Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга - Джозеф Леду

К современным млекопитающим относятся как самые крупные обитатели нашей планеты (например, голубой кит, масса которого может достигать почти 200 т, а длина – 27 м), так и относительно мелкие (такие, как карликовая белозубка длиной всего 5 см и весом 55 г). Одни передвигаются по земле ногами, другие плавают с помощью плавников и летают с помощью крыльев. Есть травоядные млекопитающие, есть плотоядные, а есть всеядные. Группа животных под названием «яйцекладущие» откладывает яйца (например, утконос), но все прочие производят на свет живых детенышей, и такие животные делятся на две группы: сумчатые (кенгуру) вынашивают потомство в сумке, а у плацентарных плод находится в модифицированной мембране рептилий – амниотическом пузыре, заполненном околоплодными водами и соединенном через пуповину с плацентой, которая крепится к стенке матки и обеспечивает созревающему потомству питание и дыхание. В процессе появления детеныша на свет пузырь разрывается, и из него вытекает амниотическая жидкость. Большинство млекопитающих – в том числе грызуны (крысы, мыши), кошачьи (кошки), собачьи (собаки, волки), сельскохозяйственные животные (лошади, коровы, козы, овцы, свиньи), летающие млекопитающие (летучие мыши), морские млекопитающие (киты, дельфины, моржи, тюлени) и приматы (мартышки, шимпанзе, люди) – относятся к плацентарным. Как показано на рисунке семейного древа млекопитающих, все их разнообразие распадается на четыре группы, у каждой из которых был свой плацентарный предок (рисунок 35.3).

Рисунок 35.3. Семейное древо млекопитающих

Глава 36

Млечный путь

Млекопитающие обладают рядом характерных черт, определяющих строение их тел и отличающих их от других позвоночных. Самой характерной чертой является вскармливание детенышей молоком с помощью молочных желез – отсюда и название млекопитающих. У всех рептилий, включая предков млекопитающих – цинодонтов, – зубы меняются постоянно, а у млекопитающих при рождении зубов или вообще нет, или очень немного: зубы появляются спустя некоторое время после рождения и меняются лишь однажды поэтому должен был появиться способ вскармливания детенышей, которые сразу после рождения еще не способны жевать пищу самостоятельно. Таким практичным способом стало питание с помощью материнского молока, вырабатываемого молочными железами самки. Этот способ также позволял самке воспитывать и защищать детенышей на домашней территории: ей не нужно было покидать их в поисках пищи.

Отдельные черты, характерные для млекопитающих, сформировались еще у цинодонтов. Так, например, тетраподный скелет изменился таким образом, что ноги стали располагаться под телом, а не по бокам от него – так животным было проще дышать во время бега (рептилии бегать не умеют). Кроме того, увеличился объем кислорода, который можно было использовать для обмена веществ и внутреннего обогрева. Эти животные стали первыми теплокровными, или эндотермами; они умели сохранять постоянную температуру тела при изменениях температуры окружающей среды (до определенного значения, конечно). Возможно, они были покрыты шерстью, что на холоде облегчало задачу поддержания метаболизма. Когда трехкамерное сердце рептилий у цинодонтов превратилось в четырехкамерное, у них появилась мощная система доставки кислорода к тканям, которые должны были вырабатывать энергию. Возможно, способность регулировать внутреннюю температуру тела помогла цинодонтам пережить глобальное похолодание, во время которого вымерли хладнокровные динозавры: столкнувшись с постоянными изменениями внешней температуры, цинодонты оказались более живучими (у птиц теплокровные тела появились независимо от других видов, но, возможно, они тоже пережили глобальное похолодание благодаря этой особенности). Кроме того, челюсть цинодонтов крепилась на двойном суставе, в результате чего у них развилась уникальная способность слышать (см. ниже). Все эти черты позже стали частями тела млекопитающих.

Древние млекопитающие были ночными животными, поэтому потребности в цветном зрении у них не было. Может показаться, что они пожертвовали рядом возможностей, имевшихся у других позвоночных, в пользу ночного видения. С точки зрения биологии это означает замену цветовых рецепторов (колбочек) на световые (палочки). Из всех млекопитающих способность различать цвета осталась только у приматов.

У древних млекопитающих также выработались широкие возможности к распознаванию запахов (чему способствовало вдыхание воздуха через нос) и способность распознавать звуки определенной частоты (рептилии и земноводные воспринимают преимущественно звуки низкого диапазона; у млекопитающих же добавились высокие регистры). Как упоминалось выше, все это стало возможным в результате превращения части челюсти в сложное ухо, состоящее из барабанной перепонки и костей среднего уха, благодаря которым звуки превращаются в нервные сообщения и отправляются в мозг. Это объясняет, почему некоторые люди слышат шум в ушах (тиннит), когда смыкают челюсти.

Некоторые из этих черт прямо или косвенно потребовали изменений в мозге. Например, пришлось придумать систему управления внутренней температурой, чтобы при необходимости повышать или понижать ее. Помимо этого, понадобились системы распознавания хищников и реагирования на них, а также механизмы взаимодействия матери и детеныша. Системы обработки запахов и звуков у древних млекопитающих изменились, чтобы соответствовать возросшей важности этих способностей в сравнении со зрением, а система зрения приспособилась к ночным условиям.

Здесь я подробно об этом рассказываю не для того, чтобы погрузиться в историю млекопитающих как таковую, но, скорее, для того, чтобы заглянуть в нашу собственную историю. Таким образом, главные изменения, о которых хотелось бы рассказать, – это те, благодаря которым мелкие ночные млекопитающие, не способные различать цвета и ведущие жизнь жертв более крупных и сильных существ, поднялись в полный рост на две ноги и отрастили мозг, который умеет размышлять и решать самые разные проблемы, а также взаимодействовать с мозгом собратьев посредством речи. Это путь эволюции плацентарных млекопитающих, в результате которого на свет сначала появились маленькие насекомоядные существа (тупайи), а от них – приматы (рисунок 36.1).

Рисунок 36.1. Приматы: от насекомоядных до людей

Приматы появились примерно 70 миллионов лет назад. Они питались листьями, цветами, орехами и фруктами, умели хвататься за опору передними и задними конечностями, перепрыгивать с ветки на ветку, собирать пищу высоко над землей – там, где до них не могли добраться хищные млекопитающие. Глаза у них переместились на переднюю часть морды, сделав возможными бинокулярное зрение и восприятие глубины, необходимые для тех, кто постоянно прыгает и за что-то хватается. Передвигались они в основном с помощью одних только ног, а не на четырех конечностях, а руками помогали себе и могли чем-нибудь управлять. Одна рука использовалась для сохранения равновесия, а другая – чтобы подносить еду ко рту.

Эти древние приматы назывались полуобезьянами; группа, помимо прочих животных, включала в себя лемуров и долгопятов. Две другие группы – высшие приматы, или антропоиды (мартышки и шимпанзе), и гоминиды (люди). Возникновение высших приматов сопровождалось дополнительными изменениями тел и образа жизни этих животных. Они начали питаться днем, чему способствовало развитие центральной ямки сетчатки