Как эволюционировали большие мозги: новая математическая модель

Новая математическая модель может помочь прояснить, что двигало эволюцией больших мозгов у людей и других животных, согласно исследованию, опубликованному в PLOS Computational Biology.

Животные с высокими когнитивными способностями также имеют относительно большие мозги, но факторы, движущие эволюцией больших мозгов, остаются неясными. Учёные предполагали, что экологические, социальные и культурные факторы могут играть свою роль. Большинство этих гипотез не было формализовано математически, но такая формализация позволила бы учёным уточнить свои проверки.

Чтобы решить эту проблему, Маурисио Гонсалес-Фореро из Университета Лозанны (Швейцария) и его коллеги разработали математическую модель, которая предсказывает, насколько большим должен быть человеческий мозг на разных этапах жизни индивида в зависимости от различных возможных эволюционных сценариев.

Модель основывается на предположении, что мозг тратит часть энергии на когнитивные навыки, которые позволяют индивиду извлекать энергию из окружающей среды (пищу), что, в свою очередь, помогает мозгу расти. С учётом естественного отбора модель предсказывает, сколько энергии используется для поддержки роста мозга в разном возрасте при различных биологических условиях.

Исследователи использовали модель для проверки простого сценария, в котором социальные взаимодействия и культурные факторы исключены, что позволило выявить влияние одних лишь экологических факторов. В этом сценарии человек должен охотиться или собирать пищу в одиночку, но может получать некоторую помощь от матери, пока он ещё молод.

При таких условиях гипотетический человеческий мозг вырос до размеров, которые, как считается, были у древних людей, а медленная скорость роста совпала со скоростью роста мозга современных людей. Это противоречит преобладающему мнению, согласно которому для достижения таких размеров и скорости роста необходимы социальные и культурные влияния.

«Наши результаты ставят новые вопросы о влиянии и взаимодействии экологических, социальных и культурных факторов, и наша модель предлагает новый инструмент для их решения», — говорит Гонсалес-Фореро. «В более широком смысле наша модель позволяет проводить новые эксперименты in silico для изучения эволюции мозга, истории жизни и старения мозга».

Его команда сейчас использует новую модель для изучения того, как социальные факторы могут влиять на эволюцию большого размера мозга. В будущем они надеются проверить также и культурные факторы.