в том смысле, что могут думать или чувствовать, нет. Но тщательный анализ их клеточного состава и экспрессии генов показал набор функциональных нейронных типов, совокупная работа которых напоминает мозг эмбриона второго триместра.
Иными словами, мозговые шарики — идеальные кандидаты для изучения развития мозга. С момента своего создания они использовались для имитации аутизма, шизофрении и изучения влияния вируса Зика на мозг плода.
А теперь, благодаря Паабо, они найдут применение в палеонтологии.
Возрождение неандертальцев
Чтобы восстановить весь неандертальский геном, ученым пришлось бы изменить миллион генов. Эта амбициозная цель в настоящее время невозможна даже при использовании сложных инструментов редактирования генома, таких как CRISPR.
Вместо грубого редактирования всех неандертальских вариантов в человеческие стволовые клетки, Паабо использует более тонкий подход: вводит только три ключевых гена, которые отличаются у людей и неандертальцев, а затем отслеживает влияние этих генов на развитие мозга.
Это проверенный метод.
Несколько лет назад, работая с Виландом Хаттнером, нейробиологом Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка, команда вырастила мозговые органоиды, использовав лейкоциты человека и других приматов. Капли мозга развивались несколько недель, позволяя ученым сравнивать и сопоставлять, как отличается рост клеток у разных видов. Используя живую микроскопию, ученые обнаружили, что клетки человека становятся в полтора раза длиннее, чем обезьян, чтобы выстроить свои хромосомы перед разделением на дочерние клетки. И это удлинение каким-то образом помогает людям генерировать намного больше нейронных стволовых клеток, чем нашим ближайшим родственникам среди приматов.
Паабо надеется найти больше подобных ярких отличий у неандертальских мини-мозгов, поскольку они могли бы объяснить, почему современные люди победили как вид.
«Лучшим результатом было бы то, что генетические изменения приводят к более продолжительному или более разветвленному росту нейронов», говорит он. «Можно было бы сказать, что это биологическая основа для того, почему наш мозг функционирует иначе».
В конце концов, это только начало изучения человеческой уникальности, которое стало возможно только сейчас.
Автор: Илья Хель
Ссылка на источник
Похожие записи:
alev.biz
количество и качество. Неандертальцы [История несостоявшегося человечества]
Мозг: количество и качество
Итак, повторяю: по абсолютной величине мозговой полости неандертальцы в среднем несколько превосходили гомо сапиенс, причём это относится как к палеолитическим, так и к ныне живущим представителям нашего вида. К ныне живущим, пожалуй, даже больше, чем к палеолитическим, поскольку за последние 10–15 тыс. лет размер мозга у людей во многих регионах, включая Европу, несколько уменьшился[154].
Данные, имеющиеся по неандертальцам, суммированы в табл. 6.1. Из неё следует, что средний объём мозга взрослых мужчин был не менее 1520 см3 и не менее 1270 см3 у взрослых женщин[155]. Для группы детей и подростков возрастом от 4 до 15 лет, пол которых в большинстве случаев неясен (только череп Ле Мустье 1 уверенно определяется как мужской), этот показатель равен 1416 см3.
Таблица 6.1: Данные об объёме мозга неандертальцев (в см3)[156]
Примечание. В средней колонке приведены результаты измерений, часто фигурирующие в современной литературе в качестве наиболее реалистичных, а в правой — результаты всех измерений (в скобках) и их средние значения.
В недавней сводке американского исследователя Р. Холлоуэя, много лет посвятившего изучению эндокранов ископаемых гоминид, в качестве среднего объёма мозговой полости неандертальцев фигурирует цифра 1487 см3, рассчитанная по 28 черепам разного пола и возраста[157]. Что касается современных людей, то в разных источниках в качестве типичных для них значений приводятся разные цифры, но в целом, если исключить патологии (микроцефализм), крайний размах вариаций будет примерно от 900 до 1800 см3, а средний показатель составит около 1350–1400 см3 [158]. По данным канадского антрополога Дж. Раштона, обмерившего головы 6325 американских военнослужащих, средний размер мозговой полости варьирует у представителей разных рас от 1359 см3 до 1416 см3.[159]
Стало быть, получается, что объём эндокрана у современных людей в среднем, как минимум, на 100 см3 меньше, чем у неандертальцев. Напротив, по относительной величине, т. е. отношению размера мозга к размерам тела, гомо сапиенс, возможно, хоть и незначительно, но всё же опережает своих ближайших родственников. Однако даже если это действительно так (что ещё нуждается в подтверждении), то обольщаться данным обстоятельством всё равно не стоит. Дело в том, что у приматов, как показывает сопоставление данных, полученных для двух с лишним десятков разных родов, абсолютный размер мозга лучше коррелирует с результатами оценки уровня интеллектуальных способностей, чем размер относительный[160]. Из этого правила, разумеется, бывают исключения (шимпанзе, например, считаются сообразительней горилл, хотя мозг последних крупнее), но в целом тенденция именно такова.
