Андрей Михайлович Буровский
Феномен мозга. Тайны 100 миллиардов нейронов

Автор считает своим долгом сообщить, что многие положения книги остались в тексте, невзирая на бешеное сопротивление научного редактора книги Дарьи Горшковой.

Человечество само заботится об этом и в эволюционном порядке каждый год упорно, выделяя из массы всякой мрази, создает десятками гениев, украшающих собою земной шар.

М.А. Булгаков

Введение

Древние полагали, что человек думает и чувствует сердцем. Так писал самый авторитетный философ и ученый Древней Греции – Аристотель. Греки и римляне почитали Аристотеля как Учителя своих Учителей. Христиане питали к нему такое почтение, что его учение почти целиком положили в основу книжного знания о мире – схоластики. Почти две тысячи лет авторитет Аристотеля оставался непоколебим.

Уже в XVI веке некий врач в столице Сицилии, городе Палермо, произвел вскрытие трупа на глазах нескольких десятков зрителей.

– Видите? – говорил он. – От сердца идет только одно нервное окончание. А от мозга отходит целый спинной мозг, и от него – нервные окончания во все органы и члены человеческого тела. Не сердце, а мозг – главный орган мышления, орган, управляющий человеком.

– Вы убедили нас, – ответили зрители. – Мы непременно поверили бы вам, но не в силах. Ведь Аристотель ясно писал о том, что человек думает не мозгом, а сердцем…

Медленно-медленно, буквально веками опыт подтачивал авторитет Аристотеля. К XVIII веку врачи и биологи просто вынуждены были признать, что мозг – основной орган мышления. В представлении большинства людей сердце осталось органом чувств. «Дела сердечные». «Выбирай сердцем». «Сердце подскажет». «Выйду замуж за того, кого мое сердце выберет».

Это совершенно неверно с точки зрения науки, но так распорядилось массовое сознание людей: жестко развело два органа. Сердце «отвечает» за эмоции, мозг – за рациональное познание.

«Безмозглый». «Ты каким местом думаешь?!» «Мозгов не хватает». «Вместо мозгов у него капуста». «Мозги не работают». «Мозги у него не те». «Какой могучий мозг ему дан!» Такие высказывания так же типичны, как «сердце подскажет». Современный человек убежден в необходимости думать именно мозгом и считает, чем у человека «больше мозгов», тем лучше. А когда «мозгов мало» – это плохо.

Но что означает: «много мозгов»? Будь дело в размерах мозга, умные и талантливые ходили бы с колоссальными головами, в десятки раз больше, чем головы дураков. Пришлось бы создавать специальные воротники или «головодержатели», потому что шея не удерживала бы колоссальных голов с мозгом весом в десятки килограммов. А у дебилов головы были бы меньше их собственного кулака.

Известно, что у многих гениев объем мозга был невелик. У современных людей он в среднем порядка 1350 куб. см. А, к примеру, у писателя Анатоля Франса объем мозга был 1000 куб. см.

Видимо, «много мозгов» – это не про размеры мозга как таковые, а про какое-то его важное качество. Которого то больше, то меньше.

То же самое касается и видов животных. Мозг крупной акулы больше мозга маленькой мышки, но акула – почти живой автомат, очень примитивное создание. А про мышь этого никак не скажешь. Ее мозг не больше по размерам, он совсем по-другому «работает».

Зачем вообще нужен мозг? Почему «хорошо думать» так важно? Может, мы зря считаем его таким важным и полезным органом? Живут же без головного мозга медузы и черви? И вроде неплохо живут: за сотни миллионов лет они практически не изменились.

А если мозг и правда так важен, что нам мешает изменить его так же, как мы теперь меняем тело? Натренировать, накачать стимуляторами, «сделать пластику»?

Парадокс в том, что изменить свой мозг к лучшему способен почти каждый. Мы можем сделать так, чтобы он стал в десятки раз функциональнее, чем прежде. Беда в том, что почти никто не знает, что для этого нужно. На самом деле все просто, это вытекает из самой сущности мозга. Надо просто понимать это и развивать мозг так же, как мы тренируем бицепс или мышцы пресса.

Эта книга – о нашем мозге. О том, как он возник, зачем нужен, чем полезен и как с ним следует обращаться.

Глава 1
Как мозг появился на этом свете

Раздражение ступни передается по нервам в мозг, взаимодействует там с духом и таким образом порождает ощущение боли.

Декарт

Зачем нужен мозг?

Самые примитивные животные прекрасно обходятся без мозга. Не будем даже про одноклеточных, но вот медуза или земляной червь мозга вполне определенно не имеют. Какими были пятьсот миллионов лет назад, такими и остались. Для некоторых людей неизменность таких примитивных форм – огромное преимущество. Люди существуют совсем «недавно» – порядка полутора миллионов лет, и вон сколько с нами проблем! А эти живут и не тужат.

Но разберемся – так ли уж и не тужат? После шторма море выбрасывает на берег сотни тонн водорослей. Гибнут десятки миллионов крохотных безмозглых существ. Тот же самый шторм выбросит на берег 200–300 рыб: существ, у которых уже есть головной мозг и вовсе не такой уж примитивный. Одновременно погибает несколько морских птиц. Изредка и далеко не каждый шторм несет гибель 1–2 китам и дельфинам.

А люди? В прессе сообщается что-то типа: «трое людей получили легкие ранения». Даже самые жестокие циклоны редко приводят к гибели людей. А если приводят – гибнет буквально несколько человек. А водоросли и медузы (морские жители!) погибают сотнями миллионов.

Подводное землетрясение в Индийском океане, произошедшее 26 декабря 2004 года, стало причиной цунами, признанного самым смертоносным стихийным бедствием в современной истории. Это второе или третье по силе землетрясение за всю историю наблюдения.

Эпицентр землетрясения находился в Индийском океане, возле северо-западного берега острова Суматры (Индонезия). Высота волн, хлынувших на берега Индонезии, Шри-Ланки, юга Индии, Таиланда и других стран Индийского океана, превышала 15 метров.

