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] vasionok.livejournal.com 2013-02-24 03:43 pm (UTC)(link)
Вот мне тоже так кажется. Сравнивать поведение временного ряда - будь это погода, котировки акций, или размер мозга - на двух столь разных масштабах (разница ~100x) весьма бессмысленно. На разных масштабах процесс легко может демонстрировать разную структуру.

[identity profile] suq-madiq.livejournal.com 2013-02-24 04:44 pm (UTC)(link)
Доместикация 20 тыс. лет назад?

[identity profile] askondrashov.livejournal.com 2013-02-24 05:26 pm (UTC)(link)
Здесь-то и вопрос! Вроде бы возраст A. sediba удалось определить очень точно - и седибоведы говорят, что все более древние Хомо - сомнительны. Я, не будучи палеоантропологом, своей точки зрения не имею. Вы верите в эту датировку рудольфензиса?

http://www.sciencemag.org/content/333/6048/1421

Australopithecus sediba at 1.977 Ma and Implications for the Origins of the Genus Homo

Newly exposed cave sediments at the Malapa site include a flowstone layer capping the sedimentary unit containing the Australopithecus sediba fossils. Uranium-lead dating of the flowstone, combined with paleomagnetic and stratigraphic analysis of the flowstone and underlying sediments, provides a tightly constrained date of 1.977 ± 0.002 million years ago (Ma) for these fossils. This refined dating suggests that Au. sediba from Malapa predates the earliest uncontested evidence for Homo in Africa.

[identity profile] chieffff.livejournal.com 2013-02-24 05:32 pm (UTC)(link)
"Вы верите в эту датировку рудольфензиса?"

Ну, мне, не будучи специалистом по датированию, верить в нее не меньше оснований, чем в датировку седибы. Вот об этой датировке, статья 2012 г.:

McDougall, I. et al. New single crystal 40Ar/39Ar ages improve time scale for deposition of the Omo Group, Omo–Turkana Basin, East Africa. J. Geol. Soc. Lond. 169, 213–226 (2012)

В конце концов, так ли уж принципиально - начал мозг расти чуть позже или чуть раньше 2х миллионов лет назад?
Edited 2013-02-24 17:33 (UTC)

[identity profile] fangorn-y.livejournal.com 2013-02-24 05:41 pm (UTC)(link)
"Замедление"-то объяснить можно. "Отскок" труднообъясним.
К тому же отдельные индивидуумы имеют мозг 2000, и физиология в норме.

[identity profile] askondrashov.livejournal.com 2013-02-24 05:48 pm (UTC)(link)
Принципиально - был ли кладогенез! Если рудольфензис старше 1.977 - то, как ни крути, по Африке одновременно гуляли хомо (наши прямые предки видимо) и седибы (которые решили нами не становиться - и в конце концов вымерли). И мне в это поверить трудно - хотя кто ж его знает. Если верить всему, что пишут - то 1.8 миллионов лет назад вокруг оз. Туркана друг за другом гонялись хабилисы, рудольфензисы, эргастеры и эректусы - и никак друг с другом не скрещивались. Вот в это я уж точно не верю.

[identity profile] chieffff.livejournal.com 2013-02-24 05:52 pm (UTC)(link)
Скрещивались или не скрещивались - мы не знаем. И кто из хомо наш прямой предок - тоже гадательно. В частности, из Восточной он или из Южной Африки. А седибу ведь были голоса в хомо записать. Главным образом из-за маленького мозга не вписался.

[identity profile] askondrashov.livejournal.com 2013-02-24 05:54 pm (UTC)(link)
Может и так - но чтобы сосуществовали ребята с мозгами 420 и больше 700 должна быть практически полная репродуктивная изоляция (презиготическая - ясно, что постзиготически все было бы ОК). А для этого нужна какая-нибудь жесткая религия... Хотя хрен его знает - была же изоляция от парантропов - вроде бы здесь нет сомнений. Но парантропы и правда были тупые, большезубые и противные - и жрали хрен знает что.

[identity profile] askondrashov.livejournal.com 2013-02-24 05:58 pm (UTC)(link)
Не важно, куда ее записать. Важно, жили ли синхронно с ней твари с мозгом больше 700. Если жили (что неизбежно, коли рудольфензис старше 1.977) - то был кладогенез! И я в него не готов верить, пока не ткнут носом в неопровержимые данные. Хотя, конечно, так было бы интереснее - действительно, возник бы вопрос, от какой из нескольких линий мы произошли.

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] chieffff.livejournal.com 2013-02-24 07:04 pm (UTC)(link)
Рудольфенсис, всё-таки, видимо старше 1.977 млн. л.. Аргументы - см. по ссылке выше. А почему бы и нет? 1,8 млн. лет назад эргастеры уже сидели в Грузии.

Другое дело, что большой мозг не делает рудольфенсиса автоматически предком человека. Увеличение мозга, судя по всему, шло в нескольких линиях параллельно (в частности, у упомянутых парантропов).