Распространяется ли выявленная на обезьянах закономерность на человека? Существует ли и у людей тоже связь между абсолютным размером мозга и интеллектуальными способностями? Этот весьма деликатный вопрос остаётся дискуссионным. Одни специалисты считают, что такой связи нет. «Мозговая полость, — утверждают сторонники этой точки зрения, — подобна кошельку, содержимое которого значит гораздо больше, чем его размер». Другие, напротив, уверены в том, что связь есть, и что в целом существует стойкая положительная корреляция между размером головного мозга, с одной стороны, и коэффициентом интеллектуального развития, с другой[161]. Так это или нет, но, что касается прогрессирующего увеличения мозга у членов рода Homo, то кажется несомненным, что в качестве главного фактора, обусловившего этот процесс, выступала именно возраставшая роль интеллекта и культуры. Эта уверенность основана не только на том обстоятельстве, что первый заметный скачок в размере эндокрана у гоминид хронологически совпадает с появлением древнейших каменных орудий и других археологических свидетельств усложнения культурного поведения. Дело ещё и в том, что мозг наряду с сердцем, печенью, почками и кишечником входит в число наиболее «дорогостоящих» в энергетическом отношении анатомических органов. В то время как общий вес перечисленных органов составляет у человека в среднем всего лишь 7 % от веса тела, потребляемая ими доля метаболической энергии превышает 75 %. Вес мозга составляет 2 % от веса тела, потребляет же он примерно 20 % получаемой организмом энергии. Чем больше мозг, тем больше сил и времени приходится его обладателю тратить на добывание пищи, чтобы восполнить энергетические затраты. Вместо того чтобы спокойно отдыхать в укромном месте, он вынужден лишние часы бродить по джунглям или саванне в поисках съедобных растений и животных, ежеминутно рискуя при этом превратиться из охотника в жертву более сильных хищников. Поэтому для большинства видов крупный мозг, такой, как у приматов и, особенно, человека — непозволительная роскошь. Увеличение его размера могло стать возможным лишь в том случае, если сопутствующий этому процессу рост энергетической нагрузки на организм компенсировался какими-то важными преимуществами, обеспечивавшими благоприятное для «высоколобых» действие естественного отбора[162]. Учитывая же функции мозга, трудно сомневаться в том, что преимущества эти были связаны в первую очередь именно с развитием интеллекта (памяти, мыслительных способностей) и полезными изменениями в поведении, повышением его пластичности и эффективности.
В этом отношении не случайным, по-видимому, является ещё одно хронологическое совпадение. Археологические данные дают основания полагать, что появлению рода Homo сопутствовали изменения в характере питания предков человека, а именно увеличение потребления мяса. Хотя характер стёртости зубов у гоминид олдувайской эпохи (примерно 2,6–1,6 млн. лет назад) говорит о том, что основу их рациона всё ещё составляли растительные продукты, мясная пища, как видно из обилия костей животных на некоторых древнейших стоянках, а также из наличия там же орудий, служивших для разделки туш, тоже приобрела уже немаловажное значение. Это можно считать важным условием роста мозга, поскольку сокращение доли растительной пищи в рационе наших предков и рост доли пищи животной — гораздо более калорийной и достаточно легко усвояемой — создавали возможность для уменьшения размеров кишечника, который, как уже говорилось, также входит в число энергетически наиболее «дорогостоящих» органов. Такое уменьшение должно было помочь поддержать общий метаболический баланс на прежнем уровне, несмотря на значительный рост мозга. Не случайно у современного человека кишечник много меньше, чем у других животных сходного размера, причём получаемый за счёт этого энергетический выигрыш обратно пропорционален потерям, связанным с увеличившимся мозгом.
