Разум неандертальца

Изучая анатомию, ДНК и следы культуры неандертальцев, мы можем проникнуть в загадочный внутренний мир наших вымерших родственников.

В ясный день в Гибралтаре, выглянув из пещеры Горама, можно увидеть смутные очертания северного берега Марокко - фиолетовый силуэт над бирюзовым морем. Внутри пещеры тихо. только волны плещутся о каменистый берег. Но в море, в проливе между южной оконечностью Пиренейского полуострова и Африкой, кипит жизнь. Рыболовные суда прочесывают воды, добывая тунца и марлина, круизные корабли катают туристов смотреть на Гибралтарскую скалу, танкеры возят сырую нефть из Средиземноморья на запад. Быстрые течения с большим количеством съедобной живности, мягкий климат, расположение на входе в Средиземное море - все это тысячелетиями привлекало сюда людей.

Одна удивительная группа гоминидов на протяжении десятков тысяч лет обитала в этом регионе и пережила здесь несколько ледниковых эпох, когда уровень моря понижался. а перед пещерой открывалась просторная прибрежная равнина с большим количеством животных и растений. Эти индивиды умело пользовались местными дарами. Они охотились и на таких крупных животных, как горные козлы и тюлени, и на мелких кроликов и голубей. Они ловили рыбу и находили на берегу морские блюдечки и мидии: в близлежащих вечнозеленых лесах они собирали кедровые орех и. Иногда они ловили воронов и орлов, чтобы украсить себя их красивыми черными перьями. И наконец, они наносили на пол своей пещеры символы, значение которых не сохранилось до наших дней.

Представители этой группы вели себя во всех отношениях так же, как и наши предки (Homo sapiens), в своем современном облике появившиеся сначала в Африке, а затем расселившиеся по всему земному шару. Но анатомически они не были похожи на современного человека. Это были неандертальцы, наши коренастые родственники с нависшими густыми бровями, жившие на территории Евразии в период 350-39 тыс. лет тому назад, ­те самые неандертальцы, которые в современной поп-культуре стали олицетворением тупости и грубости.

Такое негативное мнение имело под собой старую научную основу. Представления об этой группе формировались в начале 1900-х гг., когда был найден первый скелет неандертальца на территории французской коммуны Ла-Шапель-о-Сен: деформацию костей, которую сейчас объясняют старостью особи, тогда рассматривал и как признак дегенеративности и недочеловечности. С тех пор палеоантропологические воззрения неоднократно колебались: одни ученые считал и, что когнитивные способности неандертальцев уступал и дарованиям наших предков, другие признавал и их равными. Сейчас из-за множества новых открытий спор разгорелся вновь. С одной стороны, некоторые ископаемые находки и анализ ДНК древних людей свидетельствуют, что мозг неандертальцев отличался, и в сторону меньших способностей, от мозга человека разумного (Homo sарiепs). С другой стороны, как показывают археологические находки, неандертальцы вели себя очень схоже со своими анатомически более продвинутыми современниками.

Чем больше ученые узнают про мышление неандертальцев, тем непонятнее, почему наши ближайшие родственники вымерли после сотен тысяч лет процветания. Чтобы в этом разобраться, надо выяснить, чем мы отличаемся от других видов людей и почему наш вид оказался столь успешен.

О чем говорят кости

Палеоантропологи довольно долго пытались понять сознание неандертальцев, изучая их окаменелые черепа. Исследователи могут воссоздавать внешнюю форму мозга вымершего человека, размер и форму разных его отделов по слепкам. сделанным с внутренней части черепа (эндокранам). Такой подход не позволил выявить четких различий между мозгом неандертальца и человека разумного. Есть даже мнение, что неандертальцы - это просто отдельная популяция Homo sapiens. В данной статье они будут рассматриваться как разные, хотя и близкородственные виды. Палеоневролог Ральф Холлоуэй (Ralpll Holloway) из Колумбийского университета пишет, что мозг неандертальца более плоский, чем наш, но такого же, а зачастую и большего размера. Судя по внутренней поверхности черепа. их лобные доли мозга, отвечающие среди всего прочего за способность к решению различных задач, во многом схожи с таковыми у человека разумного. Однако это ничего не говорит о внутреннем объеме и строении важных отделов мозга. Хол­лоуэй признает, что хотя эндокраны и служат наиболее прямым доказательством эволюции мозга, но они почти не дают достоверной информации об особенностях поведения.

