объем мозга обезьяны и человека
10 фактов о сходствах и различиях между человеком и шимпанзе
Хотя шимпанзе и являются нашими ближайшими родственниками, они все же были неизвестны в большинстве стран мира, до тех пор, пока Чарльз Дарвин не писал о них в 1859 году, и они стали популярны. Только недавно было обнаружено много неизвестной до сих пор информации, позволяющей по-другому взглянуть на заблуждения и преувеличения, в изобилии используемые в произведениях художественной литературы. Тем не менее, наше сходство и различия не являются такими, как многие себе их представляют. Изучая наших ближайших родственников, мы можем лучше понять самих себя.
1. Количество видов
Шимпанзе часто неправильно называют обезьянами, но они на самом деле только относятся к большой семье обезьян, как и мы. Другими яркими представителями приматов являются орангутанги и гориллы. Существует только один вид человека в настоящее время это гомо сапиенс. В прошлом, многие ученые пытались доказать, что существует несколько видов человека, и часто спешат добавить, что они принадлежали к «высшим» видам. Тем не менее, все люди могут производить потомство от себе подобных, и поэтому мы все являемся одним видом. Что касается шимпанзе, на самом деле существует два вида: pan troglodytes, это обыкновенный шимпанзе, и pan paniscus, стройный шимпанзе или бонобо. Эти два вида шимпанзе являются совершенно отдельными видами. Люди и шимпанзе, как виды, произошли от общего предка, возможно от sahelanthropus tchadensis, около пяти или семи миллионов лет назад. От этого предка остались лишь окаменелости.
2. ДНК
Часто говорят, что ДНК человека и шимпанзе совпадает на 99%. Генетическое сравнение непростая задача, в силу характера генной мутации, так что, более точная оценка находится где-то от 85% до 95%. И хотя эта цифра может звучать впечатляюще, уже доказано, что ДНК используется всеми живыми существами для основных клеточных функций. Например, у нас есть около половины той же ДНК, что и у банана, и все же никто не акцентирует внимание на этом факте, чтобы показать насколько человек может быть подобен банану! Таким образом, 95% не говорят так много, как это кажется на первый взгляд. Шимпанзе имеет 48 хромосом, на две больше, чем имеет человек. Считается, что это наследие от предка человека, две пары хромосом сливаются в одну пару. Интересно, что человек имеет наименьшие генетические вариации среди всехживотных, поэтому кровосмешение может вызвать генетические проблемы. Даже два совершенно не связанных между собой человека, как правило, генетически более похожи, чем два брата шимпанзе.
3. Размер мозга
Мозг шимпанзе в среднем имеет объем 370 куб.см. С другой стороны, люди в среднем имеют размер мозга около 1350 куб. см. Однако, мозг и его размер сами по себе не является абсолютным показателем интеллекта. Некоторые лауреаты Нобелевской премии имели объем мозга ниже 900 куб. см., а некоторые — более 2000 куб. см. Структура и организация различных частей мозга является лучшим способом определения интеллекта. Человеческий мозг имеет большую площадь поверхности, поэтому он имеет гораздо больше извилин, чем мозг шимпанзе, а значит, мозг человека имеет большее количество связей между частями мозга. А также относительно большая лобная доля позволяет нам иметь гораздо более развитое абстрактное и логическое мышление.
4. Социальная коммуникабельность
Шимпанзе тратит на общение много времени. Большая часть их общения заключается в уходе друг за другом. Малолетние и молодые шимпанзе часто играют, бегают друг за другом, и щекочут друг друга. Взрослые шимпанзе также часто играют со своим потомством. Проявления внимания включают в себя обнимания и поцелуи, это происходит между шимпанзе любого возраста и пола. Бонобо особенно откровенные, и почти каждое проявление внимания имеет сексуальный подтекст, независимо от пола. Шимпанзе укрепляют дружбу и проводят много времени вместе, ухаживая друг за другом. Люди также тратят на общение примерно такое же время, но мы делаем это чаще вербально, чем физически. Тем не менее, большая часть огромного количества ничего не значащей болтовни, это просто более сложная версия поведения шимпанзе — и служит она немного другим целям, нежели укреплению наших связей. Люди также демонстрируют более тесные отношения через физический контакт — дружественные похлопывания по спине или объятия. Размеры социальной группы приматов точно отражают размеры их мозга. Шимпанзе имеют около 50 близких друзей и знакомых, в то время как у человека их от 150 до 200.