Словом, если судить об умственных способностях по размеру мозга, то придётся сделать вывод, что неандертальцы нам, как минимум, не уступали. Но, может быть, они проигрывали по сложности его строения? Может быть, содержимое их черепной коробки, несмотря на её большой размер, было просто, однообразно и примитивно? Для ответа на этот вопрос в распоряжении антропологов есть эндокранные отливы, т. е. слепки, муляжи мозговой полости. Они дают возможность составить представление не только об объёме мозга ископаемых форм, но и о некоторых важных особенностях его структуры, находящих отражение в рельефе внутренней поверхности черепной коробки (рис. 7.1). Так вот, сопоставление эндокранных слепков неандертальцев и гомо сапиенс не позволяет выявить сколько-нибудь существенные различия, которые определённо указывали бы на интеллектуальное превосходство одного вида над другим. Да, мозг неандертальцев имел несколько иную форму и располагался в черепной коробке чуть иначе, чем мозг современных людей (рис. 7.2). В частности, у гомо сапиенс явно более развита его теменная часть, тогда как височная и края лобной, напротив, кажутся относительно редуцированными[163]. Однако функциональное значение этих особенностей остаётся пока непонятным[164]. В целом же, как выразился Р. Холлоуэй, один из наиболее авторитетных специалистов в данной области, мозг неандертальцев «был уже вполне человеческим, без каких-либо существенных отличий в своей организации от нашего собственного мозга»[165]. Близкого мнения придерживается и ряд других исследователей, занимающихся изучением эволюции мозга. Некоторые из них полагают, что неандертальцы могли обладать такими же интеллектуальными способностями, как современные люди, а разная форма черепов первых и вторых отражает разные эволюционные стратегии, послужившие для решения одной и той же задачи: «упаковать крупный мозг в малую ёмкость» (К. Цоликофер).
Рис. 7.2. При примерно одинаковом объёме мозг неандертальца (слева) несколько отличался от мозга современных людей (справа) по форме, а также по положению в черепной коробке. Функциональное значение этих различий остается пока непонятным (источник: Tattersall 1995)
Здесь, возможно, читатель спросит: а как же лобные доли? Ведь очень часто сторонники мнения об интеллектуальной уникальности гомо сапиенс в поисках доказательств своей правоты обращаются именно к этой части мозга[166], указывая на её якобы недостаточную развитость у всех других видов гоминид. Это серьёзный аргумент, поскольку лобные доли действительно играют определяющую роль в интеллектуальной деятельности. С ними в значительной мере связаны творческое мышление, планирование, принятие решений, художественная деятельность, контроль эмоций, рабочая память, язык и т. д. Однако что касается неандертальцев, то, судя, опять-таки, по их эндокранам, с лобными долями у них всё было в порядке — ни по размеру, ни по форме они не отличались сколько-нибудь существенно от наших. Более того, как показывают специальные измерения, они, вероятно, даже несколько превосходили наши лобные доли по ширине — и относительной, и абсолютной. Во всяком случае, отношение ширины переднего (лобного) отдела мозговой полости к её максимальной ширине у неандертальцев в среднем чуть больше, чем у современных людей[167]. Конечно, убегающий назад лоб ископаемых гоминид вполне может ввести кого-то в заблуждение при оценке их интеллектуальных способностей, но антропологи уже давно поняли, что такую форму лобная кость гомо неандерталенсис, а также и гомо гейдельбергенсис имеет только снаружи и только потому, что она у них сильно утолщена в нижней части, в районе надбровья, за счёт «раздутых» лобных пазух. Что же касается внутреннего контура передней части мозговой полости, то он стал вертикальным, как минимум, полмиллиона лет назад и с тех пор почти не менялся, так что в этом отношении гомо сапиенс, в общем-то, совсем недалеко ушёл от предшествовавших ему видов (рис. 7.3)[168].
Кроме того, как показывают сравнительные исследования, представления о непропорционально большой величине лобных долей человека по сравнению с другими человекообразными обезьянами вообще неверны. Относительный размер этой части мозга у людей лишь на доли процента больше, чем у шимпанзе, и на один процент больше, чем у орангутанга (на 4–5 % больше, чем у гориллы и гиббона). Относительный же размер разных секторов лобных долей у человека, шимпанзе, гориллы, орангутанга и гиббона, а также макаки практически одинаков[169]. Таким образом, исходя из имеющихся сейчас данных, резонно предполагать, что у неандертальцев относительный размер лобных долей был, как минимум, идентичен таковому у гомо сапиенс, а абсолютный, соответственно, мог в среднем даже несколько превышать его. Всё это полностью лишает почвы некогда весьма популярную гипотезу, согласно которой неандертальцы с их якобы недоразвитыми лобными долями отличались необузданным нравом, неспособны были контролировать свои желания и эмоции, и потому в социальном плане были ближе к животным, чем к людям.