По разным оценкам, погибло от 225 тыс. до 300 тыс. человек. Полностью число погибших вряд ли когда-либо станет известно, потому что множество тел было унесено водой в море. Треть погибших – дети до 15 лет.

Страшная катастрофа! Одна из самых страшных за всю историю человечества. Но эта же катастрофа погубила миллионы рыб, птиц, мелких морских и наземных зверюшек. Это при том, что цунами хлынуло на берега, плотно заселенные людьми, где животных осталось очень мало.

Если говорить об организмах, у которых вообще нет мозга, то число погубленных цунами высших растений исчисляется сотнями миллионов, а низших растений, водорослей – десятками миллиардов.

Вот очень наглядная цена и наличию мозга, и его сложности, и его отсутствию: чем больше и сложнее мозг, тем больше у организма независимости от окружающей среды, в том числе от любых трудностей, внезапностей и катастроф. Мозг дает организму шанс уцелеть даже там, где у безмозглого шансов нет совсем.

Мозг – это гарантия безопасности. Стоит ли удивляться, что всегда выигрывал тот, кто сумел приобрести этот ценнейший орган?

От нервных клеток – к мозгу

Нервные клетки появляются уже у медуз, кораллов, морских звезд. Они не сведены в единую систему и разбросаны по всему организму. Эта сеть нервных волокон возбуждается особо чувствительными клетками, расположенными на поверхности тела животного, и передает возбуждение на элементарные двигательные клетки. В результате осуществляются все функции живого организма.

У некоторых видов медуз нервные клетки объединяются в небольшие скопления. Но вообще-то, и у медуз, и у примитивных червей нет центральной нервной системы: органа, который мог бы анализировать поступающую информацию и принимать решения.

У более сложных морских червей в головной части имеется скопление нервных клеток, которые нередко имеют оболочку из соединительной ткани. Их называют «ганглиями» – от греческого «ганглиос» – «узел». Ганглии часто соединяются между собой, образуя различные структуры (нервные сплетения, цепочки и т. п.).

Головной ганглий – это уже зародыш центральной нервной системы. От такого головного «мозга» отходят продольные нервные тяжи, отдающие команды всей нервной цепочке – прообразу спинного мозга.

Такие же скопления-ганглии есть и у высших моллюсков – кальмаров и осьминогов. Некоторые ученые говорят о «мозге» моллюсков. Другие считают, что настоящий мозг есть только у позвоночных, у беспозвоночных – только ганглии. Называть их мозгом – слишком «вольно».

Но как ни называй, а у самых сложных червей и моллюсков есть глаза, поведение кальмаров очень сложное, различное у разных особей. Кальмары – интеллектуалы моря, их «головные ганглии» сложно устроены и позволяют им интересоваться окружающим, проявлять любопытство, учиться.

Возможно, не будь позвоночных, именно они заняли бы то же место в природе, вышли бы на сушу и породили разумных существ.

У пауков, раков и крабов есть по нескольку ганглиев в разных участках тела. У них есть центральный мозг из нескольких слившихся парных ганглиев. Головной мозг? Не совсем… Голова у раков, крабов и пауков не отделена от остального тела. Это головогрудь. Центральный мозг соединен с нервными цепочками, объединяющими более мелкие ганглии.

Нервная система насекомых еще сложнее. У многих из них голова отделена от остального тела и укреплена на подвижной шее. Особенно развитый и сложный мозг – у общественных насекомых (муравьев, пчел, термитов). Чем насекомое крупнее, активнее, подвижнее, тем более крупные у него центральные ганглии, более развитая нервная система и органы чувств. Опять же, не величина ганглий важна, а соотношение мозга-ганглий с остальным оранизмом. У рабочей пчелы, к примеру, мозг составляет 1/175 массы всего тела.

Первые носители «настоящего» мозга

Одни из самых примитивных хордовых – оболочники. Это животные с мешкообразным тельцем длиной от 0,3 до 50 см. Они примитивнее насекомых и высших моллюсков. Уровень развития их мозга практически как у червей и нервная система проще простого: единственный ганглий надо ртом, от него отходит нервный ствол. Органы чувств развиты слабо, глаз почти нет. Животное ведет образ жизни растения – прикреплено к одному месту и питается взвешенными в водной толще органическими остатками – детритом.

А вот личинки оболочников активны, имеют развитые органы чувств и нервную систему, мускулатуру и, самое главное, спинную скелетную ось – хорду.

Большинство ученых полагают, что мы и оболочники происходим от животных, очень похожих на личинки оболочников.

Самые простые из этих «произошедших» – целый класс «бесчерепных»: ланцетники. По форме эти маленькие, до 30 см, морские рыбообразные твари и правда напоминают хирургический ланцет.

20 видов ланцетников радостно втягивают в ротовое отверстие микроорганизмы и детрит с током воды. Если их пугают – стараются зарыться в песок мелководий почти всех теплых и умеренных морей от Норвегии до Южной Африки и Аргентины, а в Тихом океане – от Хоккайдо и Калифорнии до новой Зеландии и Чили.

Для того образа жизни, который ведет ланцетник, головной мозг ему особенно и не нужен. Мышечного сердца у него нет, и эту роль выполняет пульсирующий брюшной сосуд: почти как у насекомых. Слабое обоняние, почти полное отсутствие зрения. В хорде заключена вся его центральная нервная система, головной мозг не дифференцирован, и вокруг него нет никакого зачатка черепной коробки.

От этих животных произошли все позвоночные (Vertebrata) или черепные (Craniota) – наиболее высокоорганизованная группа животных. За счет развития мозга. Произошли и «захватили Землю».

К примеру, насекомых намного больше, чем позвоночных. Как по общему числу, так и по видовому разнообразию. Известно порядка 1,25 миллиона видов насекомых, а каждый год открывают все новые и новые. Нам известно, по разным данным, от 50 до 70 % форм Insecta.

А позвоночных «всего» около 50 тысяч видов. Из них рыб от 25 до 40 тысяч, земноводных – 2100, пресмыкающихся– 6000, птиц – 8600, млекопитающих – 4500.