Эйлунд Пирс (Eiluned Реагсе) вместе с коллегами из Оксфордского университета опубликовал в 2013 г. широко известную статью, в которой вроде бы удалось обойти ограничения, связанные с использованием эндокранов, и предложить способ оценки размера внутренних областей мозга. Исследователи использовали размер глазницы как показатель размера зрительной коры (участка мозга, отвечающего за обработку зрительной информации). Измерения черепов неандертальцев показали, что их глазницы были значительно крупнее, чем у современного человека, следовательно, они имели больший размер зрительной коры по сравнению с ним. Согласно одной о из теории, это помогало им жить в северных широтах, где освещение было хуже.



Ученые полагают, что из-за вовлечения большой части мозга в обработку зрительной информации у неандертальцев оставалось меньше ресурсов мозга на выполнение других задач, в том числе на создание и поддержание обширных социальных связей, способных защищать нас в трудные времена. Однако такая теория не убеждает Холлоуэя. Его собственный опыт работы с эндокранами свидетельствует, что не существует надежного способа описать и измерить зрительную кору. Больший размер глазниц можно объяснить большим размером всего лица неандертальцев по сравнению с Homo sарiens. Более того, у современных людей наблюдается значительная вариабельность в соотношении размеров зрительной коры и других отделов мозга, и не похоже, чтобы с этим были связаны различил в поведении.

Другие исследования ископаемых останков тоже дают неоднозначную информацию о мышлении неандертальцев. Так, изучение асимметрии конечностей, следов износа на инструментах и зубах (зубы могут использоваться для захвата предмета, например при снятии шкуры животного) показало, что неандертальцы, как и мы, были правшами. Сильное стремление пользоваться именно правой рукой - один из признаков, отличающих нас от шимпанзе. Ученые считают, что асимметрия в мозге связана со способностью к языку, важнейшему компоненту поведения современного человека. Исследование черепов, принадлежащих особям разного возраста, свидетельствует, что большой мозг неандертальца развивался по-другому, не так, как у нас.

Во время нахождения ребенка в утробе матери их мозг начинал расти так же, как и у современных людей, а вот после рождения, во время периода критического для когнитивного развития, он уже формировался иначе. Данные различия могут иметь глубокие эволюционные корни. Когда был проведен анализ особенностей 17 черепов, найденных в расщелине Сима-де-лос-­Уэсос в Атапуэрке на севере Испании. которые принадлежали особям, жившим 430 тыс. лет тому назад, выяснилось, что у представителей этой популяции (предположительно, предков неандертальцев) размер мозга был меньше, чем у их потомков. Это означает, что неандертальцы не могли унаследовать большой размер мозга от нашего последнего общего предка, следовательно, эволюция их и нашего мозга шла параллельными путями. И хотя в конечном счете мозг неандертальца развился до такого же объема, как и наш, независимость эволюционных путей могла привести к возникновению различий, не имеющих отношения к размеру, например в связях между разными отделами мозга.

Эффект Homo Sapiens

Неандертальцы господствовали в Европе сотни тысяч лет, пока анатомически современные люди из Африки не взяли территорию под свой контроль, после этого неандертальцы исчезли. Heкоторые эксперты пологают, что они проиграли, поскольку у них не было тех языковых и социальных способностей, технологических и пищедобывательных на­выков, которыми обладали пришедшие люди. Любые намеки на наличие сложных когнитивных способностей, найденные на археологических раскопках неандертальских стоянок, списывались на влияние человека разумного (Homo sapiens). Недавние работы по уточнению возраста многих стоянок в Европе и сроков вымирания неандертальцев свидететельствуют, что у них было достаточно времени, чтобы усвоить образ жизни незваных гостей, т.к. они существовали вместе на протяжении тысяч лет в одних и тех же местах.

Более того, в последние годы появилось множество открытий и находок, начиная от символических предметов и сложных орудий, и заканчивая самыми разнообразными пищевыми отходами, доказывающих, что неандертальцы отличались незаурядным умом, и все это однозначно было еще до прихода человека разумного. Ключевой вопрос, стоящий сейчас перед учеными, заключается в том, вымерли ли неандертальцы потому, что наши предки умели все то же самое, только лучше, или же были другие причины.



