Стань умнее. Развитие мозга на практике - Дэн Херли

Конечно, далеко не все наши когнитивные способности можно объяснить через изучение поведения червей и бактерий. Но насколько же далеко природа продвинулась от них к нам с эволюционной точки зрения? До разговора с Сетом Грантом, профессором молекулярной неврологии из Эдинбургского университета, я считал, что эволюция формирует наш геном с помощью тончайших инструментов, посредством отдельных постепенных мутаций. Однако, как мне объяснил Грант, минимум дважды в истории Земли происходило нечто несравненно более масштабное: этакий эволюционный эквивалент гигантского астероида, когда-то упавшего на нашу планету и уничтожившего динозавров. Один из таких гигантских шагов имел место полмиллиарда лет назад, когда примитивное морское существо появилось на свет в результате самой радикальной генетической мутации, какую только можно себе представить: в результате дублирования всего генома его родителей{142}.

«Существуют определенные типы мутаций, которые встречаются крайне редко и имели место лишь несколько раз в истории, – поведал мне Грант. – Примечательно, что около 550 миллионов лет назад такая мутация в серьезных масштабах произошла только у одного животного, у которого было целых два экземпляра генома, и которое выжило и произвело потомство, также имеющее двойную комплементарную цепь ДНК. Его потомки и стали позвоночными».

А потом то же самое случилось повторно. «За этим дублированием имело место еще одно, – сказал Грант. – Дважды два – четыре. В результате древние позвоночные имели уже четыре генома. От них и произошли все биологические виды с развитым интеллектом».

Выгода от обладания четырьмя наборами одних и тех же генов заключается в том, что для роста и функционирования существу необходим только один, а остальные свободны и, следовательно, могут медленно и произвольно мутировать – если хотите, природа с ними играет и экспериментирует, – до тех пор, пока в один прекрасный день – о чудо! – одна из этих причудливо мутировавших версий гена в конце концов не становится полезной.

«На то, чтобы ген в должной мере диверсифицировался и стал полезным, потребовалось еще 150 миллионов лет, – рассказал Грант. – Ко времени, когда животные выползли из воды на сушу, эти гены были уже чрезвычайно сложными с биологической точки зрения. Именно потому позвоночные такие красивые и сложные существа».

В ходе двух исследований, опубликованных в журнале Nature Neuroscience в декабре 2012 года, Грант с коллегами изучали, как варианты генов, высвобожденные в результате двойного удвоения генома наших предков, начали играть важную роль в комплексном мыслительном процессе{143}. Ученые тестировали способность мышей к обучению с помощью компьютерного сенсорного экрана, который вознаграждал грызунов вкусной едой, если те тыкали носом в правильный ответ, и выявили уникальные роли четырех вариантов гена, известного под названием Dlg. Все четыре программируют структурный остов, который удерживает на месте синапсы между нейронами. Грант обнаружил, что без Dlg1, базового прародителя этих четырех вариаций, эмбрион мыши просто не выживет, – данный ген необходим для жизни. А без нормально функционирующей версии Dlg4 невозможно простое оперантное научение – способность существа менять поведение в зависимости от положительного подкрепления или наказания. Хорошо функционирующая версия Dlg3 необходима для зрительного различения. Но истинным научным прорывом стало то, что Грант протестировал не только мышей без нормально функционирующего Dlg2, но и четырех людей, родившихся с похожей мутацией, которая возникает спонтанно и ассоциируется с развитием шизофрении. Используя аналогичный тест с сенсорным экраном, какой применялся в экспериментах с мышами, ученый обнаружил, что эти испытуемые страдают похожими когнитивными нарушениями. Без нормального гена Dlg2 они делали намного больше ошибок в тестах на установление зрительного различения, когнитивную гибкость, зрительно-пространственную обучаемость и память, чем здоровые контрольные испытуемые из генеральной совокупности. Они также демонстрировали пониженную точность в тестах на устойчивость внимания. И ученый пришел к следующему выводу: данные результаты свидетельствуют о том, что роль Dlg2 в комплексном обучении, гибкости мышления и внимании остается неизменно важной вот уже более 100 миллионов лет.

Но не беспокойтесь: сила и величие человеческого разума по сравнению с разумом простой мыши все же запечатлены для потомков, пусть не биологически, а сугубо типографским способом. Если для мышей это важнейшее семейство генов обозначается как Dlg – вторая и третья буквы нижним регистром (не зря же его называют «нижним»), – то для людей в научных кругах принято другое написание: все прописные, DLG.

И правильно! Так им, мышам, и надо!

Важно отметить, что ни один ген в отдельности – ни DLG, ни какой-то другой, – не увеличивают и не уменьшают балл IQ более чем на один процент. Так, например, широко известное исследование, опубликованное в 2012 году в Nature Genetics, установило, что модификация гена HMGA2 в среднем увеличивает размеры мозга на полпроцента, а IQ – на 1,3 процента{144}. И хотя многочисленные исследования семей, близнецов и приемных детей указывают на то, что интеллект биологических родителей определяет мыслительные способности их детей наполовину, прежние надежды генетиков на выявление набора генов для управления этой дисперсией сегодня считаются наивными. Возможно, чтобы разъяснить нечто настолько сложное, как человеческий интеллект, гены, словно буквы алфавита, необходимо сначала объединить в эквиваленты слов, предложений и абзацев.

Не менее наивным считается в наши дни и предположение, что размер мозга живых существ прямо пропорционален их интеллекту. Мозг неандертальца был больше мозга современного человека, а мозг кашалота вообще весит в среднем около восьми килограммов – сравните с типичным мозгом человека, вес которого не дотягивает до полутора килограммов. С другой стороны, мозг ворон, соек и прочих представителей семейства врановых весит в среднем около десяти граммов, а ведь они, как показали исследования, решают задачи лучше большинства млекопитающих, включая собак. Даже скромная мышка с менее чем полуграммовым мозгом явно выделяется в своей весовой категории.

«На данный момент любая мышь умнее моей двухлетней дочки, – говорит Шина Джосселин, старший научный сотрудник Детской больницы при Торонтском университете. – Если мыши умудряются годами жить незамеченными на вашей кухне, согласитесь, не так уж они и глупы. Проблема в том, что мыши, крысы и прочие животные в отличие от людей не говорят. Потому ученым, которые занимаются данной темой, так трудно исследовать их память. Единственное, что нам для этого нужно, – задать правильный вопрос, и они наверняка на него ответят. Мы используем сенсорные экраны, в которые наши подопытные тычутся носами. И они просто поражают меня своими способностями».