Mózg przeszedł pewne niezwykłe zmiany w trakcie swojej ewolucji. Najbardziej prymitywne mózgi to niewiele więcej niż skupiska komórek zgrupowanych z przodu organizmu. Komórki te przetwarzają informacje otrzymywane z narządów zmysłów również znajdujących się w głowie.

Ludzie mają największy mózg w stosunku do wielkości ciała spośród wszystkich żywych stworzeń.

Z biegiem czasu mózgi ewoluowały. Mózgi kręgowców rozwinęły się zarówno pod względem wielkości, jak i zaawansowania. Ludzie mają największy mózg w proporcji do wielkości ciała ze wszystkich żyjących stworzeń, ale także najbardziej złożony. Różne regiony mózgu stały się wyspecjalizowane i mają charakterystyczne struktury i funkcje. Na przykład móżdżek jest zaangażowany w ruch i koordynację, podczas gdy kora mózgowa jest zaangażowana w pamięć, język i świadomość.

Zachowania mogą wpływać na sukces gatunku, więc zostały ukształtowane przez ewolucję.

Przez zrozumienie, jak ewoluował ludzki mózg, naukowcy mają nadzieję zidentyfikować biologiczną podstawę zachowań, które odróżniają ludzi od innych zwierząt. Zachowanie może wpłynąć na sukces gatunku, więc rozsądnie jest założyć, że ludzkie zachowania zostały ukształtowane przez ewolucję. Zrozumienie biologii mózgu może również rzucić nieco światła na wiele warunków związanych z ludzkim zachowaniem, takich jak depresja, autyzm i schizofrenia.

Rozmiar mózgu i inteligencja

Mózg ludzki jest około cztery razy większy niż mózg szympansa i około 15 razy większy niż mózg myszy.

Jeśli miałbyś umieścić mózg myszy, mózg szympansa i mózg człowieka obok siebie i porównać je, mogłoby się wydawać oczywiste, dlaczego te gatunki mają różne zdolności intelektualne. Ludzki mózg jest około cztery razy większy niż mózg szympansa i około 15 razy większy niż mózg myszy. Nawet pozwalając na różnice w wielkości ciała, ludzie mają niezwykle duże mózgi.

Większy nie zawsze jest lepszy

Ale rozmiar to nie cała historia. Badania wykazały, że nie ma szczególnie silnego związku między wielkością mózgu a inteligencją u ludzi. Jest to jeszcze bardziej wzmocnione, gdy porównamy ludzki mózg z mózgiem neandertalczyka. Ponieważ dziś nie istnieją żadne neandertalskie mózgi, naukowcy muszą badać wnętrza skamieniałych czaszek, aby zrozumieć, jakie mózgi w nich tkwiły. Neandertalski mózg był tak samo duży jak nasz, w rzeczywistości prawdopodobnie większy.

Czaszki współczesnych ludzi, podczas gdy ogólnie większe niż te naszych wcześniejszych przodków, są również inne w kształcie. To sugeruje, że współczesny mózg ma mniej stały kształt niż mózg wcześniejszych ludzi i może być kształtowany przez całe życie przez czynniki środowiskowe lub genetyczne (to się nazywa plastyczność).

Jest kilka interesujących różnic, gdy porównamy wzór wzrostu mózgu u ludzi z szympansami, naszymi najbliższymi żyjącymi krewnymi. Oba mózgi rosną stabilnie w ciągu pierwszych kilku lat, ale kształt ludzkiego mózgu zmienia się znacząco w ciągu pierwszego roku życia. W tym okresie rozwijający się mózg będzie odbierał informacje ze swojego środowiska, zapewniając światu zewnętrznemu możliwość kształtowania rosnących obwodów neuronowych.

Analiza czaszki neandertalskiego dziecka wykazała, że ich wzorce wzrostu były bardziej podobne do szympansa niż do współczesnego człowieka. Sugeruje to, że chociaż mózgi współczesnych ludzi i neandertalczyków osiągnęły podobny rozmiar w wieku dorosłym, zostało to osiągnięte poprzez różne wzorce wzrostu w różnych regionach mózgu.

Głównym ograniczeniem wielkości ludzkiego mózgu jest obręcz miedniczna, która (u kobiet) musi zmierzyć się z wymaganiami dostarczenia dziecka z dużą głową. Ludzie ewoluowały, aby przedłużyć okres, kiedy mózg rośnie, aby włączyć okres po urodzeniu. Ta subtelna różnica we wczesnym rozwoju mogła mieć duże znaczenie dla naszego przetrwania.