Рис. 7.3. Профили лобной кости пяти ископаемых гоминид (серый цвет), включая неандертальца (Гуаттари), наложенные на усреднённый профиль гомо сапиенс (чёрный цвет). Видно, что внутренний контур во всех случаях почти полностью совпадает (источник: Bookstein et al. 1999)
Вообще, похоже, что специфика эволюции мозга гомо сапиенс по сравнению с другими гоминидами, включая неандертальцев, заключалась в усиленном разрастании не лобных, а теменных долей[170]. Именно этому обстоятельству мы, скорее всего, обязаны своим более высоким сводом черепа и его специфическими (угловатыми) очертаниями при взгляде сзади (см. рис. 2.12). Однако повлекло ли изменение формы теменных долей также и изменение их относительной величины и если да, то какие последствия это имело для интеллекта — неизвестно.
Совершенно бездоказательными остаются пока и предположения о некоей благотворной мутации или мутациях, которые чуть ли не в одночасье сказочным образом преобразили мозг гомо сапиенс, обеспечив им интеллектуальное превосходство перед неандертальцами и прочими обойдёнными судьбой представителями человеческого рода[171]. Такие мутации, «поднявшие человека современного анатомического облика над уровнем других древних гоминид», произошли якобы «намного позже завершения формирования внешних анатомически значимых структур черепа»[172], никак не затронув последние. Одни полагают, что это счастливое событие случилось примерно 35 тыс. лет назад и заключалось в перестройке нейронной системы, что будто бы привело к резкому возрастанию ёмкости так называемой «рабочей памяти»[173]. Другие считают, что всё дело в произошедшем где-то около 50 тыс. лет назад объединении относительно автономных, слабо связанных между собой областей мышления, в единую интегрированную систему. При этом предполагается, что как таковые все высшие психические способности, лежащие в основе современного мышления, были в наличии уже в среднем палеолите, но существовали независимо одна от другой, в разных «когнитивных сферах» или «модулях», и лишь в период, соответствующий переходу к верхнему палеолиту, между ними установилась прочная связь[174]. Всё это, спору нет, очень интересно, остроумно и теоретически вполне допустимо; проблема лишь в том, что обнаружить какие бы то ни было следы постулируемых преобразований в имеющихся ископаемых материалах никому, включая сторонников упомянутых гипотез, до сих пор не удалось.
Может быть, удастся в будущем? Может быть. Я совсем не исключаю, что в чём-то мозг неандертальцев всё-таки уступал — и, возможно, существенно — мозгу людей современного анатомического типа. Однако, если такие различия и существовали, выявить их, установить, в чём конкретно они заключались, и каков был их масштаб, пока не получается. Наоборот, всё, что нам сейчас известно о размерах, форме и рельефе эндокранов неандертальцев и гомо сапиенс, свидетельствует, скорее, о том, что оба вида были очень близки по своим интеллектуальным способностям.
Поделитесь на страничке
Следующая глава >
history.wikireading.ru
Мозг у неандертальцев рос иначе, чем у сапиенсов
Мозг новорожденных неандертальцев был почти таким же по размеру и форме, как у младенцев-сапиенсов, однако у взрослых представителей двух видов людей форма мозга существенно различается. Антропологи из Франции и Германии установили, что ключевые различия формировались на первом году жизни. У сапиенсов в этот период мозг становится более округлым за счет ускоренного роста теменных и височных областей, а также мозжечка. Наличие выраженной «фазы глобуляризации» в развитии мозга младенцев — уникальная особенность нашего вида; ее нет ни у человекообразных обезьян, ни у неандертальцев. Скорее всего, не было ее и у других ископаемых гоминид. Полученные результаты подкрепляют точку зрения, согласно которой очень крупный мозг развился у сапиенсов и неандертальцев параллельно, а не был унаследован от общего предка.
