Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Ли Биллингс
«5 000 000 000 лет одиночества». Глава из книги


А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги


Д. Вибе
Телескопы с жидкими линзами: как это работает


А. Паевский
Ближайший космос. Быстрее. Лучше. Дешевле


Р. Фишман
Прионы: смертоносные молекулы-зомби


Д. Мамонтов
Торий: спасет ли он планету от энергетического кризиса?







Главная / Новости науки версия для печати

Хорошее питание — залог большого ума


Мозг австралопитека (вверху) был вдвое меньше, чем у Homo erectus (в центре), и втрое меньше, чем у Homo sapiens (внизу). Фото из обсуждаемой статьи в Science
Мозг австралопитека (вверху) был вдвое меньше, чем у Homo erectus (в центре), и втрое меньше, чем у Homo sapiens (внизу). Фото из обсуждаемой статьи в Science

Мозг — самая энергетически «дорогая» часть человеческого организма. По-видимому, радикальное увеличение мозга в ходе эволюции гоминид не могло осуществиться без столь же радикального улучшения питания. Считается, что быстрый рост мозга у ранних архантропов (Homo erectus / Homo ergaster) был связан с увеличением доли мясной пищи в рационе. В последнее время растет число свидетельств в пользу того, что увеличению мозга также способствовали приготовление пищи на огне и замедление раннего развития детей.

Что ни говори, а главным нашим отличием от ближайших родственников — шимпанзе или, скажем, австралопитеков — является огромный мозг. При всех очевидных преимуществах этого эволюционного приобретения, оно имеет и оборотную сторону: мозг потребляет уйму калорий, которые надо где-то добывать. На содержание мозга уходит 60% всей энергии, используемой новорожденным младенцем. У взрослых расходы снижаются до 25%, но и это непомерно много по сравнению с высшими обезьянами (8%). При этом, однако, люди в целом потребляют не больше калорий, чем обезьяны того же размера. За счет чего достигается экономия? В случае с современным человеком ответ представляется очевидным: мы питаемся пищей, которая гораздо легче усваивается — это позволяет снизить энергетические затраты на пережевывание и переваривание.

А как обстояло дело у наших предков? Обзору современных представлений в этой области посвящена статья, опубликованная в журнале Science. Антропологи давно предполагали, что наблюдаемое в эволюции гоминид поэтапное увеличение мозга обязательно должно было сопровождаться соответствующими изменениями рациона.

У ранних представителей человеческой эволюционной линии — австралопитеков — мозг был не больше, чем у современных человекообразных обезьян (примерно 400–450 куб. см.). Около 2 млн лет назад он начал понемногу увеличиваться и резко вырос (до 1000 куб. см) у ранних архантропов (Homo ergaster / Homo erectus). Второй период быстрого увеличения мозга (до 1300–1500 куб см) приходится на время между 500 и 200 тыс. лет назад, то есть на период становления двух наиболее продвинутых видов, венчающих эволюционное древо гоминид: Homo sapiens и Homo neanderthalensis.

Резкое увеличение мозга у ранних архантропов традиционно связывалось с ростом потребления мясной пищи. Действительно, есть прямые археологические свидетельства того, что мясо играло заметную роль в рационе архантропов. Были они умелыми охотниками или только собирали падаль — этот вопрос активно дискутируется, но факт остается фактом: они действительно притаскивали на свои стоянки туши животных или их части и скребли кости своими каменными орудиями (см. подборку фактов по питанию гоминид).

Но только ли в мясной пище тут дело? В 1999 году была выдвинута гипотеза о том, что ранние архантропы, появившиеся около 1,9 млн лет назад, уже умели готовить пищу на огне, что позволило резко снизить затраты организма на ее усвоение (см. Wrangham R.W. et al. 1999. The Raw and the Stolen. Cooking and the Ecology of Human Origins). Гипотеза основывалась на косвенных данных. Например, на том, что у ранних архантропов увеличился не только мозг, но и общий размер тела. Кроме того, у них уменьшились зубы. Это означает, что им теперь приходилось меньше работать челюстями. Для сравнения, шимпанзе тратят на жевание в среднем 5 часов в сутки, а современные охотники-собиратели, готовящие пищу на огне, — только один час.

Хронологическая схема из обсуждаемой статьи в Science
Хронологическая схема из обсуждаемой статьи в Science

В последующие годы автор гипотезы Ричард Рэнгэм (Richard Wrangham) и его коллеги провели ряд любопытных экспериментов для подтверждения этой идеи. Они кормили разных животных (например, мышей и бирманских питонов) сырым и вареным мясом. Питоны на переваривание вареного мяса тратили на 12,7% меньше энергии, а если мясо еще и пропустить через мясорубку, экономия достигала 23,4%. Множество фактов свидетельствует о том, что энергетический выигрыш такого масштаба вполне ощутимо сказывается на конкурентоспособности животных и должен поддерживаться отбором. Группы древних людей, научившиеся готовить пищу, должны были размножаться значительно быстрее, чем их отсталые сородичи-сыроядцы.