Język i rozwój mózgu

Język jest prawdopodobnie kluczową cechą, która odróżnia nas od innych zwierząt. Dzięki naszym wyrafinowanym umiejętnościom językowym możemy szybko i sprawnie przekazywać informacje innym członkom naszego gatunku. Możemy koordynować to, co robimy i planować działania, czyli rzeczy, które zapewniłyby nam ogromną przewagę na początku naszej ewolucji.

Aby zrozumieć, co ktoś mówi, musimy wykryć jego mowę i przekazać tę informację do mózgu.

Język jest złożony i dopiero zaczynamy rozumieć jego różne składniki. Na przykład, musimy wziąć pod uwagę sensoryczne aspekty języka. Aby zrozumieć, co ktoś mówi, musimy wykryć jego mowę i przekazać tę informację do mózgu. Mózg musi następnie przetworzyć te sygnały, aby nadać im sens. Części naszego mózgu mają do czynienia ze składnią (jak kolejność słów wpływa na znaczenie) i semantyką (co słowa faktycznie oznaczają).

Pamięć jest również bardzo ważna, ponieważ musimy pamiętać, co słowa oznaczają. Następnie jest cały system wokalizacji, który jest zaangażowany w pracę nad tym, co chcemy powiedzieć i upewnienie się, że mówimy to wyraźnie poprzez koordynację mięśni, aby zrobić odpowiednie odgłosy.

Niektóre ptaki są utalentowanymi mimikami, ale nie mógłbyś prowadzić rozmowy z ptakiem Mynah!

Badanie języka poprzez porównywanie różnych gatunków jest trudne, ponieważ żadne inne zwierzęta nie zbliżają się do naszych zdolności językowych. Niektóre ptaki są utalentowanymi mimikami, ale nie mógłbyś prowadzić rozmowy z ptakiem Mynah! Nawet gdy nasi najbliżsi krewni, szympansy, wychowują się w ludzkich rodzinach, nigdy nie nabywają werbalnych umiejętności językowych. Chociaż szympansy mogą nauczyć się rozumieć nasz język i używać symboli „graficznych”, wykazują niewielką skłonność do przekazywania czegokolwiek poza podstawowymi informacjami, takimi jak prośby o jedzenie. Ludzie, dla kontrastu, wydają się być kompulsywnymi komunikatorami.

Gen główny dla języka?

Prawdopodobnie największy wgląd w ewolucję języka pochodzi z pracy nad genem FOXP2. Gen ten odgrywa kluczową rolę w języku i wokalizacji i pozwala nam badać zmiany leżące u podstaw ewolucji złożonego języka.

Gen FOXP2 został po raz pierwszy odkryty przez Simona Fishera, Anthony’ego Monaco i kolegów z Uniwersytetu w Oxfordzie w 2001 roku. Natknęli się oni na ten gen podczas badań próbek DNA pochodzących od rodziny z charakterystycznymi trudnościami w mowie i języku. Około 15 członków rodziny, na przestrzeni trzech pokoleń, doskonale rozumiało wypowiadane słowa, ale miało trudności z łączeniem słów w całość w celu sformułowania odpowiedzi. Sposób dziedziczenia tego zaburzenia sugerował, że było to dominujące zaburzenie jednogenowe (wystarczyła jedna kopia zmienionego genu, aby zaburzyć ogólne zdolności językowe). Badacze zidentyfikowali obszar genomu, który prawdopodobnie zawierał dotknięty gen, ale nie byli w stanie zidentyfikować konkretnej mutacji genu w tym regionie.

Potem mieli łut szczęścia, w postaci innego niespokrewnionego dziecka z bardzo podobnymi objawami. Patrząc na DNA tego dziecka zidentyfikowali rearanżację chromosomową, która przecięła gen w regionie DNA, w którym podejrzewali, że znajduje się zmutowany gen. Tym genem był FOXP2. Po sekwencjonowaniu genu FOXP2 w rodzinie znaleziono specyficzną mutację w tym genie, która była wspólna dla wszystkich dotkniętych chorobą członków rodziny. To potwierdziło znaczenie FOXP2 w ludzkim języku.

Mutacje w genie FOXP2 zakłócają pracę części mózgu odpowiedzialnej za rozwój języka.