Но, во-первых, эти виды более разнообразны: от крохотной землеройки весом в 20 граммов до бронтозавра в 40 тонн или синего кита до 100 тонн. От гепарда, мчащегося со скоростью 110 км в час, до малоподвижного ленивца.

Во-вторых, позвоночные – самые активные животные с самой интенсивной физиологией и биохимией.

В-третьих, и это главное, у позвоночных самая сложная нервная система. У них есть головной и спинной мозги, поэтому они способны к самым сложным формам поведения и психической деятельности.

Благодаря этим качествам позвоночные могут жить в самых разнообразных условиях. Они разделились на резко различающиеся систематические группы, и все эти группы замыкают пищевые цепочки.

Все позвоночные имеют позвоночник, внутренний скелет, обособленную голову с развитым головным мозгом, который защищен черепом. У них совершенные органы чувств, развитые кровеносная, пищеварительная, дыхательная, выделительная и половая системы.

Первые позвоночные появились в эпоху, которую с 1835 года называют палеозоем – эрой древней жизни. Первый период палеозоя называется кембрийским: так назвал его английский исследователь А. Седжвик от римского наименования Уэльса – Cambria.

Начался период около 542±1 млн лет назад, закончился 488±2 млн лет назад и продолжался, таким образом, примерно 51–57 млн лет.

Среди самых древних позвоночных были существа с внешним или наружным скелетом в виде или сплошного панциря, или отдельных крупных костных пластин-щитков. Щитковые и панцирные рыбы вымерли уже в палеозое. Их вытеснили существа с внутренним скелетом: более подвижные, с более совершенным мозгом.

8 классов позвоночных объединяют в 2 надкласса: бесчелюстные и челюстноротые. О бесчелюстных легко судить хотя бы по миноге – этих червеобразных или змееобразных полурыб охотно едят одни, ими брезгуют другие. У миноги червеобразное голое тело: уже не червяк, но еще не рыба.

Размножаются миноги с помощью личинок. Из яиц (икринок), отложенных в пресной воде с илистым или песчаным дном, выходят пескоройки. Долгое время их никак не связывали с миногами, а относили к червям. Подобно последним, пескоройки вкапываются в ил, который добровольно не покидают почти никогда, а пускают в дело свои плавники, только когда хотят вновь спрятаться в ил или другое подобное место. Питаются они детритом и микроскопическими организмами, втягивая их через ротовое отверстие вместе с водой.

Вырастая, пескоройки становятся взрослыми миногами и выходят в море. Там они и живут, пока не придет время откладывать икру – первый и последний раз в жизни.

У взрослой миноги есть глаза, но зрение скверное, зато хорошее обоняние.

Рот без челюстей, в виде присасывательной воронки. Вместо губ – кольцевидный хрящ. Животное впивается в добычу, пуская в ход буравящий язык с хрящевыми выростами и роговые зубы. Оно буквально всасывает и перемалывает все, что имеет неосторожность ему попасться. Лопают миноги только что вылупившихся молодых рыбок, червей, насекомых в разных стадиях их развития. Но в основном они питаются падалью, а также мясом и кровью живых и в особенности рыб. Настигнув подходящую крупную рыбу, минога крепко присасывается своим круглым ртом к ее наружной оболочке и начинает работать своими пилообразными зубами, пробуравливая кожу насквозь и проникая все глубже во внутренности своей жертвы. Миноги проглатывают соскобленные частицы и проедают глубокие отверстия в теле рыбы, будь она живая или мертвая. Эти примитивные позвоночные процветали в древних морях 500–300 миллионов лет назад. С тех пор на месте существовавших когда-то сотен видов миног – активных хищников, остались нынешние 35 видов – частичных паразитов[1].

А из числа хищников миног вытеснили более сложные существа – рыбы. Те самые, на которых пережившим свой век миногам «приходится» паразитировать.

Это при том, что центральная нервная система миног отчетливо разделяется на головной и спинной мозг. Головной мозг ее очень мал, считаные граммы веса животного, которое целиком может потянуть и на 2–3, и даже 4 кг.

Головной мозг миноги уже имеет отделы, характерные для всех позвоночных животных: передний, промежуточный, средний, продолговатый и мозжечок. Но сразу два важных признака говорят о примитивности мозга миноги: первое, все его отделы лежат в одной плоскости и не налегают друг на друга. И второе, передний мозг относительно других отделов очень невелик.

Даже у простейших челюстных рыб передний мозг крупнее, а отделы мозга налегают друг на друга, образуя единый орган[2].

Эволюционно более продвинутыми оказались челюстноротые: панцирные, хрящевые и костные рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. Вся борьба за господство в животном мире Земли пошла между этими видами. Основным направлением развития стало увеличение и усложнение мозга, развитие органов чувств. Это взаимосвязанные явления! Ведь чем сильнее развиты органы чувств, тем больше информации поступает в мозг. А чем сложнее мозг, тем больше информации он способен переработать.

Начало соревнования

Примерно 540 миллионов лет назад в окаменелостях кембрийского периода палеозойской эры появляются отложения окаменелостей представителей почти всех подразделений животного царства. Раньше не было почти ничего. Практически полное отсутствие многоклеточных, сложных животных. И «вдруг», за считаные миллионы, может быть, даже сотни тысяч лет – «кембрийский взрыв биологического разнообразия».

Начиная с Уильяма Баклэнда (1784–1856) геологам было известно о существовании границы отложений, ниже которой ископаемые останки не обнаруживаются. Это очень огорчало Чарльза Дарвина: он считал «почти полное, насколько теперь известно, отсутствие под кембрийскими слоями формаций, богатых ископаемыми» сильным аргументом против его теории эволюции. Дарвин даже посвятил отдельную главу своей работы «Происхождение видов» обсуждению этой проблемы. Его собственная гипотеза состояла в том, что в докембрии нынешние континенты могли находиться на океанском дне, на глубинах, где не могли формироваться ископаемые останки[3], но в целом получалось как-то безнадежно: если жизни долгое время не было, а потом она появилась – это же «работает» не на теорию эволюции, а на теорию Божественного Творения!

