Откуда в нейронах беремся эти самые мы?

Александр Владимирович Марков

Зав. кафедрой биологической эволюции биологического факультета МГУ, д.б.н.

- Как случилось, что Вы вплотную занялись популяризацией  науки?
Я расскажу, как это было на самом деле, хотя может быть и не совсем политкорректно. В конце 90-х годов зарплаты научных сотрудников были такими, что я уже семью прокормить не мог. Поэтому мы с американскими коллегами организовали некую биоинформационную компанию, стартап такой. Я был директором российской группы, которая это всё делала. Мы составляли  базы данных по генетике человека и т.д. Два года я занимался этой ерундой. Очень мне это не понравилось, намучался. В итоге я оттуда ушел, и мне была нужна некоторая передышка.

Стал я лазить по интернету. Интернет тогда еще не очень давно появился. И тут я с огромным удивлением обнаружил, что на свете есть креационисты. Это был для меня шок, вообще: откуда в наше время такая дикость? И первая мысль у меня была такая, что эти ребята просто ничего не знают, им надо объяснить, дай-ка я этим займусь. Вот тогда я и сделал сайт «Проблемы эволюции». Через несколько лет пришло осознание, что убедить креационистов в чем-то невозможно, они не слушают аргументов. И аргументы их по большому счету не интересуют. Но эта деятельность популяризаторская меня затянула, а мой сайт заметили. Сначала сотрудники «Радио Свобода» пригласили меня делать передачи, потом появился сайт «Элементы», так и пошло.
Получается, что последнее время я всё больше занимаюсь популяризацией, всё меньше наукой, к сожалению. А может быть, не к сожалению. Ведь кто-то должен этим заниматься!

- Ваша будущая книга, об эволюции человека – расскажите о ней…

Знаете, я на самом деле, ничего особо оригинального писать не собираюсь. Последние открытия в области изучения эволюции человека. И наверное, будет акцент на всякие психологические вещи. Эволюционная психология и генетика.

- Какие наиболее важные открытия в области изучения эволюции человека сделаны за последние 10 лет?

Столько всего было сделано за 10 лет, что с ума сойдешь. Первое, что приходит в голову – прочтение генома человека, шимпанзе и макаки резуса. То, что позволило сравнивать наследственную информацию, и это конечно потенциально кладезь ценнейших сведений об эволюции. Еще геном неандертальца почти что прочли. Так что можно уже на генетическом уровне смотреть, что же изменилось, на какие гены действовал отбор. Это великая вещь.
Потом, по части находок антропологических - оррорин и Тумай. Хомо флоресиенсис. «Дочка Люси». Ардипитека нашли раньше, но подробно описали совсем недавно. «Грузинский человек» из Дманиси.
Если вспомнить что-нибудь оригинальное, то мне кажется важный источник знаний по эволюции человека открывается с появлением неинвазивных средств исследования мозга – МРТ, ПЭТ и т.п. Это позволяет смотреть, что происходит с мозгом человека (или обезьяны), когда хозяин этого мозга занимается каким-то делом, думает о чем-то, видит что-то. Вот тут колоссальные возможности. Только что вышла публикация об оригинальном исследовании: некие испытуемые учатся делать орудия, олдувайские, ашельские, и пытаются понять как древние люди это делали. В течение этого процесса при помощи  ПЭТ исследователи наблюдают, что происходит в мозгу у этих испытуемых, и определяют, в частности: какие области мозга НЕ работают при изготовлении олдувайских орудий, но задействованы при изготовлении ашельских. (см. подробней на "Элементах").

Участки мозга, в которых при помощи позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) была зарегистрирована повышенная активность в процессе изготовления олдувайских (вверху) и ашельских (внизу) орудий. LH — левое полушарие, RH — правое полушарие, PMv — вентральная премоторная кора, SMG — надкраевая извилина, BA 45 — поле Бродмана 45.
Источник: Aldo Faisal, Dietrich Stout, Jan Apel, Bruce Bradley. The Manipulative Complexity of Lower Paleolithic Stone Toolmaking // PLoS ONE. 2010. 5(11): e13718.
Популярное переложение: Элементы.РУ

Полагают, что это и есть эволюционные новшества?

Да, возможно. У них очень интересные результаты. Получилось что как раз те области, которые типичны для позднеашельских орудий, пересекаются с зоной Брока, речевой.  По мнению авторов, это  косвенно подтверждает идею, что развитие орудийной деятельности способствовало развитию тех нейронных субстратов, которые потом оказались полезны для развития речи.

При этом интересно, что при изготовлении ашельских орудий  в правом полушарии активируется поле Бродмана 45, которое фактически у человека занимается контекстами и интонациями (в то время как симметричные области, находящиеся в левом полушарии, отвечают за произнесение отдельных звуков).