Среди антропологов нет единого мнения по поводу того, имелись ли между неандертальцами и людьми современного типа существенные интеллектуальные различия. Один из важных доводов в пользу высокого когнитивного потенциала неандертальцев — находки, связанные с так называемой шательперонской культурой (см.: Châtelperronian). В нескольких точках Западной Европы костные остатки неандертальцев найдены в одних слоях со сложными изделиями из камня и кости, похожими на верхнепалеолитическую индустрию кроманьонцев-сапиенсов. Антропологи спорят, самостоятельно ли изобрели неандертальцы эти «высокие технологии» или позаимствовали их у сапиенсов, которые в то время (около 35–30 тысяч лет назад) уже широко распространились по Европе. Впрочем, новые данные радиоуглеродного датирования показывают, что эти предметы, возможно, не были изготовлены неандертальцами: не исключено, что всё объясняется перемешиванием археологических слоев (T. Higham et al. Chronology of the Grotte du Renne (France) and implications for the context of ornaments and human remains within the Châtelperronian // PNAS. Published online before print October 18, 2010).
Новая статья французских и германских антропологов, опубликованная в журнале Current Biology, дает еще один повод усомниться в том, что неандертальцы обладали в точности таким же разумом, как современные люди.
По объему мозг неандертальцев был практически таким же, как у нас, но заметно отличался по форме. У сапиенсов мозг более округлый, у неандертальцев — удлиненный. Авторы решили выяснить, на каком этапе индивидуального развития формировалось это различие.
Сам мозг почти никогда не сохраняется в ископаемом состоянии, но о его размере, форме и отчасти структуре (относительном развитии разных участков) можно судить по эндокрану — слепку внутренней части черепной коробки. Авторы использовали сложную методику математического описания формы мозга, основанную на анализе взаимного расположения нескольких десятков «опорных точек», которые можно найти на эндокране человекообразных. Эта методика позволяет сравнивать форму эндокрана разных видов на разных стадиях развития, абстрагируясь от абсолютного размера мозга.
Сначала авторы применили эту методику к томограммам черепов 58 современных людей и 60 шимпанзе разного возраста, включая 7 новорожденных особей каждого вида. Выяснилось, что ключевые различия в характере изменения формы мозга с возрастом наблюдаются на первом году жизни. У современного человека в этот период происходит «глобуляризация» (то есть мозг становится более округлым) за счет ускоренного разрастания теменных и височных областей, а также мозжечка. В результате свод человеческого черепа приобретает характерную выпуклую, куполообразную форму. У шимпанзе «фаза глобуляризации» отсутствует (S. Neubauer et al., 2010. Endocranial shape changes during growth in chimpanzees and humans: A morphometric analysis of unique and shared aspects).
Затем авторы сравнили возрастные изменения формы мозга у современных людей и неандертальцев. Они использовали реконструкции эндокранов 9 неандертальцев: одного новорожденного (пещера Le Moustier 2; см.: B. Maureille, 2002. Anthropology: A lost Neanderthal neonate found), одного годовалого ребенка (пещера Pech-de-l’Azé; см.: М. Soressi et al., 2007. The Pech-de-l'Azé I Neandertal child: ESR, uranium-series, and AMS 14C dating of its MTA type B context), двух детей постарше (пещера Roc de Marsal и деревня Engis), подростка (пещера Le Moustier 1) и четверых взрослых.
Анализ показал, что новорожденные неандертальцы и сапиенсы очень похожи друг на друга как по размеру мозга, так и по его форме. Однако в период от рождения до появления первых молочных зубов мозг наших ближайших ископаемых родственников рос совсем не так, как у нас (см. рисунок). Ничего похожего на «фазу глобуляризации», характерную для маленьких сапиенсов, у неандертальских младенцев не наблюдалось. В итоге у взрослых неандертальцев мозг оставался удлиненным, а крыша черепа не приобретала характерных для сапиенсов куполообразных очертаний.
Конечно, до тех пор, пока известен только один череп новорожденного неандертальца и один — годовалого, полученные выводы нельзя считать абсолютно надежными и окончательными. Впрочем, авторы предприняли попытку уменьшить зависимость выводов от крошечной выборки неандертальских младенцев. Исходя из известной траектории изменения формы мозга у сапиенсов, а также из известной формы мозга взрослых неандертальцев, они рассчитали, как должен был бы выглядеть мозг новорожденных неандертальцев, если бы их развитие шло по той же траектории, что и у нас. В итоге получилось совершенно нереальное существо с чрезвычайно вытянутой головой, имеющее мало общего с новорожденными сапиенсами и с черепами Le Moustier 2 и Pech-de-l’Azé. Авторы также рассчитали, что получилось бы из новорожденных сапиенсов, если бы их мозг развивался по «неандертальской» траектории. Результат такого моделирования оказался очень похожим на типичного взрослого неандертальца.