Огорчался Дарвин напрасно: с тех пор найдено немало доказательство того, что и до кембрия существовали многоклеточные организмы. Сегодня спорят в основном о том, что это за организмы: прямые предки кембрийских или это организмы, принципиально отличные от любых ныне существующих животных. Если предков у «кембрийцев» не было, это более загадочно. Кстати, популярная книга С. Гулда так и называется: «Удивительная жизнь»[4].

В любом случае богатство кембрийских отложений поражает. В них сохранились не только остатки организмов с твердыми, кремнистыми телами, как губки, но и полные карбоната кальция оболочки двустворчатых, брюхоногих моллюсков и аммонитов, внешние скелеты ракообразных, полные фосфата кальция кости позвоночных… Наряду с окаменелостями, кембрийские отложения содержат необычно высокое число месторождений, сохранивших отпечатки мягких частей тел различных организмов. В наше время ученые насчитывают более 30 типов различных животных. Представители двух третей из них никогда не обнаруживались в ископаемых останках. Наверняка и фауну кембрия мы знаем далеко не во всей полноте.

Такие отпечатки позволяют детально изучить животных, которые не сохраняются в виде окаменелостей, а также внутреннее устройство и функционирование организмов, которые обычно представлены только раковинами, шипами, когтями и т. д. А тут еще окаменелые следы, оставленные живыми организмами: дорожки и норки на морском дне.

Долго, очень долго длилась протерозойская эра – «эра древнейшей жизни». И вдруг – «взрыв». Причем ведь дело не в том, что кончилась одна геологическая эра и началась другая, более благоприятная для жизни. Сами границы эр определяют по появлению новых форм жизни. Произошел «взрыв», он-то и является границей эр геологической истории. Начинается палеозой, «эра древней жизни».

Почему же начался палеозой? В чем причина «кембрийского взрыва»? Причины называли разные. И конец ледниковой эпохи. И изменение атмосферы. И изменение химического состава вод океанов. Но никаких признаков всех этих геологических перемен на рубеже палеозоя нет. О них делают далеко идущие выводы на основании изменений животных. Но долгое время считалось, что живые организмы абсолютно зависят от среды обитания. Среда может формировать животных, а они – никак нет. Среда может провоцировать рост многообразия, но никак не сами животные.

Сравнительно недавно, лет 30 назад, послышались первые робкие голоса, называвшие причиной роста разнообразия фауны самих животных.

Во-первых, животные занимают разные экологические ниши. Начинается борьба за них – то есть за пищу, удобные места для обитания, энергию. Эти животные по-разному устроены, они – разные побеги дерева эволюции, и все они сражаются между собой за место под солнцем. При этом более сложно устроенные получают преимущество и не пускают в те же экологические ниши более примитивные организмы.

А кто имеет преимущество в этой борьбе? Тот, у кого лучше устроен мозг и более совершенные органы чувств. Тот, кто лучше умеет собирать и перерабатывать информацию.

Причем у кого совершеннее мозг – у того и тело имеет преимущества, чей мозг и чье тело лучше подходят для добывания пропитания, тот и не сидит голодным!

«Более умные» могут кормиться там, где трудно прокормиться более «глупым»: и хищники, и растительноядные находят пищу там, где более примитивные животные не находят. Чем умнее вид, тем более бедные кормовые угодья ему нужны. А в богатых угодьях «умные» животные распространяются в таком количестве, что более «глупым» пищи начинает не хватать, и они вымирают или откочевывают. В конечном счете и откочевывать становится некуда.

Во-вторых, началась своего рода «гонка вооружений» между хищниками и жертвами. У жертв – защита, у хищников – вооружение. Хищничество по определению становится сильнейшим фактором и ускорителем естественного отбора. Хищнику необходимо регулярно ловить жертв, он просто вынужден «умнеть».

Жертвы еще сильнее обречены изменяться: ведь если хищник не поймает жертву, это грозит ему только необходимостью повторять попытку. Для добычи тут вопрос жизни и смерти. Американские биологи давно говорят об «асимметрии последствий» по принципу «жизнь против обеда»[5]. Хочешь не хочешь, а эволюционировать придется[6].

В-третьих, и это главное, разные группы животных развивались с разной скоростью[7]. Медузы и черви мало изменились за сотни миллионов лет. А вот позвоночные изменялись кардинально, порождая совершенно новые формы жизни.

Шла борьба за само существование и за место в иерархии жизни. За право господствовать в древних морях. Возникали самые невероятные животные. Рассказ об одном из них, опабании, всегда вызывал смех в аудитории и специалистов, и студентов: слишком нелепым было животное. Это мягкотелое существо с узким, сегментированным телом, парой ластоподобных конечностей на каждом сегменте, с ножками под плавниками, кроме трех сегментов, формировавших хвост. У опабании было пять глаз на стебельках, как у рака или краба, рот под головой, длинный гибкий хобот, растущий из-под головы и заканчивающийся шипастым «когтем».

Опабанию относят к особому типу лопастеногих – это родственники или даже предки членистоногих[8].

А наряду с такими химерами одновременно жили многие современно выглядящие животные[9]. Кембрий оказался своего рода «лабораторией», в которой «производились» самые различные организмы. Все они конкурировали друг с другом, развивались с разной скоростью, занимали экологические ниши и вытесняли из них друг друга.

В этой борьбе все время побеждали позвоночные. Причина проста: самый могучий мозг, самые совершенные органы чувств, самое сложное и разнообразное поведение. Важным фактором стало то, что у позвоночных появился скелет и череп. Следствием этого стало и появление головы…

Цефализация

Само слово «цефализация» происходит от греческого kephale, то есть кефале – голова. Чаще всего этим термином называют процесс обособления головы, включение в ее состав органов, которые до того располагались у предков в других частях тела. Цефализация важна потому, что передний конец тела, несущий ротовое отверстие и органы захватывания пищи (челюсти и рот), первым вступает в контакт с новыми объектами среды. Поэтому в нем концентрируются органы чувств, а также передние отделы центральной нервной системы, регулирующие функционирование этих органов и составляющие головной мозг.

