Сложные роды и когнитивные способности человека — результат прямохождения

Роды у человека гораздо сложнее и болезненнее, чем у человекообразных обезьян. Долгое время считалось, что это результат большого мозга человека и узких размеров таза матери. Исследователи из Цюрихского университета с помощью 3D-симуляций показали, что роды были сложным процессом и у ранних гоминин, рожавших относительно маломозглых новорожденных, — с важными последствиями для их когнитивного развития.

Во время родов плод обычно проходит по узкому извилистому родовому каналу, сгибая и поворачивая голову на разных этапах. Этот сложный процесс сопряжен с высоким риском осложнений. Считалось, что эти осложнения — результат конфликта между адаптацией к прямохождению и увеличением мозга.

Дилемма между прямохождением и большим мозгом

Двуногая походка развилась около 7 млн лет назад и радикально изменила таз гоминин, превратив его в настоящий родовой канал. Увеличение же мозга началось лишь 2 млн лет назад с появлением первых видов рода Homo. Эволюционным решением дилеммы стало рождение неврологически незрелых и беспомощных детенышей с относительно маленьким мозгом — состояние, известное как вторичная алтрициальность.

Группа под руководством Мартина Хойслера из Института эволюционной медицины Университета Цюриха (UZH) и команда Пьера Фремондьера из Университета Экс-Марсель обнаружили, что австралопитеки, жившие 4–2 млн лет назад, имели сложную модель родов по сравнению с человекообразными обезьянами. «Поскольку у австралопитеков, таких как Люси, был относительно небольшой мозг, но уже были морфологические адаптации к двуногой ходьбе, они идеально подходят для изучения эффектов этих двух конфликтующих эволюционных сил», — говорит Хойслер.

Типичное соотношение размеров головы плода и взрослой особи

Исследователи использовали трехмерные компьютерные симуляции. Поскольку ископаемых останков новорожденных австралопитеков не известно, они смоделировали процесс родов с разными размерами головы плода. У каждого вида есть типичное соотношение между размером мозга новорожденного и взрослой особи. Основываясь на соотношении у человекообразных обезьян и среднем размере мозга взрослого австралопитека, исследователи рассчитали средний размер мозга новорожденного — 180 г. Это соответствует размеру 110 г у человека.

Для 3D-симуляций также учли повышенную подвижность тазовых сочленений во время беременности и определили реалистичную толщину мягких тканей. Выяснилось, что только размер головы плода в 110 г беспрепятственно проходит через вход в таз и его среднюю плоскость, в отличие от размеров в 180 г и 145 г. «Это означает, что новорожденные австралопитеки были неврологически незрелыми и зависимыми от помощи, подобно человеческим младенцам сегодня», — объясняет Хойслер.

Продолжительное обучение — ключ к когнитивным и культурным способностям

Результаты указывают, что австралопитеки, вероятно, практиковали форму кооперативного размножения еще до появления рода Homo. По сравнению с человекообразными обезьянами, мозг развивался дольше вне матки, что позволяло младенцам учиться у других членов группы. «Этот продолжительный период обучения обычно считается crucial для когнитивного и культурного развития человека», — говорит Хойслер. Этот вывод также подтверждается древнейшими документально подтвержденными каменными орудиями, возраст которых — 3,3 млн лет, что задолго до появления рода Homo.

Исследование опубликовано в Communications Biology.