macroevolution: (anomalocaris)
macroevolution ([personal profile] macroevolution) wrote2013-02-23 07:13 pm

Рост мозга гоминид

Пара картинок, основанных на данных по объему мозга ископаемых гоминид (данные собраны С.В.Дробышевским, что, с моей точки зрения, дает гарантию качества; они представлены на сайте антропогенез.ру в виде интерактивной диаграммы: http://antropogenez.ru/brains-timeline/)

1. Все гоминиды, кроме детей и двух древнейших черепов (тумая и арди, они были бы далеко-о слева): 3,5 млн л.н. - современность:
brainsall
Больше всего это похоже на стабильный рост, близкий к экспоненциальному. Каких-то скачков, рывков, ступенек и периодов стазиса в духе "теории прерывистого равновесия" тут не видно. Объем мозга представителей рода Homo устойчиво увеличивался в течение двух миллионов лет с более-менее постоянной скоростью порядка 0,8 - 0,9% за 1000 поколений, удваиваясь каждые 75-80 тысяч поколений (если поколение - 20 лет). Экспоненциальный рост морфологического признака в ходе эволюции не следует интерпретировать как "рост с ускорением"; это как раз тот рост, который мы ожидаем "по умолчанию"; недаром при измерении скорости эволюции морфологических признаков принято пользоваться логарифмами (см. http://en.wikipedia.org/wiki/Darwin_(unit) - в нашем случае скорость эволюции равна 0,2 дарвина, если я не обсчитался).
На самом деле удивляет здесь не экспоненциальный характер роста, а его постоянство. Удивительно упорное, непрекращающееся двухмиллионолетнее разрастание крайне дорогостоящего, энергоемкого органа.

И никаких признаков замедления роста со временем - я лично не вижу. Это второй момент, который можно назвать удивительным. Естественно было бы ожидать, что рост мозга в какой-то момент начнет постепенно замедляться (потому что по мере роста мозга растут издержки на его содержание и нагрузка на родителей), и график в целом получится S-образный. Это была бы тогда вполне естественная, легко интерпретируемая, типичная динамика.

Что же там происходит, в самой правой части графика, в последние десятки-сотни тысячелетий? Посмотрим поближе.


2. Вот фрагмент графика, отражающий последние 200000 лет. Кружки - условные "гейдельбергские люди", треугольники - условные сапиенсы (для Омо 1 и 2 я всё-таки взял последние датировки, не так, как у Дробышевского, но это не важно), ромбы - неандертальцы, красный квадратик - средний объем мозга современных людей.
brains200
Опять-таки, я не вижу здесь постепенного замедления. Скорее похоже на то, что рост упорно продолжался вплоть до примерно 40-30 тыс. л.н. А потом произошел некий перелом.

3. Вот последние 35 тысяч лет.
brains35
Формально говоря, это уменьшение статистически достоверно, хотя я всё понимаю, конечно.
Рассуждения Дробышевского см. тут: http://antropogenez.ru/article/493/
Мои - в двухтомнике.
По-моему, перелом в динамике все-таки слишком внезапный, чтобы отмахиваться. Ничто как бы не предвещало. Рос-рос мозг у наших предков два миллиона лет, рост не замедлялся даже, и вдруг.
По-моему, вытеснение неандертальцев и "верхнепалеолитическая революция" - события, совпадающие во времени с переломом - вряд ли могут не иметь к нему никакого отношения.
А вы как думаете?

[identity profile] neboraka.livejournal.com 2013-02-24 11:45 am (UTC)(link)
Позвольте полюбытствовать, что за двухтомник?

И, если будет время - конкретно по эволюцию гоминид хорошие книги-обзоры какие посоветуете? Читал в основном Маркова.

[identity profile] neboraka.livejournal.com 2013-02-24 11:48 am (UTC)(link)
Плюс еще вопрос. Сейчас популярно политкорректно писать, что от размера мозга интеллект не зависит - и сразу по примерчику того, что есть гении с малым размером мозга, а есть - с большим. Разумеется, такой "анализ" фигня, нужна статистика. Подобная статистика существует? Скажем, австралийские аборигены - проходят ли они какие-то тесты хуже, чем другие, даже если с детства воспитаны в другой среде?

цивилизационное

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-02-24 12:17 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] _glav_ сослался на вашу запись в записи «цивилизационное (http://users.livejournal.com/_glav_/298402.html)» в контексте: [...] (по ссылке отсюда [...]

О, как)

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-02-24 01:35 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] qwerty765 сослался на вашу запись в записи «О, как) (http://qwerty765.livejournal.com/2516521.html)» в контексте: [...] дополнение к предыдущему посту [...]

[identity profile] muh2.livejournal.com 2013-02-24 02:19 pm (UTC)(link)
Боже мой, боже мой. С какими данными приходится работать людям! Если бы хоть погрешности у точек были ивестны...Качает ссохшейся головой, уходит роскошествовать.
Edited 2013-02-24 14:20 (UTC)

[identity profile] zergila.livejournal.com 2013-02-24 02:49 pm (UTC)(link)
С. В. Савельев объясняет это искусственным отбором внутри человеческих популяций. Самые приспосабливаемые (посредственности, которые легко подчиняются правилам социума) оставались внутри сообщества на протяжении десятков тысяч лет, а самые умные и асоциальные изгонялись. Возможно, это и есть ответ на вопрос.