5. Язык и мимика
Шимпанзе имеют сложные системы приветствий и сообщений, которые зависят от социальных статусов общающихся шимпанзе. Они общаются устно, используя различные крики, хрюканье и другую вокализацию. Большая часть их общения, однако, осуществляется с помощью жестов и мимики. Многие выражения из их мимики — удивление, улыбки, умоляющая мимика и мимика утешения — такие же, как у людей. Тем не менее, люди улыбаются, показывая свои зубы, что для шимпанзе и многих других животных является признаком агрессии или опасности. Большая часть человеческого общения осуществляется с помощью вокализации. Люди однозначно имеют более сложные голосовые связки, что позволяет им воспроизводить большой диапазон звуков, но и мешает им пить и дышать одновременно, так как это делает шимпанзе. Кроме того, у людей очень мускулистый язык и губы, что позволяет им производить точные манипуляции с их голосами. Именно поэтому у людей есть заостренный подбородок, в то время как у шимпанзе он покатый — человек имеет большинство губных мышц на нижней челюсти в районе подбородка, а вот шимпанзе не имеет многих из этих мышц, и поэтому им не нужен выступающий подбородок.
6. Питание
Шимпанзе и люди являются всеядными (питаются растениями и мясом). Люди более плотоядны, чем шимпанзе, и имеют более тонкий кишечник для переваривания мяса. Шимпанзе иногда охотятся и убивают других млекопитающих, часто других обезьян, но в остальном шимпанзе довольствуются фруктами, а иногда и насекомыми. Люди гораздо больше зависят от мяса — люди могут получить витамин В12 естественным путем только из продуктов животного происхождения. Основываясь на нашей пищеварительной системе и образе жизни сохранившихся племен, считается, что люди эволюционировали, поедая мясо, по крайней мере, раз в несколько дней. Люди также склонны к приему пищи по расписанию, а не к непрерывному питанию в течение дня, что является характерной чертой других плотоядных. Это может быть связано с тем, что мясо могло быть доступно только после удачной охоты, и поэтому его ели в больших количествах, но нечасто. Шимпанзе будут поедать фрукты в течение всего дня, в то время как большинство людей будут кушать не более чем три раза в день.
7. Секс
8. Прямохождение
И человек, и шимпанзе являются двуногими существами и могут ходить на двух ногах. Шимпанзе часто делают это, чтобы посмотреть дальше, но предпочитают передвигаться на четвереньках. Люди ходят прямо с детства, и у них развился чашеобразный таз, чтобы поддерживать их внутренние органы. Шимпанзе ходит, наклонившись вперед во время движения, так что таз не поддерживает их органы, и они имеют более широкие бедра. Это делает роды для шимпанзе гораздо легче, чем для человека, у которого чашеобразный таз находится на пути большого родового канала. Человек имеет прямые ноги, пальцы на ноге расположены впереди для удобства хождения, в то время как шимпанзе имеют оттопыренный большой палец на ноге и их ноги больше похожи на руки. Они используют ноги для лазания и ползания боком, по диагонали, или для вращательных движений.
9. Глаза
У людей радужная оболочка глаза белая, в то время как радужная оболочка глаза шимпанзе, как правило, темно-коричневого цвета. Это облегчает задачу увидеть, куда смотрит человек, и существует несколько теорий, почему это так. Это может быть адаптация к более сложной социальной ситуации, когда это выгодно, видеть, на кого смотрят другие, и что они думают при этом. Это может помочь при охоте в полной тишине, где направление глаз имеет очень важное значение для коммуникации. Или это может быть просто генетической мутацией без какой-либо цели — некоторые шимпанзе также имеют белую радужную оболочку глаз. И человек, и шимпанзе могут видеть в цвете, что помогает им выбрать в пищу спелые плоды и растения, имеют бинокулярное зрение, их глаза смотрят в одном направлении. Это помогает видеть в глубину и имеет более важное значение во время охоты, чем глаза на разных сторонах головы, как у кроликов, что помогает им избежать быть пойманными.
10. Орудия труда
На протяжении многих лет считалось, что среди животных только люди используют инструменты. Наблюдения за шимпанзе, проводимые в 1960 году, показали использование заостренных веток для ловли термитов, но с тех пор многое изменилось. И человек, и шимпанзе способны изменить окружающую среду создавая инструменты, чтобы решать ежедневные проблемы. Шимпанзе делают копья, используют камни как молотки и наковальни, измельчают листья для использования в качестве временной губки. Считается, что в результате прямохождения, наши передние конечности значительно более свободны в использовании орудий труда, и мы возвели использование инструментов в искусство. Мы живем в постоянном окружении продуктами наших способностей, и многое из того, что люди считают, делает нас «успешными» уходит своими корнями в наше инструментальное производство.
