Исследователи опровергли связь между размером мозга и интеллектом в природе

На протяжении многих лет ученые придерживались простого принципа: чем крупнее тело, тем больше мозг. Однако новое захватывающее исследование ставит под сомнение эту идею, указывая на то, что размер мозга может увеличиваться только до определенной степени. Это исключение, похоже, не распространяется на людей, чей мозг эволюционировал в 23 раза быстрее, чем у других млекопитающих, что привело к гораздо большему размеру мозга.

Фото: commons.wikimedia.org by Quince Media, CC BY-SA 4.0

Хотя ранее считалось, что размер мозга пропорционален размеру тела, исследование предполагает, что существует верхний предел увеличения мозга.

Исследователи из Университета Рединга и Университета Дарема собрали обширные данные о размерах мозга и тела примерно 1500 видов, чтобы разрешить давние споры об эволюции мозга. Их исследование опубликовано в последнем выпуске журнала Nature Ecology and Evolution.

За последние два десятилетия было обнаружено, что виды гомининов с небольшим мозгом сосуществовали с видами с большим мозгом в течение длительного времени. Есть растущие доказательства того, что гоминины с небольшим мозгом демонстрировали сложное поведение, например, изготавливали сложные каменные орудия, которые, вероятно, требовали языковых навыков.

Расширение мозга началось как эволюционная случайность, которая затем спровоцировала дальнейшие изменения, усилившие этот рост. Интересно, что факторы, которые привели к этому расширению, могут также объяснить недавнее 10-процентное сокращение размера человеческого мозга. Это поднимает вопрос о том, что наш мозг может продолжать уменьшаться, что потенциально может привести к упадку человечества.

"Ученые более века считали, что зависимость между размером мозга и тела линейна, то есть чем крупнее животное, тем больше мозг. Теперь мы знаем, что это не так. Связь между мозгом и размером тела является кривой, что означает, что у очень крупных животных мозг меньше, чем ожидалось", — сказал ведущий автор исследования профессор Крис Вендитти из Университета Рединга (Великобритания).

Люди — не единственный вид, который бросает вызов традиционной корреляции между размером тела и мозга. Различные группы млекопитающих продемонстрировали быстрые изменения в размере мозга, как увеличения, так и уменьшения. Например, летучие мыши быстро уменьшили размер своего мозга после эволюции, а затем испытали медленные изменения относительного размера мозга.

Это указывает на то, что требования полета могли наложить эволюционное ограничение на развитие их мозга.

Три группы животных — приматы, грызуны и плотоядные — продемонстрировали наиболее выраженные изменения в размере мозга. В этих группах относительный размер мозга имел тенденцию к увеличению со временем. Однако это не является универсальной тенденцией для всех млекопитающих, как считалось ранее.

Исследование также выявило ограничивающий фактор, препятствующий чрезмерному увеличению мозга у крупных животных, возможно, из-за высокой энергетической стоимости поддержания большого мозга. Интересно, что аналогичные закономерности наблюдались у птиц, что позволяет предположить, что это явление распространено среди различных видов.

"Наши результаты раскрывают тайну: у самых крупных животных есть что-то, что не позволяет мозгу становиться слишком большим. Возможно, большой мозг за пределами определенного размера просто слишком дорого поддерживать, но, поскольку мы наблюдаем аналогичную кривизну у птиц, эта закономерность, по-видимому, является общим явлением", — сказала соавтор исследования Джоанна Бейкер из Университета Рединга.

Двадцать лет назад исследователи в Индонезии обнаружили Homo floresiensis — человека ростом 1,1 метра с мозгом объемом 425 кубических сантиметров. Этот вид просуществовал до 50 000 лет назад, что указывает на то, что люди с небольшим мозгом сосуществовали с нашим видом долгое время. Homo floresiensis не был одинок; около пяти лет назад на Филиппинах был найден Homo luzonensis, который просуществовал до того же времени.

Homo naledi, обнаруженный в 2013 году, имел мозг объемом до 550 кубических сантиметров и жил в Южной Африке по крайней мере до 235 000 лет назад, вместе с людьми с большим мозгом.

Эти открытия показывают, что гоминины с небольшим мозгом могли демонстрировать сложное поведение. Например, Homo erectus около 1,6 миллиона лет назад изготавливал сложные каменные орудия в Эфиопии.

Эти орудия было сложно создать, что, вероятно, требовало элементарных языковых навыков. Удивительно, что исследование 2020 года показало, что у некоторых из этих изготовителей орудий был мозг меньше половины размера современного человеческого мозга.

Дополнительные доказательства получены из раскопок Ньяянга в Кении. Исследователи обнаружили олдувайские орудия труда, возраст которых составляет до 3 миллионов лет, связанные с окаменелостями Paranthropus, гоминина с мозгом объемом всего 450 кубических сантиметров. Несмотря на небольшой мозг, Paranthropus мог изготавливать эти орудия труда.

Большой мозг, хотя и выгоден, создает значительные проблемы. Он потребляет около 20 процентов нашей ежедневной энергии, несмотря на то, что составляет всего 2 процента от массы нашего тела. Кроме того, рождение и воспитание детей с большим мозгом является сложным процессом.

Одна из гипотез предполагает, что гоминины, живущие в более крупных социальных группах, нуждались в большем мозге для навигации в сложных социальных средах. Однако эта теория проблематична, так как исследователи не обнаружили последовательной корреляции между размером мозга и размером социальной группы среди приматов.

Другая гипотеза предполагает, что регулярное потребление мяса со временем создало энергию для развития большего мозга, хотя и этот фактор не кажется единственным определяющим.

На самом деле, приписывать расширение мозга одному фактору упрощенно. Улучшение рациона и более крупные социальные группы, вероятно, внесли свой вклад, но более полное объяснение предполагает положительную обратную связь между размером мозга и поведением. Гоминины с небольшим мозгом могли развить новые инструменты и базовые языковые навыки, что повысило их шансы на выживание.

Особи с большим мозгом более эффективно осваивали эти технологии и поведение, что способствовало дальнейшему отбору в пользу большего мозга.

Исследователи теперь считают, что социальные и технологические изменения могут влиять на эволюцию и формировать наш мозг. Вопрос в том, всегда ли это нам на пользу. Это стало особенно актуальным в контексте искусственного интеллекта (ИИ) и наших отношений с созданием видов, которые могут заменить людей.

Возможно, ИИ и люди будут сосуществовать в более широкой эволюционной истории.