Феномен мозга. Тайны 100 миллиардов нейронов

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

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