Пища для мозгов

В самом разгаре май. И по самой лучшей традиции в выходные многие отправляются на шашлыки. Но, употребляя всеми любимое блюдо, вы когда-нибудь задумывались, какую роль в эволюции мозга сыграло мясо? В новой статье, я расскажу, как первобытный человек пришёл к употреблению мяса, и как это отразилось на изменениях его мозга и скелета.

Остатки со стола

В ходе эволюции самым ценным приобретением для человека стал развитый мозг, позволивший нашим предкам ступить на новый этап развития. Но с развитым мозгом приходит проблема. Четверть энергии, вырабатываемой нашим организмом, уходит на обеспечение мозга, и без введения нашими предками в рацион высококалорийной пищи его функционирование было бы невозможным.

Археологические и палеонтологические находки указывают на то, что переломный момент наступил примерно 2,6 млн лет назад, когда человек начал употреблять мясо в пищу, ликвидировав «дефицит энергии».

Большинство учёных считает, что в этом были «виноваты» орудия труда и переход к прямохождению, позволившие нашим предкам перейти на мясной рацион. Другие антропологи предполагают, что это случилось благодаря тому, что гоминиды жили рядом с вулканами и гейзерами, позволявшими им «варить» пищу и извлекать из неё максимум энергии.

Данные теории имеют свои недостатки и не являются совершенными. Если наши предки благодаря орудиям могли добывать себе мясо, то подобная еда, скорее всего, не была очень калорийной. Мягкие ткани тела современных африканских животных почти не содержат в себе жира, и на их переваривание обычно уходит почти столько же калорий, сколько присутствует в самом «диетическом» мясе. Термическая же обработка пищи появилась спустя 2 млн лет от начала потребления человеком мяса.

Откуда же тогда наши предки могли брать энергию для пропитания мозга? Ответ на этот вопрос может дать исследование, опубликованное в журнале Current Anthropology, которое может разрешить разногласия вокруг «мясной» гипотезы, длящиеся уже несколько десятилетий.

Древние гоминиды, по мнению авторов статьи, в стремлении есть высококалорийную жирную пищу стали падальщиками, доедая остатки убитых хищниками животных, в костях которых сохранялись большие запасы жирного и высококалорийного костного мозга. Раскалывая кости при помощи булыжников и добираясь до ценного содержимого, древние гоминиды заняли очень узкую, но богатую калориями экологическую нишу.

«Скорее всего, наши предки распробовали жир примерно четыре миллиона лет назад. Жирный костный мозг, скрывавшийся в костях животных, загрызенных хищниками, был одним из самых больших и привлекательных источников калорий. Они, скорее всего, и вывели человека на его текущую траекторию эволюции», — считает Джессика Томпсон из Йельского университета (США).

Подобная идея, как отмечает Томпсон, одновременно очень хорошо объясняет то, где наши предки взяли недостающую энергию, так и зачем появились первые настоящие орудия труда и почему рост мозга начался ещё до того, как человечество открыло огонь и секреты кулинарии.

Первые потенциальные следы подобного стиля жизни, по словам исследователей, уже были обнаружены в виде странных повреждений на останках животных, найденных на стоянке древних людей в местечке Дикика в Эфиопии.

Эти вмятины давно считаются древнейшими следами орудий труда, однако Томпсон и её коллеги полагают, что они могли быть оставлены не режущими инструментами, а тупыми булыжниками, которыми древние гоминиды раскалывали свою добычу в поисках костного мозга.

В пользу этого говорит то, что первые реальные орудия труда были найдены в отложениях, сформировавшихся на миллион лет позже, примерно 2,6 миллиона лет назад. Открытие других подобных окаменелостей упрочит позиции этой гипотезы, заключают учёные.

Каменные столовые приборы

Развитие интеллекта и появление орудий труда у древних гоминидов позволило им самостоятельно добывать себе мясо. В опубликованном исследовании в журнале Nature антропологи выяснили, что из-за появления в рационе мяса, обработанного с помощью каменных орудий труда, уменьшились размеры зубов с челюстями и вместе с тем сила укуса, произошло изменение строения кишечника и увеличение размеров мозга и тела.

Эволюция рода Homo не до конца изучена, однако известно, что мозг и тело человека прямоходящего были больше, чем у предшествующих гоминидов, объем мозга постепенно увеличивался, однако зубы становились меньше, а жевательные мышцы — слабее.

Несмотря на важность потребления мяса, до настоящего исследования было мало известно, как именно оно и его обработка повлияли на модификацию жевательного аппарата. Известно, что австралопитеки потребляли много растительной пищи, и это требовало тщательного пережевывания и больших затрат энергии на питание.

Ученые провели эксперимент, в ходе которого взрослых людей кормили стандартными порциями мяса (использовали козье мясо, так как оно жесткое и более похоже на мясо диких зверей, чем говядина), а также бататом, морковью и свеклой. Продукты либо не обрабатывали вообще, либо обрабатывали незначительно. С помощью электромиографии – метода исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих при возбуждении мышечных волокон, — исследователи сравнили, сколько силы прикладывали испытуемые, чтобы прожевать различные продукты.

Обнаружилось, что для потребления необработанного мяса требуется меньше усилий, чем для пережевывания корнеплодов. При условии, что мясная пища составляла треть рациона древнего человека, а для обработки мяса и овощей он использовал каменные орудия, людям пришлось бы жевать на 17% реже и прилагать на 26% меньше силы, подсчитали ученые.

Наблюдая за этим процессом и внося небольшие модификации в «палеодиету» добровольцев, авторы статьи обнаружили, что простое нарезание пищи на кусочки без ее кулинарной обработки и добавление в диету даже небольшого количества мяса радикальным образом снижает те усилия и время, которые человек должен тратить на пережевывание еды. Переход на частично мясную диету, в которой доля мяса составляет всего треть, снижает расходы энергии на пережевывание пищи более чем на 20%.

Таким образом, исследователи показали, что именно мясо и наличие орудий труда, а не обработка пищи с помощью огня способствовали уменьшению лица и жевательного аппарата человека, что могло привести в дальнейшем к развитию речи.

_______________________________________________

Литературные источники

1. Gunz, Philipp & Tilot, Amanda & Wittfeld, Katharina & Teumer, Alexander & Shapland, Chin & van Erp, Theo & Dannemann, Michael & Vernot, Benjamin & Neubauer, Simon & Guadalupe, Tulio & Fernández, Guillén & Brunner, Han & Enard, Wolfgang & Fallon, James & Hosten, Norbert & Völker, Uwe & Profico, Antonio & Di Vincenzo, Fabio & Manzi, Giorgio & Fisher, Simon. (2018). Neandertal Introgression Sheds Light on Modern Human Endocranial Globularity. Current Biology.
2. Thompson, J. C., Carvalho, S., Marean, C. W., & Alemseged, Z. (2019). Origins of the human predatory pattern: The transition to large-animal exploitation by early hominins. Current anthropology, 60(1), 1-23.
3. Zink, K., Lieberman, D. Impact of meat and Lower Palaeolithic food processing techniques on chewing in humans. Nature 531, 500–503 (2016).