Элементы головы появлялись у насекомых и ракообразных, но только у позвоночных возникла настоящая голова. У беспозвоночных тоже есть защищающие мозг твердые наружные покровы. Но они далеко не так совершенны, как у позвоночных.

Итак, цефализация – один из принципов развития нервной системы. Цефализация – это особо высокая дифференциация нервной системы на головном конце, сосредоточение на нем важнейших органов чувств. Такое сосредоточение головы дает организму возможность особенно хорошо ориентироваться в окружающей среде и сообразно с этой ориентацией осуществлять двигательные реакции[10].

У рыб уже есть голова, но она не отделена от остального тела, шеи у них нет. И у земноводных тоже нет.

У пресмыкающихся появляется подвижная голова, которая может поворачиваться независимо от остального тела. Ящерица, черепаха, динозавр, крокодил могут, грубо говоря, «вертеть головой». А рыба и лягушка – не могут.

Тем более вертят головой птицы и звери. Некоторые из них имеют длинные гибкие шеи, которые позволяют им поднимать голову высоко над землей, как фламинго, аистам и жирафам, поворачивать голову на 130 градусов, как обезьянам, и на 180 градусов, как филинам, засовывать ее в узкие проходы, куда не проходит все тело, – что могут почти все птицы и животные, в том числе и человек.

Подвижная голова на гибкой шее дает колоссальные преимущества как раз для получения информации из внешнего мира.

Цефализация – главный вектор эволюции

Иногда под цефализацией понимают еще одно: увеличение отношения массы головного мозга к массе тела животного и степень усложнения мозга. Степень цефализации возрастает всю историю живых организмов. Из всех типов животных выше всего она у позвоночных. Из позвоночных выше всего у птиц и млекопитающих. Из млекопитающих – у китообразных и обезьян, а особенно высока у человека.

Сама идея развития, у которого есть главный вектор, неприятна сознанию ученого. Почти одновременно были высказаны идеи Чарльза Дарвина и американца Джеймса Даны. Между этими натуралистами много общего. Дана, как и Чарльз Дарвин, тоже совершил в молодости кругосветное путешествие: он участвовал в экспедиции Уилкса, описавшей около 260 островов в Полинезии и открывшей Землю Уилкса в Антарктиде. После этого плавания Дана опубликовал описание путешествия в трех томах – как и Дарвин.

Совпадают и научные интересы, причем до деталей! Дана, как и Дарвин, изучал кораллы и коралловые острова. Как и у Дарвина, его особенной любовью были ракообразные существа, о которых он (как и Дарвин) написал несколько работ.

Разница в том, что на одном и том же материале они пришли к совершенно различным выводам. Дарвин утверждал, что в эволюции царят случайность и естественный отбор, в первую очередь – половой отбор, то есть отбор самых привлекательных самцов и самок. Эта теория очень понравилась другим ученым. Она стала официальной точкой зрения науки, ее отстаивали и популяризировали десятками тысяч голосов.

А вот Дана на том же материале пришел к абсолютно противоположному выводу: что есть общая, единая для всего животного мира закономерность, – развитие мозга и интеллекта. Закономерность последовательного развития мозга он и назвал «цефализацией».

Эти идеи казались ученым отсталыми и реакционными, такой научной попыткой восстановить представление богословов о выдуманных ими целях Творца. В результате эти неправильные идеи были опубликованы в 1851 году и «благополучно» забыты почти на столетие.

Вспомнил и повторно ввел в научный оборот идеи Даны В.И. Вернадский незадолго до своей смерти, в последней статье «Несколько слов о ноосфере», в 1944 году. Научную значимость этих идей Владимир Иванович Вернадский ставил вровень с дарвинизмом.

«Младшие современники Ч. Дарвина – Д.Д. Дана (1813–1895) и Д. Ле-Конт (1823–1901), два крупнейших североамериканских геолога (а Дана – к тому же минералог и биолог) – выявили еще до 1859 года эмпирическое обобщение, которое показывает, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении. Это явление было названо Даном – цефализацией, а Ле-Контом – психозойской эрой.

Правильность принципа Даны легко может быть проверена теми, кто захочет это сделать, по любому современному курсу палеонтологии. Он охватывает не только все животное царство, но ярко проявляется и в отдельных типах животных.

Дана указал, что в ходе геологического времени, говоря современным языком, то есть на протяжении двух миллиардов лет, по крайней мере, а наверное, много больше, наблюдается (скачками) усовершенствование – рост – центральной нервной системы (мозга), начиная от ракообразных, на которых эмпирически и установил свой принцип Дана, и от моллюсков (головоногих), кончая человеком. Это явление и названо им цефализацией, раз достигнутый уровень мозга (центральной нервной системы) в достигнутой эволюции не идет уже вспять»[11].

Цефализация вызвана борьбой организмов за жизнь, пространство, энергию. Оружием этой борьбы становится получение и переработка информации. Все крупнейшие эволюционисты, в том числе и Берг, и Вернадский, считали: масса живого вещества ограничена точно так же, как ограничен масштаб самой планеты Земля. Берг полагал, что масса живой материи росла, пока не достигла оптимального уровня, и с тех пор больше не увеличивалась.

Вернадский полагал, что жизнь вечна и что масса живых организмов едина за всю историю планетного тела Земля.

Но оба они показывали, что при постоянстве массы значение жизни в планетарных процессах, собственно в бытии Земли, непрерывно возрастает. За счет чего? Ответ может быть только один: за счет совершенствования организации живых организмов. За счет извлечения ими все больших объемов информации, за счет все более совершенной переработки этой информации, передачи ее другим организмам.

У знаменитого советского физиолога Ивана Петровича Павлова есть такое высказывание: «В высшей степени вероятно… что новые возникающие рефлексы при сохранности одних и тех же условий жизни в ряде последовательных поколений непрерывно переходят в постоянные», то есть превращаются в инстинкты.

А ведь передавать информацию можно и не генетически.