На что намекают гены

Анализ ДНК позволил пролить свет на некоторые различия. После публикации первой черновой расшифровки генома неандертальца в 2010 г. генетики собрали образцы древней ДНК, чтобы сравнить неандертальцев и представителей Homo sарiens. Интересно, что ген FOXP2, играющий важную роль в процессах речи, у неандертальцев очень схож с нашим. В то же время некоторые другие гены заметно разнятся. Например, у наших ближайших родственников были найдены иные варианты некоторых генов, ответственных за язык в том числе гена CNTNAP2. Современный человек значительно отличается от неандертальцев и денисовцев (это еще одна ветвь древних людей) по 87 генам, отдельные из которых отвечают за развитие и работу мозга.

Но различил между неандертальцами и современными людьми обусловлены не только наличием разных генов. Отличия могут быть и в активности генов, т.е, в том, с какой интенсивностью и в каких ситуациях запускался синтез белковых продуктов тех или иных генов. И действительно, даже для гена FOXP2 известно, что его экспрессия различна у неандертальца и современного человека, хотя при этом получается одинаковый белок.



Форма мозга у неандертальца (справа) и современного человека (слева) различается, однако неизвестно, как эти различия влияют на мышление

Ученые начали исследовать регуляцию экспрессии генов у неандертальцев и других вымерших людей, определяя расположение в древних геномах метильных групп. Известно, что данные группы влияют на актив­ность генов. Главный вопрос заключается в том, как различия в нуклеотидной последовательности ДНК или в активности генов определяют (и определяют ли) различия в мышлении. Приблизиться к ответу на этот вопрос удалось, исследуя современных людей, несущих небольшую долю неандертальских генов (результат произошедшего много тысяч лет назад скрещивания неандертальцев с Homo sарiens).

Джон Блангеро (John Blangero), генетик из Техасского института биомедицинских исследований, проводит в Сан-Антонио долгосрочное исследование расширенных семей: он ищет гены, отвечающие за такие комплексные заболевания, как, например, диабет. В последние годы он со своими коллегами обратил внимание и на структуру и функции мозга у участников исследования. Будучи по образованию антропологом. Блангеро задумался, как, изучая ныне живущих людей, можно оценить когнитивные способности неандертальцев. Блангеро получил полностью секвенированные геномы и томограммы мозга сотен пациентов. Теперь можно было выявлять разные аллели генов, влияющих на развитие заболеваний, и оценивать, как та или иная аллель связаны с особенностями строения мозга. Блангеро понял, что таким образом можно сопоставить информацию о геноме не­андертальцев и его собственные данные о геномах и мозге современных людей и приблизительно определить, какое влияние на особенности мышления первых могли оказывать найденные у них
аллели.



В пещерах Гибралтара жили прогрессивные неандертальцы

Оказалось, что у неандертальцев был меньший, по сравнению с современным человеком, размер нескольких важных участков мозга, в том числе меньше были площадь поверхности серого вещества (участвует в обработке информации в мозге), зона Брока (область, вовлеченная в управление речью) и миндалина (осуществляет контроль эмоций и мотиваций). Кроме того, у них был снижен объем белого вещества, что означает сокращение внутримозговых связей, соответственно, пониженна способность к обучению и запоминанию новых слов. В апреле 2014 г. на конгрессе Американской ассоциации биологических антропологов в Калгари Блангеро представил свои предварительные результаты, заявив: -Держу пари, что неандертальцы в большинстве своем были значительно слабее в когнитивном развитии.

Поскольку сейчас нет живых неандертальцев, Блангеро не может провести с ними соответствующие тесты, чтобы подтвердить или опровергнуть свое предположение. Однако теоретически существует другой способ проверить догадку. Современные технологии позволяют встроить ДНК неандертальца в клетки современного человека, запрограммировать их на развитие в нейроны и наблюдать за культурой неандертальских клеток в чашках Петри. Ученые, например, могли бы изучить способность этих нейронов генерировать электрические импульсы, мигрировать в различные области мозга, создавать отростки, с помощью которых образуются клеточные соединения.