Ученые выяснили почему мозг человека больше, чем у обезьян
Человеческий мозг скрывает в себе секретов не меньше, чем Вселенная. Вот только Вселенная бесконечна и расширяется с ускорением, а размер мозга едва ли может сравниться с самым маленьким астероидом, что вращается между Марсом и Юпитером. В среднем мозг здорового человека весит от 1300 до 1400 граммов, что составляет примерно 2% от веса человеческого тела. Конечно, в истории встречались люди, чей мозг весил больше или меньше, как например в случае с Иваном Тургеневым и Анатолем Франсом – мозг первого весил чуть больше двух килограммов, а мозг второго едва достигал 1000 граммов. Оба писателя при этом были умны и талантливы. Интересно, что по своей структуре человеческий мозг похож на мозг других млекопитающих, вот только он значительно больше по отношению к размеру тела, чем мозг любого другого животного. И недавно британским ученым наконец удалось понять почему.
Ученым из Кембриджского университета удалось вырастить органоиды мозга человека и гориллы и сравнить их раннее развитие.
Имеет ли размер значение?
По отношению к размеру тела человеческий мозг огромен – он примерно в шесть раз больше, чем у других млекопитающих и поглощает 20 процентов энергетических потребностей организма. Согласно эволюционной теории, для создания и поддержания чего-то столь дорогостоящего, должна быть очень веская причина. Но какая она? Нужны ли были нашим предкам большие умственные способности, чтобы, например, находить и хранить пищу? Или, быть может, причина кроется в сложностях с общением со сверстниками или и вовсе, в работе генов?
У животных соотношение между размером мозга и размером тела может являться более точным показателем ума. Но у Homo Sapiens все иначе.
В прошлом ученые пытались найти ответ на эти и другие вопросы, в основном анализируя корреляции, например, как размер мозга соотносится с размером социальных групп у обезьян и наших ископаемых предков. Например, в исследовании 2018 года, опубликованном в журнале Nature, шотландские ученые с помощью компьютерного моделирования пришли к выводу, что чем больше ментальные потребности, то тем больше мозг.
Мозг человека больше, чем у дельфина, шимпанзе, африканского льва и других млекопитающих.
Но не все эксперты согласны с такой точкой зрения. Некоторые специалисты полагают, что причина, по которой у нас с вами такой большой мозг кроется в появлении языка. Другие же считают, что свою роль в развитии человеческого мозга играют гены и сложные молекулярные процессы. Истина, как это часто бывает, вероятно, где-то посередине.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного!
Зачем нам большой мозг?
Драматическое различие между размером мозга человека и нашего ближайшего живого родственника шимпанзе можно проследить вплоть до того момента, когда сапиенсы отделились от общего с шимпанзе и другими человекообразными обезьянами предка. Результаты исследования, недавно опубликованного в журнале Cell показывают, как именно в процессе своего развития человеческий мозг становился таким большим.
Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Кембриджского университета собрали нейроны гориллы, шимпанзе и человека и перепрограммировали их таким образом, чтобы они напоминали клетки эмбрионов, то есть индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПКС). Эти стволовые клетки позже были выращены в органоиды мозга, которые по сути представляют собой крошечные развивающиеся мозги.
«Мы обманули эти клетки и заставили их «думать», что они вновь эмбриональные», — сообщила ведущий автор исследования Мэдлин Ланкастер в интервью The Guardian.
В возрасте пяти недель органоиды человеческого мозга (слева) намного больше, чем у гориллы (вверху справа) и шимпанзе (внизу справа).
Как пишут авторы научной работы, за два дня им стало ясно, что органоиды человеческого мозга выросли намного больше, чем у других обезьян – к пяти неделям органоиды мозга Homo Sapiens были примерно в два раза больше, а их размер в поперечнике достигал около четырех миллиметров.
Самое поразительное, однако, заключается в том, что ученым удалось обнаружить ранее неизвестный науке молекулярный переключатель – основным элементом которого является ген под названием ZEB2. Именно он контролирует рост мозга, активируясь на более поздней стадии, чем во время аналогичных процессов в мозге приматов. Это позволяет нейронам в мозге человека активнее делиться до наступления зрелого возраста и, вероятно, делает нас теми, кто мы есть.
