Разум в наследство: что досталось нашему мозгу от самых примитивных существ

В нашем мозге десятки миллиардов нейронов и сотни тысяч километров отростков, соединяющих нервные клетки между собой. Однако в этом сложном органе, делающем человека разумным, сохранилось наследство самых примитивных существ.

Что в нашем мозге делает нас личностью? Прежде всего, новая кора. Именно она играет главную роль в мышлении, целеполагании, воображении, силе воли. Этой коры у человека так много, что она не умещается под черепом. Приходится собирать ее в складки борозд и извилин. На нее приходится около 76% массы мозга.

Кстати, почему эта кора «новая»? Потому что есть еще древняя и старая кора. Древняя кора появилась еще у рыб. Старая есть у млекопитающих и рептилий, и значит, была у их общего предка. А вот новая есть только у млекопитающих.

Хотя у человека первую скрипку играет новая кора, древняя и старая тоже при деле. Старая кора отвечает в основном за эмоции. Древняя сохранила свою «рыбью» функцию: она по-прежнему обслуживает обоняние.

Принюхаться к миру

Обслуживать обоняние — это исторически первая функция не только коры, но и всего переднего мозга, того самого, где у человека полушария. Именно этим и поныне занимается передний мозг у круглоротых — самых примитивных известных позвоночных, правда, их передний мозг еще не разделен на полушария и не имеет коры.

Входящие сигналы от всех органов чувств человека, кроме обонятельного, приходят в кору больших полушарий по длинной цепочке. Ее замыкает таламус, расположенный не в переднем мозге, а в промежуточном. И только сигналы от обонятельных рецепторов приходят в кору напрямую, а не через таламус.

Так что это наше наследие тех времен, когда весь передний мозг был всего лишь устройством обработки обонятельной информации. Поведением же управлял в основном средний мозг, как у современных круглоротых.

Круглоротые появились еще в силурийском периоде (444–419 млн лет назад). Но о строении их мозга мы можем судить только по современным представителям: миногам и миксинам. Ископаемых мозгов такого возраста нет. Нервная ткань — это не кости и не панцирь. От мягких тканей могут остаться отпечатки, химические следы, но чрезвычайно редко — окаменелые образцы. Одному из древнейших экземпляров окаменевшего мозга «всего» 319 млн лет.

Дети трубки

Заглянем в более древние времена. Откуда вообще взялась наша центральная нервная система — головной и спинной мозг?

Заметим, что она есть у всех позвоночных: круглоротых, рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. А позвоночные — это лишь подтип типа хордовых. Самые примитивные из современных хордовых — ланцетники. У них нет полноценного мозга, а есть только полая трубка из нервной ткани, тянущаяся вдоль почти всего тела. На переднем конце нервной трубки имеется лишь едва заметное утолщение.

Самые древние известные нам хордовые, жившие около 530 млн лет назад, внешне очень похожи на ланцетников. Видимо, наша центральная нервная система — потомок их нервной трубки. Кстати, именно с такой же трубки начинается развитие нервной системы у эмбрионов всех современных хордовых, включая человека.

Так что наша нервная система и поныне сохраняет остатки трубчатого строения. Внутри спинного мозга на всем его протяжении проходит полость — спинномозговой канал. Он продолжается и в головном мозге, образуя в нем четыре расширения — желудочки мозга: два в стволовых структурах и по одному в каждом из полушарий.

Нервное время

И все же главным событием на пути к человеческому мозгу стало изобретение самой нервной клетки — нейрона. Нейроны и нервные импульсы очень похожи практически у всех животных. По картине нервного импульса даже нельзя определить, принадлежит он человеку или насекомому. Эрих Кандель, получивший за свою работу Нобелевскую премию, изучал механизмы запоминания на моллюске аплизии (морском зайце). И уже потом оказалось, что человеческие нейроны сохраняют информацию так же или почти так же.