На каких направлениях стоит ждать в ближайшее время прорывов, новых открытий?

Мне кажется, если говорить о прорывах – то ждать их в первую очередь следует в области нейробиологии, изучения работы мозга. Это направление развивается со страшной скоростью и дает всё больше интересных результатов. Когда мы наконец поймем, в деталях, как устроен мозг, и как устроено сознание – как работает наше мышление, и то же самое сможем узнать про шимпанзе, то ответ на вопрос: как развивался человеческий разум, будет получить гораздо легче. Здесь пока много непонятного. Самый сложный  вопрос: каким образом мозг производит нас самих, где возникает «Я»? Мы прекрасно знаем, что если вот эти нейроны выделяют энкефалин, то мы испытываем удовольствие. Но откуда беремся эти самые мы? Каким образом в нейронах  возникает это «самоощущающееся существо»?…Понятно, что как-то это сделано,  в нейронах. Но как?

Кстати, вы знаете, как смысл у человека в мозгу представлен?  Проводился такой эксперимент. Людям показывали слова из какого-то ограниченного набора, и наблюдали что у них при этом в мозгу происходит. В итоге нашли области в мозгу, соответствующие 3-м смыслам: «жилище», «инструменты», и «еда». Если человеку показывают дом, у него активируется в мозгу область «жилище».  Если показывают автомобиль – то активируется немножко от «жилища», немножко от «инструментов». Если показывают ложку – то зажигается лампочка «инструмент» и «еда». И исследователи научились по томограмме определять, какое слово сейчас показали человеку, т.е. фактически читать мысли, конечно на примитивном уровне, но тем не менее.

А еще есть интересный эксперимент, демонстрирующий, как у нас работает ассоциативное мышление -  часто совершенно не логично. У нас, например, некоторые понятия ассоциируются друг с другом, хотя прямой связи между ними нет. Но эти ассоциации видны и в языке, и в работе мозга. Например, понятия «тяжесть» и «важность» связаны. Это проверяли так: студентов останавливали на улице, давали им какой-то проект и просили оценить его серьезность, важность. Студент при этом должен был держать материалы в руках. Одним студентам давали этот проект в легкой папочке, а другим – тот же проект, но в тяжелой, полутора-килограммовой папке. Так вот, те люди, котроым давали тяжелую папку – достоверно считали этот проект более важным…

Каковы, на Ваш взгляд, эволюционные корни творчества?

Правильный подход на эту тему, по-моему, изложен в книге Миллера «The Mating Mind: How Sexual Choice Shaped the Evolution of Human Nature». Скорее всего, в эволюции творческих способностей играл важную роль половой отбор. Это одна из идей. Для брачных демонстраций нужен интеллект, творческие способности – это хороший индикатор качества генов и т.п.  Кроме того, недавно была высказана идея, что творческие способности, связанные с сочинением сказок, различных историй – важны для отношений между родителями и детьми, поскольку в процессе эволюции у человека удлинился период детства, и усилилась роль обучения детей. Поэтому те родители, котроые более эффективно обучали своих детей – получали адаптивные преимущества.  В конце концов, а что если даже пещерные рисунки, изображения животных сделаны были в дидактических целях?

Древние наглядные пособия?

Да. А что касается красоты, то единственная здравая мысль, которая приходит в голову специалистам по поводу возникновения чувства прекрасного, эстетики – все обращают внимание на симметрию. Какие-то элементы симметрии неразрывно связаны с представлениями о красоте. И тут тоже подходит объяснение через теорию полового отбора, потому что симметричность тела и лица – это хорошее подтверждение качества генов.  Чем у человека больше вредных мутаций – тем он будет более кривой, кособокий и т.д. Может быть, из этого развилось и пристрастие к симметричным объектам.

Что Вы можете сказать по поводу скептического отношения к палеогенетике со стороны некоторых антропологов?

Тут очень сложная ситуация. Совершенно разное отношение на Западе и у нас к этим вещам. В России научное сообщество имеет специфику, главный фактор которой  – исторически долгая и сейчас продолжающаяся частичная изоляция. Отсюда некоторый отрыв от мейнстрима, от пути которым идет мировая наука. Многие специалисты, палеонтологи не хотят считаться с новыми данными молекулярной биологии, потому что эти данные во многом противоречат их традионным взглядам. И очень бы хотелось многим палеонтологам, антропологам, чтобы этих молекулярных данных не было бы вообще. Чтобы они рассосались как-нибудь. И говорят: вот была фенетика. Где она теперь. Была кладистика. И тоже как-то чахнет… Вот теперь в моде эти молекулярные филогении, будем надеяться что они тоже канут в лету. Мне кажется, что эти надежды не оправдаются, молекулярные методы – это очень серьезно.