По-видимому, отсутствие фазы глобуляризации — это плезиоморфный (то есть древний, исходный, примитивный) признак человекообразных. Вероятно, он был характерен для общего предка человека и шимпанзе, а также для всех ископаемых гоминид, включая неандертальцев. Округлая форма мозга и быстрое разрастание теменных и височных областей сразу после рождения — это апоморфная (то есть эволюционно новая, продвинутая) черта сапиенсов.
Не исключено, что приобретение данной апоморфии было связано с существенными функциональными изменениями мозга, например с усложнением механизмов интеграции сенсорной информации и формирования мысленных моделей окружающего мира. Говоря упрощенно, новые данные косвенно свидетельствуют в пользу того, что разум неандертальцев мог существенно отличаться от нашего. Если при этом учесть, что в прямой конкуренции с сапиенсами на территории Европы неандертальцы, как известно, оказались в проигрыше, то напрашивается предположение, что модели мира, создаваемые мозгом сапиенсов, были практичнее, то есть позволяли делать более точные предсказания. Кроме того, полученные результаты подкрепляют точку зрения, согласно которой очень крупный мозг был приобретен сапиенсами и неандертальцами в результате параллельной эволюции, а не унаследован от общего предка (который, очевидно, относился к поздним архантропам или H. heidelbergensis в широком смысле).
Источники:1) Philipp Gunz, Simon Neubauer, Bruno Maureille, Jean-Jacques Hublin. Brain development after birth differs between Neanderthals and modern humans // Current Biology. 2010. V. 20. P. R921–R922.2) Simon Neubauer, Philipp Gunz, Jean-Jacques Hublin. Endocranial shape changes during growth in chimpanzees and humans: A morphometric analysis of unique and shared aspects // Journal of Human Evolution. 2010. V. 59. P. 555–566.3) Ann Gibbons. Neandertal Brain Growth Shows A Head Start for Moderns // Science. 2010. V. 330. P. 900–901.
Александр Марков
elementy.ru
Ученые собираются вырастить мозг неандертальца
Знаменитый антрополог Сванте Паабо и его коллеги планируют в течение года закончить эксперимент по выращиванию органоидов мозга из стволовых клеток, в геном которых с помощью CRISPR внесут несколько неандертальских генов, предположительно, влиявших на развитие мозга и работу нейронов.
Вряд ли кто-нибудь знает о неандертальцах больше, чем шведский биолог Сванте Паабо, человек, руководивший проектом расшифровки генома неандертальца и денисовского человека. В 2014 году Паабо закончил научно-популярную книгу «Неандерталец» (Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes), которую скоро можно будет прочитать и на русском языке — издание готовит издательство Corpus.
Сам Паабо тем временем готовится к новой большой работе: группа генетиков под его руководством собирается с помощью технологии редактирования генома CRISPR внедрить в ДНК стволовых клеток Homo sapiens несколько генов неандертальцев (из тех, что не закрепились в нашей ДНК) и направит эти стволовые клетки по пути развития клеток головного мозга — нейронов. В результате ученые получат органоиды мозга — маленькие (с зернышко, несколько миллиметров в диаметре) сгустки клеток, очень отдаленно напоминающие фрагмент настоящего мозга.
Выращивание органоидов — сложная, но очень важная наука. Маленькие искусственные фрагменты, состоящие из тех же клеток, что и настоящие органы, позволяют ученым тестировать лекарства и изучать воздействие ядов, а также (как раз это собирается сделать Сванте Паабо) изучать взаимодействие клеток в живых органах. От настоящих печени, легких, почек и мозга органоиды отличаются не только размером, но и структурой и функциональностью: клетки органоидов не организованы в структуры, характерные для настоящих органов, и выполняют только свою работу: почка-органоид не выводит из тела жидкости, печень-органоид не очищает кровь, а крохотный мозг-органоид не думает и не чувствует.