Другими словами, человек унаследовал нейроны в почти неизменном виде от общего предка с насекомыми, моллюсками и даже полипами — обладателями самой примитивной нервной системы. У полипов нет не только мозга, но даже нервных узлов. Сеть нервных клеток просто более-менее равномерно распределена по телу.

Кто и когда «изобрел» нейрон? Этого мы не знаем. Древнейшие ископаемые, предположительно сохранившие следы нервной системы, относятся к кембрийскому периоду (539–435 млн лет назад). Фактически это лишь темные следы на панцирях, похожие на остатки нервной системы по форме, расположению и химическому составу. Палеонтологи не устают спорить, действительно ли эти пятна — то, чем они кажутся.

Однако несомненно, что нервная система у кембрийских животных уже была. Среди них есть создания с ярко выраженной головой и конечностями. Они явно передвигались в поисках пищи, спаривались, избегали опасностей. Неизвестно, дотягивали ли они интеллектом до майского жука или речного рака, но уж во всяком случае были умнее круглых червей. А ведь у этих червей есть нервная система из сотен нейронов.

Выжатые из губки

Может быть, нервная система — вообще ровесница многоклеточных животных? Вряд ли. Известны по крайней мере два типа современных животных без нервной системы. Один — это всем известные губки.

Другой тип животных без нервов гораздо менее известен. Это трихоплакс — крохотный живой «блинчик» диаметром в два-три миллиметра и толщиной всего в несколько клеточных слоев. Это самое простое из известных многоклеточных активно передвигается, ищет добычу и даже способно координировать свои действия с сородичами. И все это — без каких-либо признаков нервной системы.

Трудно сказать, когда именно сложились первые нервные системы. Животные типа трихоплакса в отложениях практически не сохраняются. Но если верить «молекулярным часам» в ДНК, предки трихоплакса отделились от наших предков около 800 миллионов лет назад.

Что касается губок, то они существовали на Земле еще в криогениевом периоде (720–635 млн лет назад). А высокоорганизованные кембрийские животных появляются в геологической летописи около 540 млн лет назад. Судя по всему, первая нервная система, далекими наследниками которой стал и человек, возникла между этими точками.

Электрификация организма

Мы не знаем, когда жили «изобретатели» нейронов и к какой ветви животного царства они относились. Но можно уверенно говорить, что это были подвижные существа размером в несколько сантиметров. Именно таким созданиям нужно что-то большее, чем химическая сигнализация.

Простой вопрос: как сигнальное вещество доберется до целевой клетки? Трихоплакс достаточно мал, чтобы это произошло просто за счет диффузии — перемешивания вещества с межклеточной средой. Так крошечная порция чернил, попавшая в каплю воды, быстро окрашивает всю каплю. Губка, в отличие от трихоплакса, может быть очень крупной. Но она неподвижна или почти неподвижна. Поэтому ей не нужно управлять работой всего организма как единого целого — достаточно местной регуляции.

А вот если быть одновременно и подвижным, и большим, все становится сложнее. Диффузия слишком медленная. Когда между сигналом двигаться и сокращением мышцы проходят минуты, далеко не уползешь. Нужно, чтобы сигнальные молекулы выделялись точно возле клетки-адресата. А к этой точке сигнал нужно передавать каким-то иным, более быстрым способом. Вот тут и пригодилась способность клеток проводить электрические сигналы — нервные импульсы.

Подводя итог, можно сказать, что наш замечательный мозг, делающий нас личностями, — продукт долгой эволюции. И, как обычно, эволюция ничего не делала «с нуля». Она создавала новые структуры и механизмы из того, что уже было. Зачатки наших «сознательных» полушарий были уже у рыб. Наш головной и спинной мозг сохраняет внутренние полости — память о том, что когда-то это была простая трубка. Наши нервные клетки «изобретены» неведомо кем еще до разделения предков человека и медузы. А химический «язык», на котором они общаются, частично унаследован от общих предков с губками.

Прошлое не минуло бесследно, оно стало настоящим. А в настоящем наш умный мозг придумывает все более сложные системы искусственного сверхразума.

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 4, май 2024}