Рост мозга гоминид

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-02-24 07:01 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] ljrate сослался на вашу запись в записи «Рост мозга гоминид (http://ljrate-ru.livejournal.com/1201670.html)» в контексте: [...] на Ljrate.ru Оригинал записи [...]

[identity profile] dims12.livejournal.com 2013-02-24 07:26 pm (UTC)(link)
Я не понимаю, а если из середины взять участок длиной 35 тысяч лет, там что, тоже будет заметен тот же самый рост? Я так думаю, что нет.

Если мы наблюдаем процесс длительностью 2000000 лет, то на отрезке в 35000 лет вполне могут быть видны флуктуации параметра, как на финансовых графиках



Рост мозга гоминид

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-02-24 08:04 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] eredraug сослался на вашу запись в записи «Рост мозга гоминид (http://apokrif93.livejournal.com/13406842.html)» в контексте: [...] ник сообщения [...]

[identity profile] stelazin.livejournal.com 2013-02-25 08:13 am (UTC)(link)
"Удивительно упорное, непрекращающееся двухмиллионолетнее разрастание крайне дорогостоящего, энергоемкого органа."
А он точно такой уж дорогостоящий? Энергетическая дороговизна мозга в обслуживании,- общее утверждение, но если задуматься, это не кажется таким уж очевидным. Да, разумеется, в относительных величинах это самая энергоемкая ткань организма, тут предмета для спора нет. 20% от всего потребляемого кислорода. Но у нас вроде как никогда не было проблем с атмосферным кислородом, этого добра навалом (тьфу-тьфу-тьфу, конечно :) ). А куда кислород идет? Аэробный гликолиз. Активность гексокиназы мозга в 20 выше, чем в других тканях. Непрерывный вход - 5мг глюкозы на 100г нервной ткани в минуту, практически не зависит от функциональной активности мозга. Пропускная способность ГЭБ - 1600 нмоль/мин/г. Да, ни одна другая ткань столько не жрет. Но. У нас-то ее всего полтора кило. И в переводе на суточный рацион потребности мозга уже не кажутся столь внушительными. Это 100-120 грамм глюкозы (на нынешние усредненные 1400 кубов). То есть 350-400 ккал. Таким образом, удвоение объема мозга относительно ранних архантропов потребовало всего дополнительные 50-60грамм глюкозы в сутки. Найти еще полсотни грамм глюкозы в день,- не выглядит такой уж сложной задачей. Учитывая, что наш суточный рацион 2500-3000ккал, а у неандеров, если верить моделям, 4500-5000ккал базовый и разгонялся до 7000ккал на пиках активности.
Таким образом, мне представляется, - ключевым узким местом является не дороговизна в содержании, а сложность в обслуживании. Нервная ткань- самая нетерпимая к отказу. Самая высокая чувствительность к гипогликемии. Самая высокая чувствительность к гипооксидации. То есть проблема не в том, что жрет много, проблема в том, что жрет непрерывно. И обеспечить стабильность и бесперебойность энергопотребления мозга- задача гораздо менее тривиальная, чем обеспечить 10ти или даже 20ти процентную прибавку калорийности суточного рациона организма. То есть, иными словами, это задача скорее не про доступ к ресурсу, но из области функциональной логистики.
И из этой позиции, мне кажется, многие вопросы снимаются.
Edited 2013-02-25 08:14 (UTC)

[identity profile] alexey goldin (from livejournal.com) 2013-02-25 08:20 pm (UTC)(link)
Я вот подумал: есть интересное наблюдение Моравека (https://en.wikipedia.org/wiki/Moravec's_paradox , https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%BA%D1%81_%D0%9C%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%B0 ).

Инстинктивные процессы, вроде бросить банан в другую обезьяну или ударить по мячу, требуют намного более сложных вычислений чем доказательства теорем. Может, снизилась необходимость бросаться бананами за счет повышения способности к более простым операциям, вроде абстрактных размышлений?

[identity profile] wolf-kitses.livejournal.com 2013-02-26 05:42 pm (UTC)(link)
Я думаю, тут как раз изображён переломный момент, связанный с появлением эволюционного новшества, типа того, что описывает Лоренц в "Оборотной стороне зеркала" под наименованием фульгурации
"Философы-теисты и мистики средневековья ввели для акта сотворения нового выражение "Fulguratio", что означает вспышку молнии. Несомненно, они хотели выразить этим непосредственное воздействие свыше, исходящее от Бога. По этимологической случайности — если не вследствие более глубоких неожиданных связей — этот термин гораздо лучше приведенных выше выражений описывает процесс вступления-в-существование чего-то прежде не бывшего. Для естествоиспытателя Зевсов перун — такая же электрическая искра, как и всякая другая, и если мы замечаем искру, проскочившую в неожиданном месте системы, то первое, что нам приходит на ум, это короткое замыкание — вновь возникшая связь.
Когда, например, совместно включаются две независимые системы, как это изображено на приведенной рядом простой электрической модели, заимствованной из книги Бернгарда Гассенштейна, то при этом внезапно возникают совершенно новые системные свойства, ранее не существовавшие даже в зачаточном виде. Это и есть глубокое содержание мистически звучащего, но вполне справедливого принципа гештальтпсихологии: "Целое больше своих частей".
Особый случай возникновения новых системных свойств (ряд примеров которого нам еще встретится в дальнейшем) состоит в следующем. В последовательности подсистем, соединенных друг с другом в линейную цепь, где каждая подсистема причинно воздействует на следующую, так что первая может быть только причиной действия, а последняя функционирует только как действие, возникает новая причинная связь, с помощью которой· именно эта последняя система приобретает влияние на первую; вследствие этого причинная цепь замыкается, превращаясь в круг. С примерами таких замкнутых цепей, а именно цепей с положительной обратной связью, мы уже познакомились при рассмотрении способов получения энергии и информации. Не менее важное значение имеют круговые процессы с отрицательной обратной связью; но, поскольку они относятся к механизмам получения информации, я займусь ими подробнее в соответствующем разделе. Здесь же достаточно указать следующее. Когда в круг причинных связей встроен в некотором месте "знак минус" и тем самым действие процесса уменьшается в этом месте цепи тем больше, чем сильнее действие в предыдущем звене, то отсюда возникает эффект регулирования. Например, чем выше уровень жидкости в резервуаре карбюратора или в туалетном бачке, тем выше поджимается поплавок, запирая тем самым дальнейший приток жидкости. Следствием этого процесса является постоянство уровня жидкости.
Кибернетика и теория систем, объяснив внезапное возникновение новых системных свойств и новых функций, устранили неприятную видимость, будто в таких случаях происходят чудеса. Нет совершенно ничего сверхъестественного в том, что линейная причинная цепь замыкается в круг и тем самым возникает система, отличающаяся от всех предыдущих вовсе не степенью ее свойств, а принципиально. "Fulguratio" этого рода может быть единственным по значению, в самом подлинном смысле слова эпохальным событием в эволюции.
+ http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Psihol/loren4/02_clip_image001.jpg
http://www.gumer.info/bibliotek_Buks/Psihol/loren4/02.php
Т.е. пока шло становление "человеческого мозга", приспособляющегося к той (одновременно создающейся) когнитивной нише, о которой писала С.А.Бурлак, большая эффективность работы органа требовала большей массы и пр., "брали числом".
А когда этот орган оказался вполне сформирован, зависимость разом сменилось на противоположную - и большая эффективность стала связана с некоторой миниатюризацией "устройства", как в компах.
P.S. Для демонстрации прерывистого равновесия, мне кажется, на этом графике недостаточно разрешение и мало экземпляров. Ведь, если не ошибаюсь, когда это показывалось на моллюсках в периодически пересыхающих озёрах, там экземпляров и последовательности отложения
хватало аж для популяционных трендов, почему и было видно всё чётко.

[identity profile] dritte-mal.livejournal.com 2013-03-01 11:19 am (UTC)(link)
Вы последним рисунком троллите, да? Там же ничего не видно.

Сверхзвуковой порог эволюции

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-03-05 12:00 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] vls_smolich сослался на вашу запись в записи «Сверхзвуковой порог эволюции (http://vls-smolich.livejournal.com/74964.html)» в контексте: [...] Климат и объем мозга http://macroevolution.livejournal.com/114172.html [...]

Пост хороший

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-03-07 07:01 am (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] laiska сослался на вашу запись в записи «Пост хороший (http://laiska.livejournal.com/932955.html)» в контексте: [...] кажется, тенденция есть. http://macroevolution.livejournal.com/114172.html?thread=6726908#t6726908 [...]

Антропологическое: Объем мозга у гоминид во времени

[identity profile] livejournal.livejournal.com 2013-03-16 08:39 pm (UTC)(link)
Пользователь [livejournal.com profile] kroopkin сослался на вашу запись в записи «Антропологическое: Объем мозга у гоминид во времени (http://kroopkin.livejournal.com/315675.html)» в контексте: [...] привел хорошие данные по объему мозга у гоминид во времени [...]

[identity profile] mryam.livejournal.com 2013-04-18 03:31 pm (UTC)(link)
Учитывая практикуемое в опасных случаях кесарево, есть статистика увеличения объма мозга у детей (в развитых странах)? Если проблема в физиологии?

[identity profile] gruditusee62.livejournal.com 2014-01-07 01:17 am (UTC)(link)
Должен признать, автор грамотно накреативил!

[identity profile] secondary-tea.livejournal.com 2014-11-04 07:52 pm (UTC)(link)
Моё мнение, что точке перелома соответствует развитие сложного языка, способного выражать абстрактные понятия. Когда стало можно быстро получить знания от товарищей, а не доходить до всего своим умом.

Page 3 of 3