Антропологи усомнились в роли естественного отбора в увеличении мозга

Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объёма черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза — с 400–500 кубических сантиметров у австралопитеков до 1300–1500 кубических сантиметров у неандертальцев и сапиенсов. Долгое время антропологи полагали, что этот процесс — результат естественного отбора, который закреплял преимущества большого мозга для выживания в меняющейся среде, усложнения социальной жизни и развития технологий.

Новый взгляд на эволюцию черепа

Однако исследователи Катерина Харвати из Тюбингенского университета и Марк Хаббе из Университета Теннесси поставили эту гипотезу под сомнение. Они проанализировали 87 черепов представителей рода Homo: 24 принадлежали сапиенсам, остальные — неандертальцам, эректусам, хабилисам и другим ранним формам. С помощью трёхмерной геометрической морфометрии учёные сравнили форму лицевого отдела и черепной коробки, а также оценили объём мозгового отдела. Их интересовала не просто величина в кубических сантиметрах, а динамика изменений: как именно менялся облик предков во времени.

Чтобы выяснить, какая эволюционная модель лучше описывает наблюдаемые «преображения» черепа и лица, Харвати и Хаббе сравнили шесть математических моделей эволюции. Одна из них описывала постоянный естественный отбор в сторону увеличения мозга и уменьшения лица. Другая предполагала нейтральную эволюцию, при которой изменения не имели заданного направления и накапливались под действием случайных процессов. Остальные модели описывали варианты стабилизирующего отбора и стазиса — длительного сохранения анатомического признака в узком диапазоне значений.

Случайность как альтернатива адаптации

Авторы научной работы пришли к выводу, что увеличение черепной коробки действительно происходило, но дарвиновский отбор, вероятно, либо не способствовал этому, либо играл незначительную роль. Лучше всего изменения соответствовали модели нейтральной эволюции. Иными словами, приобретённые формы и размеры мозгового отдела — случайность эволюционных процессов, а не результат устойчивого движения к определённой цели. Нейтральная эволюция не означает, что большой мозг не давал преимуществ. Из этого следует лишь, что увеличение размеров не обязательно было следствием непрерывной «гонки за суперспособность», когда каждое увеличение объёма мозга повышало шансы на выживание и закреплялось отбором.

В данных также обнаружили следы стазиса: размеры мозгового отдела черепа могли долго оставаться стабильными, а заметные изменения происходили лишь в периоды, когда действовавшие ограничения ослабевали. Какие именно факторы позволяли преодолевать эти ограничения, пока остаётся неизвестным. Похожая картина наблюдалась и при анализе лицевой части черепа. Лицо Homo менялось не потому, что эволюция постоянно «улучшала» его под новые задачи; скорее, оно сохраняло примерно один и тот же «шаблон» на протяжении многих поколений, а «трансформации» происходили только при появлении новых условий, например, особенностей развития организма.

Несмотря на интересные результаты, к выводам Харвати и Хаббе стоит относиться с осторожностью. Одна из главных проблем — сама летопись окаменелостей. 87 черепов — малая выборка для реконструкции сотен тысяч лет эволюции; некоторые быстрые изменения могли остаться незамеченными. Если модель нейтральной эволюции лучше описывает данные, это не означает, что естественный отбор не работал вовсе. Авторы отметили, что они не могут полностью исключить адаптивные процессы, особенно если отбор действовал короткими периодами или менялся вместе с условиями среды. Возможны ситуации, когда после быстрого изменения среды происходил сильный отбор, а затем наступал длительный период стабильности.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Новые данные заставляют пересмотреть традиционные представления об эволюции человеческого мозга и подчёркивают роль случайных процессов в формировании ключевых анатомических признаков Homo.