Самое главное различие между нами и другими обезьянами заключается в том, насколько невероятно велик наш мозг.
Чтобы убедиться, что действительно ZEB2 ответственен за рост мозга, исследователи в ходе экспериментов попытались искусственно задержать активацию гена ZEB2 в клетках мозговой ткани гориллы и ускорить ее в человеческих нейронах. В результате мозговая ткань горилл разрослась больше, чем обычно, а человеческая ткань, наоборот, росла медленнее. Ученые отмечают, что относительно простое эволюционное изменение формы клеток может иметь серьезные последствия в эволюции мозга.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Крошечная самоорганизованная сеть искусственных синапсов помнит свои переживания и может решать простые задачи. Ее создатели надеются, что когда-нибудь на ос…
В преддверии Хэллоуина давайте поговорим о фильмах ужасов. Согласитесь, в основном встречаются два типа людей: те, кто любит фильмы ужасов, и те, кто прячетс…
Мякоть арбуза не только утоляет жажду в летний зной, но и пополняет организм антиоксидантом ликопином и витамином A. Вкусный и сочный арбуз является великоле…
«Дело не в лобных долях» Биолог Филипп Хайтович о том, как функционирует мозг человека и чем мы отличаемся от обезьян
Филипп Хайтович, доктор биологических наук, руководитель группы сравнительной биологии в Институте вычислительной биологии в Шанхае, профессор Сколковского института науки и технологий, прочитал в Культурном центре «ЗИЛ» лекцию, посвященную особенностям развития человеческого мозга. Он сравнил то, каким образом развивается мозг у людей и у приматов, и попытался дать ответ на вопрос о том, почему человек умнее обезьяны. «Лента.ру» записала основные положения лекции Филиппа Хайтовича.
Мозг как сетевая структура
Мозг — это очень сложный орган. Человеческий мозг включает около 100 миллиардов нейронов и 100 триллионов синапсов — соединений между нейронами. С помощью современных технологий исследователи могут изучать работу нейронных сетей, видеть, какие из них активируются во время выполнения живым существом той или иной задачи. Когда вы, скажем, смотрите на светофор и понимаете, что горит зеленый или красный свет, за процесс отвечает не один, не десять нейронов, а целые сложные сети.
Естественно предположить, что человеческий мозг является уникальным по сравнению с мозгом других живых существ именно из-за количества нейронов, которые могут образовать более сложные сети и, таким образом, мы можем сохранять большие объемы информации. Представьте, у вас есть компьютер, у него не восемь, а 700 гигабайт памяти. Но действительно ли можно объяснить разницу между мозгом человека и мозгом других животных только размером? Некоторые говорят, мол, у слона тоже большой мозг, а мозг дельфина по объему вообще сопоставим с человеческим. Их оппоненты возражают, что нужно смотреть на количество нейронов и размер лобных долей, которые у человека очень большие.
Если посмотреть на наше родовое древо, то окажется, что с шимпанзе мы разошлись около 8 миллионов лет назад, а неандертальцы и homo sapiens произошли от одного вида 0,5 миллиона лет назад. Почему можно с такой уверенностью утверждать, что так все и было? Почему наши пути с неандертальцами разошлись 0,5 миллиона лет назад, а не 100 миллионов и как можно доказать, что у нас есть родство с шимпанзе?
Можно сказать «посмотрите на череп, вроде череп похож». Но это не очень хороший аргумент, ведь мы знаем, что дельфины и рыбы тоже похожи, но близкого родства между ними нет, ведь дельфины — млекопитающие и их ближайшим родственником является корова. Родство человека и обезьяны выясняется сейчас не на основании сравнения костей и скелета, а на основании анализа ДНК, содержащей генетическую информацию. В каждой клетке нашего тела она есть, и в каждой клетке она одна и та же.
ДНК одного человека чрезвычайно похожа на ДНК любого другого человека, но примерно один из тысячи нуклеотидов в ней другой. Она представляет собой биологическую молекулу, в структуре которой во время самовоспроизведения случаются ошибки. Сравнив ДНК отца с ДНК ребенка, можно подтвердить или опровергнуть факт отцовства, обнаружив генетическое сходство или полное различие. С тем же успехом можно сравнить геном человека и любого другого вида живого существа.