Рисунки неандертальцев в пещерах Гибралтара, найденные в одной из пещер, свидетельствуют о наличии символического мышления

Не каждый исследователь готов делать выводы о мышлении неандертальцев, опираясь только на последовательность ДНК Джон Хокс (Johll Hawks) из Висконсинского университета в Мадисоне предполагает, что аллели генов, отвечавшие у неандертальцев за строение мозга, могут не иметь аналогов у современного человека. Он отмечает, что если бы сейчас пытались выяснить, какой был цвет кожи у неандертальцев, основываясь на их общих генах с современным человеком, то пришли бы к выводу о темной коже. Тем не менее сегодня ученым известно, что определенные гены неандертальцев, которые сейчас исчезли из популяции, вероятно, делали их кожу более светлой. Хокс говорит, что влияние генов древних людей на особенности их мозга представляет собой еще большую проблему, поскольку исследователи многого не знают о влиянии генов на мышление даже у современного человека.

Археологические открытия

Многие ученые считают, что, поскольку анализ ископаемых остатков дает крайне ограниченную информацию, а анализ древней ДНК пока находится в зачаточном состоянии, самый надежный способ заглянуть в сознание неандертальца - оценить культурные достижения, которые оставили после себя вымершие люди. Долгое время складывающаяся из таких находок картина не льстила нашим исчезнувшим родственникам. Ранние европейцы нашего вида оставили после себя образцы изящного искусства, сложные инструменты и остатки пищи, что свидетельствовало о способности использовать самые разные виды животных и растений и, таким образом, адаптироваться к изменениям среды и климата. У неандертальцев, напротив, не обнаруживалось следов искусства и других символьных систем, их орудия были сравнительно просты, а вся их пищедобывательная стратегия узко нацеливалась на крупную дичь. Мышление, загнанное в такие рамки, привело к тому, что неандертальцы просто не смогли адаптироваться к ухудшению климатических условий и конкурировать с пришедшими людьми.



Костяной инструмент для обработки кожи (показано с четырех разных ракурсов) - одно из самых сложных орудии, сделанных неандертальцами

Однако в 1990-х гг. археологи нашли несколько украшений и сложных орудий принадлежавших нашим исчезнувшим родственникам. С тех пор ученые спорят по поводу этих находок: действительно ли они - изобретение неандертальцев? Сомнения родились из-за того. что предметы относятся к концу времени неандертальцев, когда на той же территории уже жил человек разумный. Люди современного вида появились в Европе примерно 44-41.5 тыс. лет тому назад, через сотни тысяч лет после того, как там поселились неандертальцы. Скептики считают, что такие сложные изделия были выполнены человеком разумным и позднее смешались с останками неандертальцев. Кроме того, предполагают, что последние могли скопировать достижения своих гениальных современников или просто украсть их вещи.

Скептической позиции становится все труднее удержаться перед потоком открытий последних лет, свидетельствующих, что неандертальцы хорошо соображали еще до распространения анатомически современных людей по Европе. Дэвид Фрейер (David F'rayer) из Канзасского университета отмечает, что взгляды кардинально меняются: каждый месяц обнаруживается что-то сделанное неандертальцами, всегда новое и удивительное. И из каждого нового открытия следует, что они отнюдь не были глупы.

Самые поразительные из этих открытий означают, что представления о красоте и абстрактное мышление появились у неандертальцев еще до прихода человека разумного. Находки включают в себя наскальные рисунки и следы использования перьев, обнаруженные в пещере Горама. На самом деле следы такого рода можно встретить на многих археологических объектах в Европе. В пещере Фумане в регионе Венето в Италии были найдены следы использования перьев и окаменелые окрашенные в красный цвет раковины улиток, собранные не менее чем за 100 км. подвешенные на нить и использовавшиеся как бусы по меньшей мере 47.6 тыс. лет назад. В пещерах Куэва-де-лос­-Авионес и Куэва-Антон на юго-востоке Испании также были обнаружены морские раковины со следами красителей. Некоторые из них, по-видимому, служили для хранения и смешивания красной, желтой и черной красок, в других найдены отверстия, что указывает на использование их в качестве ювелирных украшений. Обработанных раковинам 50 тыс. лет.

