XXI.2 Эволюция мозга
Мы, люди, существуем, потому что некая странная группа рыб отличалась своеобразной анатомией плавников, которые превратились в ноги наземных животных; потому что земля никогда полностью не замерзала в ледниковый период; потому что малочисленному и неприметному виду животных, возникшему в Африке четверть миллиона лет назад, удалось каким-то образом выжить. Возможно, мы и хотели бы услышать внеземное объяснение всего этого — но такового не существует.
Стивен Джей Гулд (1941–2002)
Наша отличительная особенность — фантастический мозг весом 1,5 кг, состоящий из примерно 100 миллиардов клеток, нейронов. Это в 15 раз превышает население земного шара. Каждая клетка мозга находится в контакте с 10 000 других мозговых клеток посредством высоко специализированных контактов — синапсов. Наш мозг содержит 100 000 км нервных волокон. Тем не менее основные свойства нервных клеток: принимать, направлять, обрабатывать и посылать импульсы — сами по себе не специфичны для нервной ткани. В принципе эти свойства также присущи и многим другим видам ткани живых организмов, даже одноклеточных. Это относится и к рудиментарным формам памяти и внимания. Но, как писал уже профессор К. У. Ариенс Капперс (1930), первый директор Института мозга в Амстердаме, нервная система, дифференцировавшаяся в ходе эволюции, значительно улучшила все эти функции. В то время как скорость передачи раздражения в других тканях, не принадлежащих к нервной системе, редко выходит за пределы 0,1 см/с, простейшая нервная клетка передает такой импульс со скоростью 0,1–0,5 м/с. Как показал профессор Капперс, наши нервные клетки могут передавать импульсы даже со скоростью 100 м/с. И это только одно из особых свойств нервных клеток, давшее громадное эволюционное преимущество.
Губки, самые примитивные животные, имеют лишь несколько видов клеток; у них нет ни специализированных органов, ни настоящей нервной системы. Но имеются предшественники нервных клеток, и в их ДНК присутствует почти полный комплект генов для построения белков на воспринимающей части синаптического контакта между нервными клетками (на постсинаптической мембране). Так в ходе эволюции, при всего лишь нескольких модификациях могла возникнуть совершенно новая функция передачи химических нейротрансмиттеров.
Примитивная нервная клетка возникла 650–543 миллиона лет назад, в прекамбрии. Кишечнополостные уже тогда обладали диффузной нервной системой с настоящими нейронами и синапсами. С самого начала эти нервные клетки использовали химические нейротрансмиттеры, постепенную молекулярную эволюцию которых можно проследить вплоть до близкородственных им химических нейротрансмиттеров нашего мозга. Излюбленным кишечнополостным при исследованиях является крошечный пресноводный полип гидра (hydra), состоящий всего из 100 000 клеток. У гидры уже имеются уплотнения нервной системы в голове и в подошве, что может рассматриваться как первое эволюционное образование для возникновения головного и спинного мозга. В нервной системе гидры присутствует химический нейротрансмиттер, напоминающий и наш вазопрессин, и наш окситоцин. Этот маленький белок, вырабатываемый нервными клетками как химический нейротрансмиттер, называют нейропептидам. У позвоночных животных ген этого нейропептида сначала удвоился, а затем в двух местах изменился. Так возникли два близких друг к другу, однако специализированных, нейропептида, вазопрессин и окситоцин, которые, среди прочих, лишь недавно стали предметом особого интереса как важнейшие нейротрансмиттеры нашего социального мозга (см. II.3, Х.2). В соответствии с местом, где они вырабатываются, выделяются, и местом, где принимаются их сообщения, эти два нейротрансмиттера могут быть задействованы также в функции почек (см. VI. 1), при родах и лактации (см. II.2, 3), ритмах дня и ночи (см. XXI.4), стрессе, влюбленности (см. V.3), эрекции (см. V.4). доверии, боли и ожирении (см. VI.5). В работах по Гидра-пептид-проекту в 2001 году