Если посмотреть на ДНК шимпанзе, то увидим, что она на 98 процентов совпадает с ДНК человека. Кажется, что это очень небольшое различие, но тут стоит учитывать, геном состоит как из множества позиций, которые как ни на что практически не влияют, так и влияют на многое. Существует множество генетических заболеваний, например, мышечная дистрофия. Причина ее кроется в мутации одного единственного нуклеотида, а в нашей ДНК более шести миллиардов нуклеотидов. На этом примере можно видеть, что 2 процента, по-настоящему, — это громадная доля, из-за них может измениться очень многое.
Объем — не главное
Все люди чрезвычайно схожи генетически между собой. Если же посмотреть, скажем, на африканских горилл, орангутангов или шимпанзе, которые, как нам кажется, очень похожи между собой, то мы увидим, что в генетическом плане между двумя представителями одного вида человекообразных обезьян может быть существенно бОльшая разница, чем между африканцем и европейцем.
У шимпанзе есть родственник — бонобо, примерно так же относящийся к ним, как неандерталец к человеку. Различить их можно по физиономии: у шимпанзе она светлая, а у бонобо черная. Несмотря на то что они генетически очень похожи, поведение их сильно отличается. Шимпанзе живут племенами, почти как первобытные люди, у них есть сильные самцы-вожаки, вступающие в поединки друг с другом. Если два племени встречаются, то неизбежно завязывается драка, кого-нибудь почти всегда убивают.
Шимпанзе, конечно, дальние родственники человека — разделение нашей ветви древа с ними произошло 8 миллионов лет назад. Это много — ведь всего двадцать тысяч лет назад человек разумный существовал в примитивном обществе. Еще два миллиона лет назад было большое количество разнообразных видов человека. Сейчас кто-то может сказать, что живут, мол, в лесу какие-то обезьяны, и больше никого похожего на нас нет. Не нужно заблуждаться — до нас существовало множество очень похожих на современных людей разновидностей человека, причем неандертальцы не были отдельным видом, поскольку они скрещивались с человеком разумным. В результате, все они вымерли, а мы — остались. Мы представляем собой победивший вид, и поскольку их всех мы истребили, то нам остается только истреблять друг друга по старой памяти.
Но вернемся к объему мозга. В ходе эволюции мозг разных видов человека увеличивался, изменялись черты лица, исчезали массивные надбровные дуги. Тут было бы очень интересно исследовать ДНК боксера и депутата Валуева — у нас есть гены неандертальцев, и, возможно, за его форму черепа отвечают именно они.
Где-то 2,5 миллиона лет назад объем мозга предков человека составлял около 500 кубических сантиметров, но с этого момента он начал очень быстро увеличиваться. Около 2 миллионов лет тому назад объем черепной коробки уже составляет 1 литр. Примерно 50 тысяч лет назад, когда человек разумный сосуществовал с неандертальцем, были люди, у которых этот показатель составлял 2 литра, при том, что у современных представителей homo sapiens он — 1-1,5 литра. То есть, совсем недавно мозг нашего вида был больше, чем сейчас. Иногда говорят, что размер мозга неандертальца превосходил размер мозга современного человека. Это правда, но размер мозга наших предшественников, живших в то же время, был больше, чем у нас.
Можем ли мы сказать, что из-за этого большого мозга они были умными, у них была цивилизация, технологии и т. д.? Нет, изменений в инструментах, которыми пользовались наши предки миллион лет назад и 100 тысяч лет назад, практически не было. Птицы вьют гнезда, бобры строят плотины — это достаточно сложные технологии, но никакого прогресса тут нет. Так же и наши предшественники — они использовали какие-то простейшие скребки, топоры, и вдруг, около 100 тысяч лет назад начинается удивительная культурная революция. Появляются крючки для рыбной ловли, каменные и костяные изделия, первые предметы искусства, причем эти события не связаны с увеличением размера мозга. Некоторое уменьшение его размеров в последние 50 тысяч лет можно объяснить увеличением лобных долей и уменьшением затылочных, которые, скажем, были более развиты у неандертальцев.
Мы копируем поведение окружающих
Для купирования эпилептических припадков, возникающих в результате редкого заболевания, некоторым детям, чтобы спасти их, удаляют одно из полушарий мозга. При этом они учатся в обычной школе и не отстают в развитии от остальных.
Смысл заключается в том, что если в детстве удалить целое полушарие, то это никакого травматического воздействия на способности человека не произведет (во взрослом состоянии, когда мозг уже сформирован, все, конечно будет по-другому). Так что дело не в размере, не в лобных долях, не в количестве нейронов, а в чем-то другом.