Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции - Кеннет Катания

движения заслонки до атаки бурозубки составило всего 20 миллисекунд, или одну пятидесятую секунды. За 50 миллисекунд (одну двадцатую секунды) бурозубка достигла источника струи и открыла пасть для атаки5. Результат более чем поразительный, особенно с учетом того факта, что это не рефлекторная реакция, как C-старт у рыбы, а точно нацеленная атака хищника. Судите сами: на обнаружение добычи и атаку у бурозубки уходит вдвое меньше времени, чем у рака на смыкание клешни. Если звездоносы – самые быстрые едоки, то водяная бурозубка – хищник с самой быстрой атакой, когда-либо зафиксированной у млекопитающих. Понятно, почему у речного рака нет шансов. С точки зрения бурозубки он движется в замедленном режиме.

Все это весьма впечатляет в контексте резюме водяной бурозубки, но как насчет более широкой картины? Выше я намекнул, что изучение землероек может приоткрыть тайну происхождения нас, людей. Серьезная заявка для такого крошечного млекопитающего.

Гондвана головного мозга?

Над расшифровкой основных схем, по которым функционирует новая кора (неокортекс), работает множество нейробиологов. Напомню, что неокортекс – это внешняя область головного мозга, которая есть только у млекопитающих. Он составляет львиную долю мозга человека (и, если уж на то пошло, львиную долю мозга льва). По сути, именно неокортекс дает нам способность к мышлению и познанию – то, что делает нас людьми. Неудивительно, что мы хотим разобраться, как он устроен. Но вполне логично задаваться и другим вопросом: как все начиналось? Иными словами, как выглядел головной мозг первых млекопитающих, бродивших по Земле бок о бок с динозаврами, и на что был способен этот мозг?

Эти вопросы могут показаться неподъемными, но на самом деле у нас есть множество палеонтологических подсказок. Лучше всего в качестве окаменелостей сохраняются зубы и челюсти, и большинство таких находок говорит о том, что млекопитающие юрского периода в основном питались насекомыми и другими беспозвоночными – прямо как современные землеройки. И на этом аналогии не заканчиваются. Первые млекопитающие тоже были мелкими, как землеройки, и головной мозг у них был маленьким, а доля неокортекса – незначительной11. Мы знаем это потому, что при благоприятных условиях головной мозг древнего животного доходит до нас в виде окаменелости – во всяком случае, его отпечаток. Отпечаток формируется, когда минералы накапливаются в полости черепа, принимая точную форму мозга, а затем со временем затвердевают. Это очень редкий и ценный вид ископаемых, и именно благодаря таким находкам мы знаем, что новая кора у наших далеких предков, обитавших в юрском периоде, была того же размера, что и у землероек.

Как же выглядит неокортекс у землероек? С помощью студентов и коллег, среди которых был и мой магистрант Дункан Лейч, я составил карты мозга землероек и смог определить количество и расположение кортикальных зон12–13. Оказалось, что землеройки – обладатели простейшего неокортекса среди всех описанных с этой точки зрения млекопитающих. Но простейшего в очень интересном смысле. Мы идентифицировали всего пять кортикальных зон; все они тесно соприкасаются, без каких-либо разделителей. Все эти пять зон есть и у человека, и почти у каждого изученного млекопитающего. Но у всех млекопитающих эти зоны разделены вклинивающимися участками новой коры, а у землероек неокортекс выглядит чем-то вроде Гондваны (суперконтинента, когда-то объединявшего несколько нынешних континентов Земли). То есть кортикальные зоны составляют однородную массу.

Четыре из пяти неокортикальных зон, обнаруженных у землероек, оказались так называемыми первичными. Мы выявили первичную соматосенсорную кору (S1), которая представляет собой карту механорецепторов противоположной стороны тела (в точности как у кротов). Мы также нашли первичную зрительную кору (V1) и первичную слуховую кору (A1). Как понятно из названий, это самые важные и обширные зоны неокортекса, отвечающие за обработку зрительных и слуховых сигналов. Мы обнаружили и крупную вторичную соматосенсорную кору (S2), которая также имеется у всех изученных млекопитающих. И наконец, мы использовали данные, полученные в ходе предыдущего исследования14 землероек, и идентифицировали первичную моторную кору – область, без которой невозможен контроль мышечных сокращений, а значит, и управление произвольными движениями.

Необычайная простота неокортекса землеройки становится очевидна при сравнении с мозгом человека. Это сравнение однозначно показывает, что большой головной мозг – это не просто увеличенная версия маленького мозга. У млекопитающих с крупным мозгом, к которым относятся и приматы, в процессе эволюции добавлялись новые кортикальные зоны. Считается, что у человека кортикальных зон более ста, а может быть, даже более двухсот – ученые до сих пор находят новые15. Не исключено, что в передней части коры мозга землероек есть еще несколько зон, но уж точно не сотня.

Здесь я должен сделать оговорку. Землеройки – не предки современных млекопитающих. Это живые зверьки, прекрасно себя чувствующие в нынешних экосистемах. И, конечно, современные млекопитающие не могли произойти от землероек. Однако, изучив окаменелости, палеонтологи заключили, что древние млекопитающие полагались в первую очередь на обоняние и осязание посредством волосков на теле16. А это более чем похоже на восприятие мира землеройками, что позволяет считать головной мозг землероек наиболее близким к мозгу нашего предкового млекопитающего.

5.6. Головной мозг человека в сопоставлении с головным мозгом землеройки (для сравнения я положил мозг землеройки на монетку). Неокортекс есть и у человека, и у землеройки, как и основные кортикальные зоны, имеющиеся у всех млекопитающих. К ним относятся первичные зоны – моторная (M1), соматосенсорная (S1), зрительная (V1) и слуховая (A1), а также вторичная соматосенсорная зона (S2). У землероек эти зоны непосредственно прилегают друг к другу, тогда как у человека между ними вклиниваются другие участки новой коры (не показаны на рисунке)

Все гениальное просто

Увидев огромный человеческий мозг рядом с мозгом землеройки, вы можете ощутить некоторое самодовольство. Мы прошли славный путь; только взгляните на все это неокортикальное богатство! Сотни отдельных зон новой коры позволяют нам говорить на разных языках, создавать произведения искусства, использовать различные инструменты и вдобавок ко всему изучать эту новую кору. По сравнению с нашим мозгом мозг землеройки – образец простоты. Но эта простота обманчива: ведь поведенческие навыки этого млекопитающего можно назвать какими угодно, но только не примитивными. Водяные бурозубки способны мгновенно принимать решения лишь на основании текстуры, формы, запаха и движения, одновременно преследуя и атакуя небезобидную добычу. При этом они, как и звездоносы, используют подводное обоняние, чтобы обнаруживать жертву по запаху. Кроме того, бурозубки – превосходные навигаторы и не сбиваются со следа даже во тьме болот, не полагаясь на зрение. Как же они достигают такой скорости и эффективности