Рост мозга гоминид
Feb. 23rd, 2013 07:13 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
macroevolutionПара 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:
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.
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.
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?
1. Все гоминиды, кроме детей и двух древнейших черепов (тумая и арди, они были бы далеко-о слева): 3,5 млн л.н. - современность:
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.
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.
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]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2013-02-24 03:43 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 04:44 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 05:26 pm (UTC)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.
no subject
Date: 2013-02-24 05:32 pm (UTC)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?
no subject
Date: 2013-02-24 05:41 pm (UTC)К тому же отдельные индивидуумы имеют мозг 2000, и физиология в норме.
no subject
Date: 2013-02-24 05:48 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 05:52 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 05:54 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 05:58 pm (UTC)Рост мозга гоминид
Date: 2013-02-24 07:01 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 07:04 pm (UTC)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).
no subject
Date: 2013-02-24 07:08 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 07:12 pm (UTC)И мне тоже очень хочется :)
no subject
Date: 2013-02-24 07:26 pm (UTC)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
Date: 2013-02-24 08:04 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 08:29 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-24 10:50 pm (UTC)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" :)
no subject
Date: 2013-02-24 11:39 pm (UTC)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.
no subject
Date: 2013-02-25 08:13 am (UTC)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.
no subject
Date: 2013-02-25 10:13 am (UTC)(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
no subject
Date: 2013-02-25 01:31 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-25 02:21 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-25 08:20 pm (UTC)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?
no subject
Date: 2013-02-25 08:28 pm (UTC)no subject
Date: 2013-02-25 08:33 pm (UTC)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).