Дело в том,  что сравнение ДНК это исключительно богатый источник информации о филогении. В конечном счете, на чем основаны все наши построения о путях эволюции? Это сравнительный метод, мы сравниваем какие-то признаки. Традиционно  строили эволюционные деревья на основании морфологических признаков. Но количество этих признаков ограниченное. И если мы видим сходство по 20 признакам и отличия по 3-м признакам – какая часть сходных признаков унаследована от общего предка, а какая часть возникла независимо, параллельно? Традиционно это решалось на основании экспертных оценок. Кладистика попыталась это формализовать, появились разные численные методы. Давайте считать все признаки изначально равными, и просто подсчитаем, для какого дерева получается меньше всего параллелизмов. Можно спорить с такой предпосылкой. Известно что в ходе эволюции параллелизмы – это вещь чрезвычайно распространенная. Поэтому такой постулат, что наиболее вероятно то дерево, где меньше всего параллелизмов, не бесспорен. Но ситуация меняется, когда мы переходим от морфологии к молекулярным признакам. Если мы берем молекулярные признаки, особенно если у нас есть полный геном или сотни прочтенных генов – это уже не десятки, не сотни - это уже многие тысячи полноценных признаков. Это  конкретные позиции в ДНК, нуклеотиды. Каждый нуклеотид – это признак. И здесь закон больших чисел уже не может не работать. Параллельно у двух видов одинаковая форма носа или конечности развиться может, в связи со сходными условиями, сходными направлениями отбора. Но 100 тысяч одинаковых нейтральных мутаций, незначимых нуклеотидных замен, в 3-х позициях кодонов - никак не может появиться. Уровень достоверности становится качественно другим. Поэтому я считаю, что за молекулярными филогенетическими методами будущее.

Сторонники того, что это надо выкинуть на помойку, обречены на поражение. Другой вопрос - насколько достоверны исследования ДНК из ископаемых костей. Трудное это дело – чтение фрагментов геномов. Малое количество ДНК, посмертные изменения, сохраняются крошечные кусочки, загрязенения всякой посторонней ДНК, в том числе самих исследователей. Но методы палеогенетики и сейчас уже достаточно хороши, в хороших лабораториях. Например, в лаборатории Института антропологии им. Макса Планка в Лейпциге. Там это делается на очень серьезном уровне. И существуют десятки независимых способов проверки достоверности.

(См. статью о методах исследования древней ДНК).

Одно из типичных возражений по поводу надежности молекулярной филогении – «у вас  в итоге молекулярные данные всё равно калибруют по палеонтологическим…»

Естественно, для калибровки используется то, что есть – все материалы, которые можно собрать. Я тоже сталкивался с таким отношением. Забавный был случай: палеонтологи на основании анализа морфологических признаков изучали вопрос о родственных связях некоторых семейств животных. Выяснили. Сделали какие-то выводы, по морфологии. Потом западные ученые на основе анализа ДНК проверили родственные связи современных представителей этих групп, и выводы палеонтологов подтвердились. Реакция одного из авторов работы, палеонтолога, была примерно такой: «Ну и зачем тогда нужны эти генетические исследования. Мы и так всё правильно сделали». При том, что когда результаты получаются разными, палеонтологи говорят: «Ну и ерунда эти молекулярные методы, они неправильный результат дали». Это логика халифа, который отдал приказ сжечь Александрийскую библиотеку: если книги не противоречат Корану – они бесполезны. Если противоречат – в огонь их!

Конечно, разброс бывает немалый, оценки расхождения ветвей даются с большим допуском, но чем больше данных, тем этот допуск постепенно будет всё меньше и меньше, точность и надежность все больше и больше.

Да, неочевидно с какой скоростью накапливаются мутации. С одной стороны, вроде бы если речь идет о нейтральных мутациях, все и должно идти нейтрально, т.е. происходят случайные колебания частот гаплотипов, это можно посчитать. Но с другой стороны выясняется, что у людей вытеснение одних гаплотипов другими может происходить значительно быстрей, чем предполагается по нейтральной теории… Потому что сами мутации может быть и нейтральные, а вот принадлежность человека к тому или иному клану может быть совсем не нейтральной. И уже в силу социальных причин потомки одной прародительницы могут быть быстрей вытеснены потомками другой, не потому что у них ДНК хуже, а потому что этот клан занял более высокое положение в обществе. Поэтому надо имеющиеся расчеты всё время уточнять. Но я верю что наука движется в правильном направлении, и со временем ошибка будет всё меньше и меньше.

Беседовал А. Соколов