Психическая эволюция долго шла по линии все большего усложнения инстинктов. В морской среде, неизменной и консервативной, это было в высшей степени уместно. Такое создание все более сложных навыков, с которыми организм просто рождается, которые не нужно приобретать самому. Прирожденная связь со средой.

Стратегия насекомых

Выйдя на сушу, организмы могли и дальше совершенствоваться по линии развития инстинктов. Почему нет? Насекомые – это сложнейшие биологические автоматы, у которых «расписана» вся их жизнь, от яйца до смерти взрослого насекомого. Гусеница вылупляется, точно «зная», что ей надо делать: куда ползти, что есть, кого опасаться, на кого нападать. Если ей предстоит зимовать, она все знает и об этом. И про то, что ей надо стать куколкой, знает. Гусеница никогда не ляжет спать, не набрав нужного веса. Она знает, где именно нужно искать норку и как делать гнездо, где именно окукливаться и в какое время.

Точнее, бабочками станут только те, кто сумеет в точности попасть в нужное место в нужное время. Остальные миллионы погибнут на каждом этапе. Тут дело не только в программе, но и в элементарной удаче. Отбор, знаете ли.

Став взрослым насекомым, этот живой автомат точно знает, что ему надо делать. Бабочка знает, какие цветы ей необходимы для сбора нектара. Стрекоза – каких бабочек и мух ей ловить для пропитания. Хищная оса знает, какого сверчка или кузнечика, какого вида, в какой траве или на каких кустах ей нужно найти. Оса точно узнает то, что видит! Взрослый хищник точно знает, в какой нервный узел поразить жалом сверчка, чтобы не убить его, а только парализовать. Все это – без обучения, без наблюдения за предшественниками, без малейшего опыта каких-то подготовительных действий.

Хотя само слово «знают» – неточное. В этом-то они от нас и отличаются. Ими командуют инстинкты. Это действительно автоматизм. Насекомое не способно рассуждать.

Взрослое животное автоматически ищет самца своего вида и «знает», как совокупиться с ним и что делать после этого. Даже поденка знает, а ведь она существует всего один день во взрослом состоянии. У поденки в стадии имаго нет рта, пищеварительного тракта – они просто ей не нужны. Но за единственный день, который поденка протанцует в воздухе, она – без чтения любовных романов, полового воспитания и наблюдений за старшими – найдет себе пару, отложит яйца и умрет. Яйца всегда будут отложены, куда надо и как надо.

Самки млекопитающих, рожающие в первый раз, могут совершить кучу самых невероятных ошибок. Чего только ни творят плохо обученные, неумелые мамашки человека! А крохотная поденка, вылетевшая на один день и сплясавшая единственный танец в своей жизни, уже знает все о самцах, оплодотворении, вынашивании и рождении. И о смерти она все знает. Вечером любого летнего дня лесные ручейки покрывает серая, состоящая из крошечных «точечек» сетка мертвых насекомых. Поденке не нужны трактаты о смерти и философские эссе. Она «знает» то, что кажется человеку непостижимой, страшной тайной. Еще сложнее поведение коллективных видов: пчел, муравьев. Вылупляются из яиц уже готовые формы животных, причем очень разные: солдаты, рабочие, самцы-трутни, охранники, пастухи и так далее – они отличаются друг от друга так, словно это совершенно разные виды. Причем из яиц, которые откладывает одна матка, всегда вылупляется нужное количество именно тех форм, которые нужны муравейнику. (Это уже надуровневый механизм регуляции вида. Кстати, он распространяется и на других животных. В том числе и на людей.)

И каждая форма имеет все необходимые инстинкты, чтобы выполнять самые сложные, самые разнообразные действия – и не каждому насекомому самому по себе, а вместе с другими, как часть общественного организма. Кстати, если уж говорить о программах, то в свое время проводились исследования муравьев, которые показали, что ни о какой «дружной работе» муравьев и речи быть не может. Допустим, если муравьи находили нужную палочку, то ее шанс попасть в муравейник был 50 на 50 – смотря насколько больше муравьев потянет ее в нужную сторону. Вот такие «правильные» инстинкты. Как ни странно, «общественное поведение» – это не только совокупность инстинктов, но и сложение вероятностей.

Муравейники и гнезда пчел и ос – уже поразительные сооружения. А в тропиках живут термиты, громадные сооружения которых походят то на гигантские грибы, то на готические соборы, то на степные курганы высотой в четыре-пять человеческих ростов.

А внутри термитников поддерживается состав атмосферы, который характерен для Земли то ли 70, то ли всех 200 млн лет назад. Сколько именно миллионов – можно спорить, и вот спорят. Но сам факт-то каков! Биологическому виду понравился состав атмосферы – и пусть этот состав меняется себе, сколько хочет, а биологический вид живет себе в той атмосфере, в которой возник и к которой привык. И плевать ему на то, что на всей планете атмосфера изменилась. Он сохраняет тот состав, который ему нужен для продолжения вида, и все тут! Человек господствует на планете. Он в состоянии истребить любой другой вид, перестроить целые ландшафты, изменить конфигурацию материков.

С помощью техники человек способен скомбинировать любой состав газов, который ему на этот момент нужен. Даже сварку сейчас проводят в особой газовой среде! Газами занимались еще алхимики! Обычное кондиционирование воздуха – это постоянное создание нужной атмосферы. Тем более, люди летают в космос, погружаются в пучины океана и сохраняют в космическом корабле и в батискафе нужный состав атмосферы.

Но то, что человек создает осознанно и с помощью техники, термиты делают с помощью выделений своих тел. Так же и оса делает картон, так паук выделяет клей не хуже всякого БФ…

Все замечательно, все просто прекрасно, насекомые – ну просто молодцы! Но есть в этом сверхразвитии инстинктивных программ одно слабое место… Всего одно, но «зато» самое важное. Инстинкты насекомых не дают им учиться. Насекомое не способно ни понимать, что происходит вокруг, ни принимать осмысленные решения.