уже было выделено 823 пептида и получены их химические характеристики. Среди них были также нейропептиды, которые затем были впервые найдены у позвоночных животных; пептид, активирующий образование головы гидры, был найден также в гипоталамусе, в плаценте и в опухолях мозга у человека. Химическое родство различных видов животных чрезвычайно велико. Первая в ходе эволюции группа нервных клеток в голове, которую можно охарактеризовать как начато головного мозга, головной ганглий, имеется у плоских червей. Постепенные, небольшие структурные и молекулярные изменения в процессе эволюции мозга ясно показывают, что нам следует весьма условно относиться к часто провозглашаемому уникальному месту человека в животном мире. Дарвин уже высказал это в книге «The Descent of Man and Selection in Relation to Sex»
[155] (1871): «Я думаю, что никто не сомневается в том, что значительно большая величина мозга человека по отношению к величине его тела, в сравнении с гориллой и орангутаном, непосредственно связана с его более высокими умственными способностями. <.. > С другой стороны, никто не думает, что интеллект двух животных или двух людей можно точно определить, измерив объем их черепа». Совершенно точно: величина нашего мозга очень важный, но, конечно, не единственный фактор, определяющий наши умственные способности. Небольшие молекулярные различия также имеют большие последствия.
XXI.3 Молекулярная эволюция
Как было возможно, что не то чтобы чересчур умный сын состоятельных родителей в конце концов изложит идею, самую важную из всех, какие мы когда-либо знали?
Мидас Деккере о Чарлзе Дарвине, газета «De Volkskrant», 2 января 2010
Движение «Intelligent Design» (ID)
[156] в последние годы предпринимает, в том числе и в Нидерландах, судорожные и явно безуспешные попытки демонтировать теорию эволюции Дарвина. Отрицание существования эволюции, безусловно, законом не запрещается, однако публичное отрицание имеющихся научных данных, чем постоянно занимается Разумный замысел, ясно показывает наличие двух разных мерок: поношение Бога в Нидерландах всё еще противозаконно, но поношение Дарвина не возбраняется. Частью ID-кампании стало отрицание громадного вклада молекулярной биологии в наше понимание эволюции. Так, в книге Кееса Деккера о Разумном замысле (2005) профессор-натуралист Ари ван ден Бёкел говорит: «Неоднократно предполагали, что успехи молекулярной биологии за последние десятилетия обеспечат решительную поддержку дарвиновской теории. Ничто не может быть дальше от истины». Я хотел бы на нескольких примерах показать, сколь абсурдным является это самоуверенное утверждение приверженца ID-движения.
Почти невозможно представить, что Дарвин еще в 1859 году, не располагая молекулярными знаниями нашего времени, писал, что начало всякой жизни — единая первоформа, потому что все живые ткани химически почти полностью подобны друг другу. С тех пор молекулярная биология поставила эту визионерскую идею на прочный фундамент. Эволюция ДНК, например, привела к: 1) постепенным молекулярным изменениям в генах, кодирующих образование белков; 2) удвоению генов и формированию из них новых функциональных генов; 3) исчезновению генов и 4) эволюционным изменениям в некодирующих белки частях, РНК, выполняющих важные регулирующие функции в клетке. Молекулярные исследования постоянно обогащают нас новыми знаниями и идеями относительно пути, по которому шла эволюция, и о том, почему она проходила именно так, а не иначе. То же относится к генам, имеющим отношение к нервной системе. Значительное молекулярное соответствие нервной системы червей, насекомых и позвоночных, от рыб до человека, говорит о том что все они должны были иметь одного общего предка, жившего 600 миллионов лет назад. Щетинковый червь (Platynereis dumerilii) длиной в несколько сантиметров — живое ископаемое. Его эмбриональное развитие следует той же молекулярной программе, что и ранняя стадия развития млекопитающих, в том числе и человека.