Мыши, питавшиеся вареным мясом, за пять недель набрали на 29% больше веса, чем такие же мыши, которых кормили сырым мясом (при одинаковой калорийности рациона). Это означает, что смена рациона у древних людей могла практически мгновенно — даже без всякой эволюции — сказаться на их размерах.

Гипотеза представляется вполне логичной, но есть одна проблема: никаких свидетельств использования огня древнейшими архантропами пока не обнаружено. На сегодняшний день самое древнее бесспорное кострище (с обгорелыми камнями, семенами и деревяшками) обнаружено в Палестине и имеет возраст 790 тыс. лет. Правда, известно около десятка более ранних свидетельств использования огня. Например, в двух местах в Восточной Африке — в Кении (Кооби-фора) и Танзании (Олдувайское ущелье) — недавно найдены обгорелые кремневые орудия и куски обожженной глины возрастом 1,5 млн лет, и в обоих случаях поблизости обнаружены кости Homo erectus. Аналогичные находки примерно того же возраста сделаны и в Южной Африке. К сожалению, во всех этих случаях исследователям не удалось строго доказать, что огонь, оставивший свои метки на камнях и костях, находился под контролем человека. Не исключено, что это следы естественных пожаров. По крайней мере, ничего похожего на очаги или обложенные камнями кострища найти не удалось.

На прошедшей в апреле в Кембриджском университете конференции приматологов и палеоантропологов мнения экспертов по поводу гипотезы Рэнгэма разделились. Многие специалисты полагают, что сама по себе идея хороша, но вот с датировкой автор ошибся. Более вероятно, что люди начали готовить пищу на огне значительно позже, примерно 200–300 тыс. лет назад. Для этого времени уже есть прямые археологические свидетельства кулинарной активности наших предков. В этом случае «кулинарная революция» помогает объяснить не первый, а второй период быстрого роста мозга и уменьшения зубов — тот, который был связан со становлением сапиенсов и неандертальцев. Что же касается первого периода, связанного с появлением ранних архантропов, то для его объяснения, вероятно, вполне достаточно увеличения доли мяса в рационе — пусть и сырого (или, может быть, слегка протухшего — этот метод «кулинарной обработки» мяса до сих пор практикуется народами Севера и, скажем, бурыми медведями).

Последовательный переход ко всё более легко усваиваемой пище не только снизил энергетические затраты на жевание и пищеварение, но и создал предпосылки для уменьшения объема пищеварительной системы, что тоже дало немалую экономию. В 1998 году британские антропологи Лесли Айелло (Leslie Aiello) и Питер Уилер (Peter Wheeler) обнаружили у приматов обратную корреляцию между размерами мозга и пищеварительной системы. Обезьяны поумнее, как выяснилось, едят больше высококалорийной пищи (насекомые, птичьи яйца и т. п.), и пищеварительная система у них меньше. Виды с небольшим мозгом налегают в основном на легкодоступную, но малопитательную ищу (листья, плоды), и пищеварительный тракт у них длиннее. Сначала предполагали, что это всеобщая закономерность, но потом оказалось, что у многих других животных данная корреляция не прослеживается.

В ходе дальнейших исследований было показано, что обратная корреляция между размером мозга и длиной пищеварительного тракта выявляется только у животных с замедленным развитием, иначе говоря, с долгим детством. В журнале Journal of Human Evolution в настоящее время готовится к печати статья американских антропологов Карела ван Шаика (Carel van Schaik) и Нэнси Бэррикман (Nancy Barrickman), в которой показано, что у приматов долгое детство к тому же является необходимым условием формирования крупного мозга.

Что касается наших предков, то в их эволюции радикальное замедление роста и созревания, сопровождавшееся увеличением продолжительности жизни, совпадает с появлением первых архантропов. Это, в свою очередь, косвенно свидетельствует о существенных изменениях образа жизни и взаимоотношений с окружающей средой, поскольку замедленное развитие и долгое детство могут позволить себе только существа, имеющие очень хорошие шансы на выживание (низкую смертность) во взрослом состоянии.

Источник: Ann Gibbons. Food for thought // Science. 2007. V. 316. P. 1558–1560.

См. также:
Происхождение и эволюция человека.

Александр Марков


Комментарии (1)



Последние новости: АнтропологияПалеонтологияАлександр Марков

28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных
24.05
Клещи ездили на насекомых уже 320 миллионов лет назад
23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия