Марк Мосевицкий - Распространненость жизни и уникальность разума?

Массированная атака человеческого разума на фундаментальные проблемы происхождения и дальнейшей эволюции Вселенной началась около 100 лет тому назад. Как мы только что убедились, эти проблемы имеют не только познавательный интерес. Настанет время, когда от их решения будет зависеть судьба человечества. Однако в настоящее время не только в прогнозах о будущем Солнца и Земли, но и о судьбе самой Вселенной больше предположений, иногда диаметрально противоположных, чем твердо установленных истин. Напомним об уже долго дискутируемом вопросе, будет ли Вселенная бесконечно расширяться или через какой-то период времени расширение Вселенной сменится ее сжатием.

Перед человечеством, которое волей-неволей как “старший брат” вынуждено принять на себя заботу о сохранении жизни на Земле, уже стоят трудно разрешимые задачи (например, защита от крупных тел из космоса), к которым будут добавляться новые, несравненно более сложные. В основном они также связаны с космосом. Именно имея в виду перспективу очень длительного существования человечества и необходимость в связи с этим проявить готовность к решению задач поистине вселенского масштаба, целесообразно поставить вопрос: достаточны ли интеллектуальные возможности людей для решения проблем, которые уже стоят перед человечеством, и проблем, которые возникнут в будущем. При негативном или неубедительном ответе на этот вопрос проблема направленных изменений интеллекта современного человека представит очевидный интерес.

Космофизика рассматривается как наиболее увлекательная и, вместе с тем, сложная область современной науки. Именно поэтому в решении задач, связанных с космосом, с самого начала участвовали выдающиеся математики и физики Максвелл, Лоренц, Эйнштейн, Пуанкаре. Теория относительности Эйнштейна венчает их усилия. Она же дала, по крайней мере, формальное решение проблемы перемещения на сверхдальние расстояния и возвращения назад: при движении со скоростью, приближающейся к скорости света, ход времени для путешественников замедляется (парадокс близнецов). Следующим шагом в раскрытии тайн мироздания, по замыслам Эйнштейна, должна была стать общая теория поля, включающая описание гравитации. Решению этой задачи Эйнштейн посвятил более 30-ти лет, но окончательное решение не пришло. Его нет и по сей день, хотя к работе подключились многие выдающиеся физики-теоретики. Есть и другие задачи в космологии и других областях физики, а также в математике, вполне корректно поставленные, но, несмотря на прилагаемые многими талантливыми учеными усилия, не поддающиеся решению. С накоплением экспериментальных данных будут возникать новые еще более сложные вопросы. От их своевременного решения будет зависеть, насколько оперативно человечество сможет реагировать на опасные ситуации, возникающие на самой Земле и в окружающем космосе, и, соответственно, как долго оно будет существовать.

Спецификой эволюции рода Homo от самых ранних форм до появления современного человека был рост объема черепной коробки и, соответственно, увеличение головного мозга. Был ли фактором отбора именно рост объема головного мозга или некий сцепленный признак, в настоящее время неизвестно. Объем мозга современного человека (в среднем, 1350 см3) в три раза больше мозга шимпанзе и ранних гоминин. Увеличение размеров мозга происходило, главным образом, за счет коры больших полушарий (новая кора), несущей ответственность за познавательные функции (Molnar, 2006).

Полная расшифровка вслед за геномом человека также генома шимпанзе позволила осуществить их прямое сопоставление. Общее различие по нуклеотидному составу составляет 1.2 % (Cheng Z. et al., 2005). Казалось бы, это различие незначительно. Однако в абсолютном исчислении оба генома отличаются на 35 млн нуклеотидов. Насчитано около 5 млн различий типа делеций и вставок в общих генах. У человека обнаружены гены, отсутствующие у шимпанзе (Britten, 2002; Frazer et al., 2003; Locke et al., 2003; Kehrer-Sawatzki H. and Cooper D.N., 2007). Существенно, что темп мутирования генов не одинаков и основное число мутаций, различающих человека и шимпанзе, сосредоточено в сравнительно небольшом числе генов (Ellegren, 2005; Arbiza et al., 2006).

По вопросу, какие именно гены претерпели позитивную селекцию в ходе эволюции гоминин пока нет единого мнения. С одной стороны, было показано, что у шимпанзе в большей степени претерпели изменения гены, ответственные за иммунитет, а у человека – гены, экспрессируемые, в основном, в мозге (Yu, et al., 2006). И это, казалось бы, логично. Однако в другом исследовании преимущественное изменение у человека генов, функционирующих в нервной системе, не установлено (Shi et al., 2006). Очевидно, что главные открытия еще впереди.

Недавно при сопоставлении геномов шимпанзе и человека был обнаружен участок (HAR1), претерпевший особенно сильный мутагенез в ходе эволюции от шимпанзе к человеку. Дальнейшими исследованиями было установлено, что “горячий” участок принадлежит новому гену, названному HAR1F. Ген HAR1F является РНК-геном: по нему синтезируется РНК, не являющаяся матрицей для образования белка. Этот ген активирован только в определенной группе нейронов, локализованных в коре головного мозга, причем, на короткий срок от 7-й до 19-й недели внутриутробного развития (Pollard et al., 2006a,b). Обнаружены и другие, возможно, значимые различия между геномами шимпанзе и человека (см. Li and Saunders, 2005).

У современных людей общее число обнаруженных различий в генетическом аппарате (генетический полиморфизм) около 10 млн (Goldstein and Cavalleri, 2005), хотя все люди принадлежат одному виду. С точки зрения физиологии многие из внутривидовых мутаций относятся к категории нейтральных, не вносящих заметных изменений в метаболизм. Некоторые мутации не только сохраняются, но и распространяются в региональных популяциях, обнаруживая позитивную селекцию. Более того, недавно было показано, что такая селекция (адаптивная эволюция) в течение последних 40 тыс. лет происходила в ускоренном темпе (Hawks et al., 2007). Однако установленные до настоящего времени у людей случаи генетического полиморфизма, обнаружившие признаки позитивной селекции, не связаны с увеличением размеров мозга и (или) повышением интеллекта (Sabeti et al., 2007).

Необходимо отметить, что у разных индивидуумов размер мозга может отличаться на 20–30 % от среднего в ту или иную сторону. Встает очевидный вопрос, в какой мере интеллектуальные возможности современного человека определяются размерами его мозга. Умеренная корреляция действительно обнаружена (McDaniel, 2005). Однако обязательная связь между объемом мозга и интеллектом отсутствует (см. Shaw et al., 2006). Достаточно упомянуть, что мозг выдающегося писателя и интеллектуала лауреата Нобелевской премии Анатоля Франса имел объем 1000 см3. Это совсем близко к объему мозга Homo erectus. Недавние открытия на индонезийском острове Флорес продемонстрировали, что эволюция, вообще, могла развиваться исключительно по пути усложнения организации мозга при сохранении или даже уменьшении его размеров. Были обнаружены костные останки, в том числе хорошо сохранившиеся скелеты живших 90–12 тыс. лет тому назад миниатюрных людей: рост взрослых особей не превышал 1 м. В отличие от современных пигмеев, обладающих при малом росте нормальным для современного человека размером мозга, флоресский человек имел череп размером с грейпфрут. Объем его мозга (380 см3) соответствовал объему мозга шимпанзе и ранних гоминин (Brown et al., 2004; Morwood et al., 2004, 2005). И при этом он создавал орудия, которые были даже более совершенны, чем орудия его современников, принадлежавших виду Homo sapiens (Brumm et al., 2006). Флоресский человек выделен в самостоятельный вид Homo floresiensis (Argue et al., 2006). Считается, что он произошел от Homo erectus, впервые появившегося на Индонезийских островах около 1 млн лет тому назад (Morwood et al., 2004; Larson et al., 2007). Об этом, в частности, говорит похожее строение кисти у этих видов (Tocheri et al., 2007). В данном случае эволюция шла в сторону миниатюризации, в том числе мозга, при одновременном повышении интеллекта. Некоторые исследователи полагают, однако, что само существование Homo floresiensis как самостоятельного вида требует дополнительных доказательств. Главное возражение состоит в том, что обнаруженные останки принадлежат людям современного типа, страдавшим микроцефалией (Martin et al., 2006). Дискуссия по этому вопросу продолжается (Conroy and Smith, 2007), однако аргументы в пользу самостоятельности вида Homo floresiensis представляются убедительными (Lahr and Foley, 2004; Falk et al., 2007; Tocheri et al., 2007). Трансформация Homo erectus, не уступавшего в росте современному человеку и обладавшего лишь на треть меньшим мозгом, в значительно более сообразительного карлика с размером мозга почти как у шимпанзе, еще раз демонстрирует непредсказуемость эволюционного процесса.