Другие находки свидетельствуют, что страсть неандертальцев к украшениям уходит в еще более далекое прошлое. Раснопки во Франции и Италии выявили традицию сбора орлиных когтей, относящуюся к периоду 90- 40 тыс, лет тому назад. По следам на костях видно, что усилия неандертальцев были направлены именно на получение когтей, а не мяса. На основе этих данных исследователи заключили, что они использовали орлов не для еды, а в символических целях, возможно, для украшения. Самые древние свидетельства наличия неандертальской эстетики обнаружены на стоянке Маастрихт-Бельведер в Нидерландах. Археологи нашли маленькие пятна красной охры (окись железа), датируемые как минимум периодом 250- 200 тыс. лет тому назад, Алый пигмент мелко размалывали и смешивали с жидкостью, которая и капала на землю, образуя пятна. Исследователи не знают точно что неандертальцы делали с красной жидкостью, вполне возможно, что рисовали.

Когда красная охра была найдена на ранних стоянках современного человека, ученые сразу предположили, что ее использовали в декоративных целях. Благодаря новым открытиям мы можем не только улучшить свое мнение о наших многострадальных родственниках, но еще и заглянуть в их мышление. В археологии уже давно считается, что искусство, в том числе украшение тела. - важнейший показатель когнитивных способностей, поскольку это означает, что изготовитель был способен абстрактно думать и переводить информацию в символы. Символическое мышление лежит в основе важного свойства современного человека способности общаться с помощью языка. Считается, что именно благодаря речи наш вид оказался столь успешен. Если у неандертальцев было символическое мышление (а похоже, что это так), то, возможно. у них был и язык. Абстрактное мышление могло зародиться значительно раньше, может быть даже до появления последнего общего предка неандертальцев и современных людей. В декабре 2014 г. ученые нашли раковины мидий из Индонезии, покрытые геометрическим узором, выполненным около 500 тыс. лет назад нашим примитивным предком - человеком прямоходящим (Homo erectus).

Символическое мышление - не единственное свойство, благодаря которому наш вид преуспел. Другой важный компонент поведения - изготовление орудий, и, по всей видимости, неандертальцы успешно освоили и его. Мари Соресси (Marie Soressi) из Лейденского университета в Нидерландах вместе со своими коллегами объявила в 2013 г. о находке на двух стоянках неандертальцев в Дордони (Франция) костяного орудия - гладильни. Возраст инструмента составляет 41-53 тыс. лет, и он похож на приспособление современных кожевников, с помощью которого они делают кожу более мягкой, блестящей и плотной. Судя по следам износа на орудии, неандертальцы использовали его с той же целью. Они изготовляли гладилку из ребер оленя, придавая закругленную форму концу, который крепился к грудине. Во время использования они надавливали этим концом на сухую шкуру и под нажимом многократно разглаживали и размягчали кожу.

Новые доказательства изобретательности неандертальцев были найдены в пещере Абри-дю­-Марас на юге Франции, где исчезнувшие родственники проживали около 90 тыс. лет тому назад. Брюс Харди (Bruce Hardy) из Кеньон-колледжа вместе со своими коллегами провел микроскопическое исследование поверхности каменных орудий, найденных в этом месте, и обнаружил следы их использования. Они указывают в том числе и на навыки, наличие которых раньше не подозревали у неандертальцев. Например. ученые обнаружили остатки перекрученных растительных волокон, которые могли быть использованы для создания веревки или шнура, чтобы плести сети, ловушки или мешки.

Следы древесины, в том числе и на тыльной стороне орудия, означают, что древние люди делали орудия и из дерева. Анализ пищевых остатков опровергает предположение об узкой пищевой специализации неандертальцев. Раньше, в результате исследований химического состава зубов и анализа останков животных на стоянках неандертальцев, считалось, что они, в отличие от анатомически современных людей, предпочитали охотиться на крупных и опасных животных, таких как мамонт или бизон, а не использовать любую доступную дичь. Неандертальцы из пещеры Абри-дю-Марас, повидимому, употребляли разных животных, в том числе маленьких и быстрых, таких как кролики, и даже рыбу. Раньше считалось, что эта пища была им недоступна из-за низкотехнологичного образа жизни.