Классический опыт: у хищной осы похищают обездвиженного кузнечика. Оса нанесла точнейшие удары жалом в его нервные узлы и обездвижила. Она вырыла нору нужного размера и самой подходящей глубины. Она притащила кузнечика к норе, втащила его внутрь. Она отложила яичко точно между нижней парой лапок кузнечика на его мягкий живот. Из яичка должна выйти личинка и начать есть неподвижного, парализованного, но живого и мягкого кузнечика. Начнет она как раз с его мягонького животика, а потом продолжит поедать те части тела, которые закрывают более твердые покровы.

Возможно, это описание будет неприятно читать некоторым читателям и особенно читательницам. В наше время ведь принято считать, что это человек очень жесток, а природа – мягкая и добрая. Но что тут поделать? Что бы ни болтали сентиментальные недоучки, а реальность вот такова: личинки хищных ос поедают кузнечиков живыми. И ничего тут не поделаешь.

Эксперимент состоит в том, что кузнечика пинцетом извлекают из норки, отрывают от него яичко осы и оставляют это яичко в норке. Теперь у личинки осы нет никакого запаса пищи. И что же делает оса? Она замуровывает вход в нору. Тщательнейшим образом она смешивает свою слюну с песком, изготовляя великолепнейший бетон, и затыкает нору этой бетонной пробкой. А потом улетает.

Оса ведь выполнила все действия, которые требует от нее инстинкт. Она выполнила все в той последовательности, в какой оно должно быть совершено: от выкапывания норки до закупоривания норки с кузнечиком и яичком. Дело сделано. И принять во внимание, что что-то изменилось, оса не в состоянии. Она оставляет свое яичко на погибель.

Это только один пример того, как не гибок, не рационален инстинкт. Если условия природной среды изменяются, насекомые гибнут. На их место придут другие и выработают нужные инстинкты… Но на это нужно немало времени. Если его не будет, то и вид полностью исчезнет.

Могут возразить, что насекомые – как раз пример колоссальной неизменности. За последние 100 млн лет позвоночные животные невероятно сильно изменились. Наше тело состоит из тех же молекул и атомов, что и тело громадного земноводного, 300 млн лет назад лежавшего в теплой мелкой воде с открытой пастью: авось кто-нибудь туда угодит. Но мы организованы совершенно иначе, а вот мухи, комары, клещи, пауки и сегодня почти такие же, как были тогда.

Вопрос в другом… А почему так много людей считают неизменность таким большим преимуществом? Что хорошего в том, чтобы не изменяться? Ведь условия жизни на Земле все время меняются. Тот, кто приспосабливается к ним, развивается. Он становится хозяином положения. Мухи не изменяются, но и 300 млн лет назад, и сейчас вовсе не мухи замыкали все пищевые цепочки, и не они определяли условия жизни на планете Земля. Мухи приспосабливались к той жизни, которую организовывали для них позвоночные. Мухи цеце могут обезлюдить целые районы, но после этого люди истребят самих мух цеце. Мухи переносят заболевания? А потом появляются плакаты «Истребляйте мух, они разносят заразу!». И бедные мушки исчезают.

Мухи многих видов паразитируют на остатках пищи позвоночных, даже на их поте, выделениях их тел. Навозные мухи паразитируют на том, что извергают кишечники позвоночных. Кровососущие насекомые не могут вывести потомства без крови позвоночных. Кровососы раздражают, иногда просто доводят до неистовства. Но это виды, которые прямо зависят от позвоночных… А вот позвоночные никак не зависят от кровососов и опарышей в грудах навоза. Если комары и навозные мухи завтра исчезнут – мы только вздохнем с облегчением. А если завтра исчезнем мы – не позавидуешь мошке и комарам. Для них это будет примерно то же самое, что для людей – исчезновение почвы и солнечного света.

Стратегия позвоночных

Стратегия позвоночных состоит в развитии мозга. Извлекая из янтаря комаров и мух, ученые убеждаются: виды это другие, не похожие на современные. Но вот объем и структура мозга у них точно такие же. Современные моллюски, кальмары и осьминоги, пауки и крабы имеют точно такие же ганглии, как их предки в кембрийский период.

А вот позвоночные животные отличаются от предков в первую очередь размерами мозга. Их эволюция – это путь быстрого и активного приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды. От рыб и земноводных до млекопитающих прослеживается постепенное снижение роли инстинктов и возрастание роли интеллекта, разумной, целенаправленной деятельности. Все более важен личный, приобретенный опыт, все менее важны инстинктивные программы.

Это путь и физической, и психической эволюции: постоянного перехода от передающихся по наследству, закрепленных в глубинах мозга навыков к тем, которые особь приобретает сама и передает уже не с помощью генов, а путем обучения.

Разумеется, и для позвоночных важны инстинкты. Но у них поведение становится все сложнее и разнообразнее и все больше контролируется разумом.

Итак, цефализация – непрерывный рост центральной нервной системы – обеспечивала все более разнообразные и сложные формы общения организмов с окружающей средой: и живой, и неживой. Навыки передавались, а это значит, непрерывно обогащался генетический код конкретных видов живых организмов.

Цефализация, усложнение поведения организмов и усложнение генетического кода должны были протекать одновременно. Одно немедленно влечет за собой и другое. Чаще всего «начинала» нервная система. Стоило ей начать перестраиваться и усложняться, как усложнение центральной нервной системы влекло за собой усложнение и генетического аппарата. Но одновременно генетический код – это уровень стартовой площадки, на которой находится всякий представитель вида. (Тут ерунда полная выходит. Потому что усложнение нервной системы вследствие обучения – это одно, а вот физиологическое совершенствование, закрепляющееся в поколениях, – совсем другое. В данном случае мутация в генах первична. Не путайтесь сами и не вводите в заблуждение читателей.)