[identity profile] askondrashov.livejournal.com 2013-02-24 07:08 pm (UTC)(link)
Про предков сапиенса - согласен, но да и фиг бы с ними. Просто вырисовывается отличная дихотомия. Если рудолфенсис древнее 1.977 - то был кладогенез. Если нет, и была всего одна линия - то менее чем за 200 лет седиба породила грузинского эргастера или как там его назвать - с мозгом в полтора раза больше. И то и другое - совершенно нетривиально - и хочется знать, что правда, а о чем можно забыть.

[identity profile] chieffff.livejournal.com 2013-02-24 07:12 pm (UTC)(link)
"И то и другое - совершенно нетривиально - и хочется знать, что правда, а о чем можно забыть."

И мне тоже очень хочется :)

[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] am-tiger-a.livejournal.com 2013-02-24 08:29 pm (UTC)(link)
Что Вас так удивило? Или по-вашему в процессе, названном «верхнепалеолитическая революция» ничего, связанного с изменением качества жизни, не произошло?

[identity profile] jora0.livejournal.com 2013-02-24 10:50 pm (UTC)(link)
У Розова есть статья --- "хомоэволюция. Битва с дураками". Там высказывается мысль, что уменьшение мозга связано с групповым отбором следующим образом: если в некой популяции все умные (а заодно здоровые, сильные и вынослиыве) --- они могут выживать небольшими группами, или вообще поодиночке (кстати, сибирские охотники с большим мозгом так и жили). Если же популяция состоит из хилых и глупых особей --- они. чтобы выжить, обязаны сбиться в стаю. Ну, а при вооружённом столкновении понятно, что всё решит многократный численный перевес.

Сам Розов ссылается на некую книгу Каспара Т. Бруэра «Скольжение» (Skidding, 1974), но я эту книгу найти не смог, подозреваю, что она выпущена в издании "Новая космогония" :)

[identity profile] konevin.livejournal.com 2013-02-24 11:39 pm (UTC)(link)
Объём даже мышцы ни о чём не говорит.Мало того что она меняется от тренировок так ещё и различны по рождению,к примеру уникальный велогонщик Эдди Меркс имел не веретенообразное строение а более ступенчатое,что давало большее число рабочих волокон в том же объёме.
Про мозг-структура его не менялась,только эволюционировала да хорошела,а вот что касаемо самих солдат этой огромной армии,нейронов,они по мере использования научились МИЕЛИНИЗИРУЮТСЯ что повышает скорость процессора в 100 раз(это реально крутое достижение эволюции).К примеру основные моторные нейроны все по рождению миелинизированы-практика эволюции доказала их абсолютную значимость.С мозгом так-ещё до рождения число нейронов значительно больше чем в момент рождения-нейроны начинают борьбу за существование по время утробного периода,когда ребёнок начинает двигаться-ведь им надо утрястись всеми отделами.Вся сырая структура как бы грубо утрясается перед отладкой.После рождения всё что не используется-тот час выбрасывается,то что используется-меняет КАЧЕСТВО(характерная черта многих гениев-их "звери" родители которые нагружали их мозг не по детски,особенно в самый ранний,дико пластичный период развития мозга).Но способность миэлинировать тоже эволюционировала и как видите скорее,в сторону уменьшения объёма такого энергозатратного органа.Про интеллект -его столько разновидностей и все они неизменно отражены в самой физической структуре мозга.

[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] mustafa-turban.livejournal.com 2013-02-25 10:13 am (UTC)(link)
Очевидное слабое место этой теории - мы не наблюдаем разгуливающих по улицам горилл и шимпанзе с бочкообразными головами.

(Вообще-то наблюдаем, и во многих местах, но наши гориллы обычно в спортивной форме, часто неплохо сложены, и некоторые даже к членораздельной речи способны )) )

Кроме того общеизвестно, что разброс такого параметра как вес мозга у современного человека - 1 к 2. От 1-го кило до двух кило, что уже сводит эту теорию почти что к схоластике.

И есть еще явление - животные в изолированных ареалах мельчают, на каких-то островах нашли карликовых мамонтов, размером с корову.

Так же маленьких людей нашли , не хомосапиенсов на острове в Индонезии. Предположу что 20К-30К лет в изолированном месте достаточно для измельчания и вырождения. То что нет гномиков-аборигенов на островах означает лишь то что этим сообществам не более 2000-3000 лет

Короче - механизм "измельчания" вида скорее всего есть, но "включается" он по иным причинам.
Кактотак

[identity profile] Илья xromov (from livejournal.com) 2013-02-25 01:31 pm (UTC)(link)
Вот так стаи сапиенсов истребили могучих одиночек йети

[identity profile] fandaal.livejournal.com 2013-02-25 02:21 pm (UTC)(link)
объем мозга вполне коррелирует с IQ

[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] macroevolution.livejournal.com 2013-02-25 08:28 pm (UTC)(link)
Спасибо, весьма интересно.

[identity profile] macroevolution.livejournal.com 2013-02-25 08:33 pm (UTC)(link)
Спасибо за ценную инфу.
Можно уточнить: какие вопросы этим снимаются? Мысль, конечно, очень интересная, но мозг начал увеличиваться, когда климат стал суше и австралопитеки осваивали саванну, где со стабильностью и бесперебойностью как раз были большие проблемы (у горилл, питающихся листьями и плодами в лесу, с бесперебойностью все в порядке).

Page 8 of 9