Некоторые ученые утверждают. что умение питаться растительной пищей дало преимущество человеку разумному над неандертальцами, поскольну позволило получать больше еды с участка земли того же размера. Прожить на растительном рационе людям сложнее, чем другим приматам, поскольку нашим большим мозгам нужно много энергии, а наш маленький кишечник плохо приспособлен к перевариванию клетчатки. Обнаружилось. что неандертальцы из пещеры Абри-дю­-Марас тоже собирали съедобные растения, в том числе пастернак и лопух, и кроме того еще и съедобные грибы. И в этом они были не одиноки, по данным исследований, проведенных под ру­ководством Аманды Хенри (Аmаndа Неnrу) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка, неандертальцы по всей Евразии (от Ирана до Бельгии) питались самыми разными растениями. Изучая зубной камень и остатки на каменных орудиях, она установила, что они потребляли растения, родственные ячменю и пшенице. Она обнаружила также кусочки крахмала из клубней и характерные фрагменты плодов финиковой пальмы. Сходство с находками на стоянках человека разумного было просто поразительным. По словам Хенри "взгляды изменились: значимых различий между этими группами теперь нет". Она отмечает, что, по их данным, у анатомически современного человека не было преимущества в доступе к растительной пище.

Длительное расставание

Если и в самом деле поведение неандертальцев не отличалось от того, которое позволило нашим предкам получить мировое господство, то причины их вымирания становятся все более загадочными. В самом деле, почему они исчезли, а человек разумный выжил? По одной из теорий, у Homo sapiens были более разнообразные орудия, что могло позволить эффективно собирать пищу. Хен­ри объясняет, что объем популяций людей в Африке, где они и появились, был больше, чем у неандертальцев. Появлялось все больше желающих получать легко доступную еду, и нашим предкам пришлось создать новые орудия, чтобы добывать другие виды пищи. Когда люди принесли эти передовые технологии в Евразию, возможно, они смогли более эффективно использовать окружающую среду, чем это делали местные неандертальцы. Другими словами, анатомически современные люди по сравнению с неандертальцами оттачивали свои навыки выживания в условиях более жесткой конкуренции и, придя на новую территорию, сразу получили преимущество над хозяевами.

Большая численность человена разумного не только побуждала к изобретениям. но и позволяла новшествам сохраняться, а не исчезать вместе со смертью последнего члена маленькой изолированной группы. Крис Стингер (Chris Stringer) из Музея естествознания в Лондоне сравнивает крупное, с большим числом родственных связей, общество Homo sарiens с храповым механизмом, позволяющим эффективно увеличивать и закреплять знания в сопоставлении с другими видами людей, в том числе и неандертальцами. Тем не менее приход современных людей не был мгновенным приговором неандертальцам. Недавно Томас Хайем (Тhоmаs Нighаm) из Оксфорда с коллегами провел исследование нескольких десятков неандертальских стоянок и стоянок человека разумного на территории от России до Испании, применив улучшенные методы датировки, с целью точно отследить процесс вымирания. В результате оказалось, что обе группы сосуществовали на континенте в течение 2.6-5.4 тыс. лет, до того как около 39 тыс. лет тому назад неандертальцы вымерли окончательно.

Столь долгий срок дал достаточно времени для скрещивания между двумя видами. Анализ ДНК показывает, что современные люди несут по меньшей мере от 1.5 до 2,1% неандертальских генов ­наследство любовных интрижек между неандертальцам и и нашими предками. Некоторые эксперты даже полагают, что, возможно, смешение большой популяции человека разумного и меньшей популяции неандертальцев привело к упадку последних путем растворения их генов в общей массе. По мнению Фрейера, неандертальцев никогда не было много, поэтому когда пришли люди, из других районов и начали смешиваться с ними, то неандертальцы просто растворились в них. Вся история живых существ заканчивается тем, что они вымирают. Это не всегда признак глупости, культурной неполноценности или неспособности адаптироваться. Это просто дело случая.

Перевод: М.С. Багоцкая

Автор: Кейт ВОНГ (Kate wong) - старший редактор журнала Scientific American.

Источник: Журнал "В мире науки" (04) 2015