На разных уровнях

Кенгуру и «медвежата» коала на эвкалиптах – очень милые и привлекательные представители животного мира. Особенно на расстоянии. Но что могут эти животные? Они почти неприручаемы, потому что их крайне трудно научить даже узнавать хозяина и выполнять самые простые команды. (Кенгуру даже в цирке выступают, между прочим. Так что про неприручаемость лучше промолчать.) Это теплокровные животные, они кормят детенышей молоком. Но очень примитивные, с мозгом, который мало отличается от мозга крокодила или варана. Они такими рождаются, и не коалам и кенгуру конкурировать с «настоящими» млекопитающими. (Тут вы сами себе противоречите про цефализацию. У этих животных была возможность развиваться в этом направлении. И почему не пошло? Что стало помехой? Видимо, для эволюционных преимуществ нужны и другие факторы.)

По не понятной до сих пор причине (да по той же, что и в доледниковые времена – все устойчивые формы удобны для выживания) в Австралии появились почти полные аналоги «настоящих» млекопитающих: сумчатые белки, тигры и барсуки даже внешне похожи на тех, что обитают на евразийском материке. Даже расцветка примерно такая же. Но стоит высшим млекопитающим появиться в Австралии, как они стремительно вытесняют сумчатых «родственников».

Чего стоит хотя бы история с кроликами… Завезли их в Австралию в 1859 году с самыми благими целями: разводить и есть. Кролики сбежали и начали плодиться невероятными темпами. Вскоре, всего лет за 50, милые лопоухие создания заняли весь юг континента.

Биологи с глубокомысленным видом говорят, что у них в Австралии не было естественных врагов. Детский вопрос: а что, в Австралии хищников нет? Такой же детский ответ: конечно, есть. Попытка развести новые виды – вообще дело очень трудное, потому что местные хищники мгновенно понимают, что получили новый источник вкусной еды, и начинают тесно общаться с пришельцами. А вот австралийские хищники кроликов ловят слабо… Кролики для них слишком активные, стремительные и умные. Слишком неуловимая добыча. А для кроликов местные хищники неповоротливы и туповаты. (Боже! Кролики умны?!! Да где ж вы такое видели? Они действительно гораздо проворней и очень активно плодятся, что для сумчатых почти нонсенс. Кроме того, не так уж их было много – таких сумчатых хищников, чтобы истребить всю эту массу кроликов. Не поспели они народиться. Потому и не сожрали всех. Кролики же росли в геометрической прогрессии.)

Там, где расселялись кролики, до 1900 года вымерло несколько видов кенгуру. Почему?! Да потому, что кролики могли кормиться на разреженных пастбищах. Кенгуру еды не хватало, а кроликам очень даже хватало. Плодородные пастбища начали превращаться в пустыни, жители штата Западная Австралия начали принимать меры: они решили отгородить запад континента забором.

Забор № 1 для защиты от кроликов строили 400 человек с 1901 по 1907 год. Получился он длиной в 3253 км. Проволочно-сетчатое ограждение, натянутое между деревянными столбиками, кролики не могли перепрыгнуть. «Зато» они отлично могли прокопать под ним ходы. И тогда Забор № 1 стали патрулировать: проложили вдоль него грунтовую дорогу и стали ездить по ней в двуколках, влекомых верблюдами. Увидел патрульный кролика – открыл огонь. Увидел патрульный норку – тут же ее закопал, обрушил, уничтожил любым способом.

Скоро верблюдов стали заменять автомобилями: на них и ездили вдоль стены. А верблюдов… отпустили на свободу. История повторилась, и верблюды конкурировали с австралийскими животными не хуже кроликов. Когда возле каждого колодца стало собираться до 200 верблюдов, австралийцы снова забили тревогу. Там, где проходило такое стадо, не оставалось ни кенгуру, ни растительности. А кенгуру, хоть и двигаются быстро, но долго не выдерживают. Верблюды все сожрут – и идут дальше, в еще не обглоданные ими районы. А кенгуру погибают от бескормицы. Кролики, правда, остаются.

Австралийцы стали стрелять верблюдов с вертолетов. Так до сих пор и стреляют. Только верблюды ведь умные, у них крупный, сложно устроенный мозг. Они стали удирать, как только заслышат шум двигателя, а слышно вертолет, в зависимости от условий, за 2 или 4 часа до его появления. Так австралийцы за ними до сих пор и гоняются. А вдоль Забора № 1 для защиты от кроликов ездят на автомобилях. (Все животные прячутся от громких звуков, будь то хоть рыба.)

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

См.: Основы палеонтологии. Бесчелюстные, рыбы, М., 1964.

Вернуться

2

См.: Берг Л.С. Система рыб, М. – Л., 1940.

Вернуться

3

См.: Darwin, C. On the Origin of Species by Natural Selection. London, United Kingdom: Murray, 1859. P. 315–316.

Вернуться

4

См.: Gould, S.J. Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History. New York: W.W. Norton & Company, 1989.

Вернуться

5

См.: Dawkins, R.; Krebs, R.J. Arms races between and within species // Proceedings of the Royal Society: Biological Sciences Series B. 1979-09-21. Т. 205. № 1161. С. 489–511.

Вернуться

6

См.: Bengtson, S. Origins and early evolution of predation // The fossil record of predation. The Paleontological Society Papers 8 / Kowalewski, M., and Kelley, P.H. New York: The Paleontological Society, 2002. С. 289–317.

Вернуться

7

См.: Marshall, C.R. Explaining the Cambrian «Explosion» of Animals // Annual Review of Earth Planetary Sciences. 2006. Т. 34. С. 355–384.

Вернуться

8

См.: Budd, G.E. The morphology of Opabinia regalis and the reconstruction of the arthropod stem-group // Lethaia. 1996. Т. 29. С. 1—14.

Вернуться

9

См.: Lieberman, B.S. Testing the Darwinian Legacy of the Cambrian Radiation Using Trilobite Phylogeny and Biogeography // Journal of Paleontology. 1999. Т. 73. № 2.

Вернуться

10

См.: Биологический энциклопедический словарь. М. С. Гилярова; Под. ред. А.А. Бабаева, Г.Г. Винберга, Г.А. Заварзина и др., 2-е изд., исправл. М.: Сов. Энциклопедия, 1986.

Вернуться

11

Вернадский В.И. Научная мысль как планетное явление / Отв. ред. А.Л. Яншин, Москва: Наука, 1991.

Вернуться