Бесконечное число самых прекрасных форм - Шон Кэрролл

К настоящему моменту получены убедительные доказательства того, что данная анатомическая асимметрия у человека не является обязательным условием развития речевой функции или право- либо леворукости. Примерно у одного из 10 000 человек имеет место обращение нормальной право-левой асимметрии в расположении внутренних органов (так называемое состояние situs inversus), но эти люди совершенно нормально функционируют. Недавние исследования головного мозга таких людей показали, что у них также имеет место обращение право-левой асимметрии лобной доли и planum temporale. Но при этом за речевую функцию у них по-прежнему отвечает левое полушарие, и они в большинстве своем являются правшами. Таким образом, это наблюдение показывает, что давно известная анатомическая асимметрия головного мозга человека не обязательна для формирования речевой функции.

Было проведено много обширных и глубоких сравнительных исследований головного мозга человека и высших приматов, направленных на выявление других центров, которые могли бы объяснить различие наших функциональных возможностей. Существует давняя точка зрения, что области головного мозга, ответственные за планирование, организацию, самосознание и другие "высшие" мыслительные процессы, у человека и обезьян должны различаться. Эти способности связаны с отделами фронтальной коры, которая у человека развита сильнее, чем у шимпанзе, но эта разница не настолько велика, как разница в способностях. Означает ли это, что различия между нами более тонкие? Возможно. Следы нашей эволюции, скорее всего, можно обнаружить в "микроанатомии" мозга, которая включает взаимосвязи между отделами коры, структуру локальных сигнальных путей и расположение нейронов в кортексе. Например, размеры вертикальных колонн нейронов в области planum temporale у человека и шимпанзе действительно разные. Изменения в количестве, расположении и связности нейронов в ходе эволюции специализированных отделов мозга у наших предков, по всей видимости, проложили дорогу нашим способностям. Нейробиологи с помощью мощных новых технологий как раз и пытаются обнаружить такие тонкие различия между головным мозгом человека и высших приматов.

Морфологические отличия современного человека от первых представителей гоминин и высших приматов являются результатом эволюции развития. Чтобы понять суть произошедших изменений, ученые подробно изучили процессы роста и созревания человека и шимпанзе; некоторые выводы были сделаны на основе анализа окаменелостей.

Одно из давно признанных фундаментальных различий между человеком и шимпанзе заключается в относительной скорости роста и развития черепа. Если сравнить форму черепа у новорожденных человеческих детей и у детенышей шимпанзе, мы обнаружим, что у новорожденных шимпанзе череп гораздо лучше развит, тогда как череп и мозг новорожденных детей намного крупнее. У человека формирование черепа очень сильно замедлено по сравнению с шимпанзе. В конечном итоге черепа шимпанзе и человека достигают одинаковых размеров, но различаются по размеру лицевой части и объему мозга. Изменение относительной скорости созревания черепа говорит о том, что в ходе эволюции произошел сдвиг в "расписании" сходных процессов развития.

В результате анализа ископаемых остатков гоминин были обнаружены эволюционные сдвиги в расписании развития и других структур. На основании состояния эмали зубов австралопитеков и первых Homo sapiens палеонтологи утверждают, что процесс формирования зубов у них происходил быстрее, чем у современных людей. Стадии развития зубов являются индикаторами развития организма в детском возрасте и коррелируют с процессом полового созревания. Анализ палеонтологической летописи показывает, что эта особенность современных людей появилась позднее, чем изменение размера головного мозга и пропорций тела. Напротив, все изменения скелета, связанные с нашей двуногостью, сопровождались структурными изменениями костей и мышц и произошли раньше, независимо от замедления скорости созревания черепа. Таким образом, картина эволюции гоминин мозаична: различные признаки появились в разное время и эволюционировали с разной скоростью.

Мозаичность очень важна для интерпретации эволюции человека с точки зрения эво-дево: она свидетельствует о том, что развитие различных структур эволюционировало прерывистым нелинейным образом на протяжении длительного времени. Анализ окаменелостей не выявляет никаких признаков быстрого внезапного изменения формы тела человека. Скорее, наша история состоит из количественных сдвигов (объема мозга, пропорций тела, размера черепа, продолжительности беременности, длительности подросткового периода и др.), ассимилированных за десятки тысяч поколений. Более того, скорость изменения наших физических признаков вовсе не была исключительной, если посмотреть на то, что происходило в это время с другими млекопитающими. Например, анализ ископаемых лошадей выявил похожие скорости изменения размеров тела и других признаков.

Многие данные говорят о том, что эволюция человека не была чем-то особенным, нетипичным для других животных. Поэтому мы можем предположить, что все известные закономерности эволюции формы животных будут справедливы и для эволюции человека. На самом деле, наше очень близкое генетическое родство с шимпанзе, а также генетическое сходство приматов и других млекопитающих подводят нас к уже знакомой идее. Наборы генов, участвующих в развитии животных и человека, очень похожи, и все наблюдаемые морфологические различия (как малые, так и большие) должны определяться только способом использования этих генов (или, как мы увидим на одном примере, их не-использования).

Глубинная причина изменений развития и физических признаков, которые сопровождали эволюцию человека, заключается в его геноме. Где-то в нашей ДНК кроется различие между нами и другими высшими приматами, а также между нами и первыми людьми. Возникают следующие ключевые вопросы:

Хорошая новость заключается в том, что теперь мы знаем полную нуклеотидную последовательность геномов человека, шимпанзе и мыши.

Плохая новость становится очевидна, если совершить несколько арифметических действий.

ДНК человека содержит около трех миллиардов пар оснований. ДНК шимпанзе на 98,8% идентична ДНК человека. Это различие в 1,2%, и оно намного меньше, чем различие между нашей ДНК и ДНК каких-либо других обитателей планеты. Однако эти 1,2% включают в себя 36 миллионов пар оснований. Поскольку линии человека и шимпанзе отделились от общего предка примерно шесть миллионов лет назад, можно предположить, что половина из этих различий специфична для шимпанзе (изменения произошли в линии шимпанзе), а половина — для человека (изменения произошли в линии человека). Таким образом, нас от нашего общего с шимпанзе предка отделяют 18 миллионов отличий. Конечно, я слегка упрощаю цифры и не учитываю делеции (т. е. потери) или инсерции (т. е. вставки) отдельных нуклеотидов, а также приобретения или потери крупных фрагментов ДНК.