Simon i jego koledzy poszli dalej, aby scharakteryzować FOXP2 jako „głównego kontrolera”, regulującego aktywność wielu różnych genów w kilku obszarach mózgu. Jedną z kluczowych ról jest wzrost komórek nerwowych i połączeń, jakie tworzą one z innymi komórkami nerwowymi podczas uczenia się i rozwoju. Mutacje w genie FOXP2 zakłócają pracę części mózgu odpowiedzialnej za rozwój języka, co prowadzi do problemów językowych obserwowanych w tej rodzinie.

Ewolucja FOXP2

Gen FOXP2 jest wysoce konserwowany pomiędzy gatunkami. Oznacza to, że gen ten ma bardzo podobną sekwencję DNA u różnych gatunków, co sugeruje, że nie ewoluował on zbytnio w czasie. Białko FOXP2 u myszy różni się od wersji ludzkiej tylko trzema aminokwasami. Wersja szympansia różni się od ludzkiej tylko dwoma aminokwasami. Te dwie zmiany w aminokwasach mogą być kluczowymi krokami w ewolucji języka u ludzi.

Jaką różnicę robią te małe zmiany w sekwencji do funkcjonalności białka FOXP2? Badania na myszach pokazują, że zmiana mysiej wersji genu FOXP2 na taką samą sekwencję jak w wersji ludzkiej ma tylko subtelne efekty. Co niezwykłe, uzyskane w ten sposób szczenięta myszy są zasadniczo normalne, ale wykazują subtelne zmiany w częstotliwości wydawanych przez nie wysokich dźwięków. Pokazują one również charakterystyczne zmiany w okablowaniu w niektórych częściach ich brain.

Z tych badań naukowcy doszli do wniosku, że FOXP2 jest zaangażowany w zdolność mózgu do uczenia się sekwencji ruchów. U ludzi przekłada się to na skomplikowane ruchy mięśni potrzebne do wytwarzania dźwięków mowy, podczas gdy u innych gatunków może mieć inną rolę, koordynując inne ruchy.

FOXP2 reguluje wiele innych genów w organizmie i wydaje się, że ewolucja faworyzowała podzbiór tych, jak również, szczególnie u Europejczyków. Geny regulowane przez FOXP2 są ważne nie tylko w rozwoju mózgu, ale odgrywają również ważne role w ludzkiej reprodukcji i odporności.

FOXP2 i neandertalczycy

Neandertalczycy mogli mieć pewne zdolności mowy i komunikacji.

Neandertalczycy zostali ogólnie scharakteryzowani jako duży, brutalny gatunek z niewielkim lub żadnym rozwojem intelektualnym, społecznym lub kulturowym. Jednak fakt, że mieli ten sam gen FOXP2 co współcześni ludzie sugeruje, że neandertalczycy mogli mieć pewną zdolność mowy i komunikacji.

Różne wątki dowodowe pomogły stworzyć obraz tego, jak neandertalczycy mogli żyć i komunikować się. Zapisy archeologiczne sugerują, że prawdopodobnie żyli oni w małych grupach i z powodu wysokich potrzeb energetycznych spędzali większość czasu na polowaniach.

Neandertalczycy prawdopodobnie nie rozwinęli grup społecznych związanych skuteczną komunikacją. Jest to prawdopodobnie spowodowane tym, że brakowało im kluczowych zdolności umysłowych potrzebnych do tworzenia i utrzymywania grup społecznych. Myślenie rekursywne (myślenie o myśleniu), teoria umysłu (docenianie tego, co dzieje się w głowie innej osoby) i hamowanie impulsywnych reakcji (zdolność do kontrolowania impulsów) to ważne elementy udanych interakcji społecznych. Co ciekawe, uraz mózgu i zaburzenia rozwojowe, takie jak autyzm, mogą zakłócać te zdolności i umiejętności społeczne u ludzi.

Te dowody sugerują, że mózg neandertalczyka mógł nie być okablowany do wspierania skutecznej komunikacji i umiejętności dyplomatycznych. Byłyby one niezwykle trudne do dogadania się z! Mózg neandertalczyków był prawdopodobnie lepiej przystosowany do maksymalizacji ich zdolności wizualnych. Wykorzystywali swoje wielkie oczy i duże mózgi, by przetrwać i polować w warunkach słabego oświetlenia w Europie. To ograniczyłoby przestrzeń dostępną w mózgu do rozwoju systemów potrzebnych do komunikacji i interakcji społecznych. Jednakże, ich mniejsze społeczne regiony mózgu mogły umożliwić im stworzenie mniejszych sieci społecznych, które mogły zwiększyć ich szanse na przetrwanie w surowym europejskim środowisku.

Ta strona została ostatnio zaktualizowana w dniu 2019-06-20

.