Сванте Паабо и его коллег интересует, как будут работать отчасти «неандертальские» органоиды: изменится ли время роста клеток и образования связей между ними, время прохождения по нейронам сигнала. «В идеале результат покажет, что генетические изменения приводят к замедлению роста нейронов или изменению их структуры, — объясняет ученый газете The Guardian, — и мы сможем предположить, что именно это — наше главное отличие от неандертальцев».
«Опираясь на имеющиеся сегодня данные невозможно сказать, что судьба неандертальцев сложилась так печально по сравнению с судьбой нашего вида из-за различий в работе мозга. но мысль об этом крайне соблазнительна," - отмечает Паабо.
www.popmech.ru
Палеонтологи выяснили, чем мозг неандертальцев отличался от мозга людей
Фото: Andres Diaz-CSIC Communication
Мозг детей неандертальцев продолжал расти и увеличиваться в размерах долгое время, что совершенно не характерно для современных людей, выяснили палеонтологи, опубликовавшие статью в журнале Science.
"Мы задались простым вопросом — росли ли люди и неандертальцы одинаково? Мы обнаружили, что мозг неандертальских детей продолжал увеличиваться в размерах даже в 7 лет, и что в целом они росли медленнее, чем дети кроманьонцев — в те же семь лет маленький неандерталец выглядел, как 5-6 летний человеческий ребенок", — заявил Антонио Розас (Antonio Rosas) из Национального музея науки Испании в Мадриде.
Розас и его коллеги совершили это открытие, проводя раскопки на территории пещеры Эль-Сидрон на севере Испании, где примерно 50 тысяч лет назад жили одни из последних популяций неандертальцев на Земле.
Пещера Эль-Сидрон привлекла внимание археологов, палеонтологов и общества в 1994 году, когда в ней были обнаружены останки 13 неандертальцев, в том числе челюсть, кости и зубы протолюдей. По разным оценкам, обладатели костей жили в этой пещере примерно 47-50 тысяч лет назад.
Отсутствие костей животных в этой пещере заставляет ученых считать, что она была или "кладбищем" древних аборигенов Европы, или что ее обитатели были каннибалами, которые осознанно охотились на себе подобных.
В этой пещере, как отмечает Розас, были найдены останки не только взрослых неандертальцев, но и их детей, что позволило ученым изучить то, как быстро они росли, сопоставляя различия в толщине и структуре их костей, объеме черепной коробки и других анатомических чертах между детьми разных возрастов.
В целом, как отличают ученые, различия в анатомии и скорости роста между кроманьонцами и неандертальцами были минимальными. Это в очередной раз подтверждает, что Homo sapiens и Homo neanderthalensis происходят от одного общего предка, жившего на Земле относительно недавно.
С другой стороны, подобные различия все же существовали, и сильнее всего они проявлялись в темпах роста и в развитии мозга и черепной коробки. Как показали замеры Розаса и его команды, неандертальский семилетний ребенок имел заметно меньшую черепную коробку, чем взрослый неандерталец — 1300 против 1550 кубических сантиметров — что говорит о том, что его мозг продолжал расти как минимум до семи лет.
Для человека это совершенно не характерно — развитие мозга, как правило, завершается ко второму году жизни, и после этого его объем не увеличивается. Более того, все нервные клетки уже присутствуют в мозге ребенка к моменту его рождения, и их число не повышается в последующие годы. Увеличивается лишь количество соединений между ними и объем так называемой глиальной ткани, защищающей нейроны от повреждений.
С чем может быть связано подобное различие между неандертальцами и людьми? Как полагают ученые, оно возникло благодаря тому, что первые жители Европы жили в гораздо более суровых условиях, чем предки кроманьонцев. Рост мозга в утробе матери или в первые годы жизни требует огромного количества ресурсов, и его относительно медленное развитие у неандертальских детей могло помогать им и их родителям выживать. Аналогичное замедление, как считают ученые, происходило и при росте костей неандертальцев.
По этой причине неандертальский мальчик, чьи останки были найдены в Эль-Сидрон, весил всего 26 килограмм и обладал ростом в 111 сантиметров к восьмому году жизни, отставая в развитии от человеческих детей примерно на два года. Кроме того, ученые нашли следы того, что он страдал от недоедания и недостатка микроэлементов в огранизме.
Пока не понятно, было ли это медленное взросление неандертальских детей одной из причин их вымирания, однако ученые планируют проверить, так ли это было на самом деле, изучая останки других неандертальских детей из южных уголков Азии, где климат был более благоприятным, чем на севере Испании во времена ледникового периода.
