Одна из главных мантр эволюционных биологов в разговоре о происхождении человека звучит так: «Человеческий мозг — очень умный и полезный, но очень энергозатратный; чтобы прокормить жадные нейроны, мы тратим 25% от необходимого минимума энергии, которую получаем с пищей». принято также считать, что мы, Homo sapiens, тратим на обслуживание мозга гораздо больше, чем другие животные.
Мозг животных оказался таким же энергозатратным, как человеческий
Грызуны и шимпанзе тратят на поддержание работы мозга меньшую часть потребляемых калорий, чем люди. Зато мармозеткам, тупайям и игрункам приходится отдавать мозгу почти ту же долю получаемой с пищей энергии, что и нам.
Исследование двух биологов из университета Дьюка (США), опубликованное вчера в Journal of Human Evolution, ставит последнее представление под сомнение. По данным Дага Бойера (Doug Boyer) и его соавтора Арианны Харрингтон (Arianna R. Harrington), мозги недешево обходятся не только людям.
Энергия, которую используют наши клетки, переносится кровью в форме глюкозы. Чем больше крови проходит через орган, тем больше глюкозы ему достается. Бойер и его ученица измерили диаметр сечений отверстий в костях, через которые проходят артерии, снабжающие мозг кровью. Сосуд может сужаться и расширяться под действием разных факторов, но его максимальный объем ограничен площадью сечения полости в кости.
Сопоставив результаты измерений с ранее полученными данными о количестве глюкозы, потребляемом мозгом, и внутреннем объеме черепа животных семи видов — мышей, крыс, белок, кроликов, обезьян и людей. Используя математические методы, ученые оценили потребление глюкозы мозгом 15 других видов, для которых этот показатель не измерялся.
Как и ожидалось, исследовали выяснили, что человеческий мозг потребляет относительно больше энергии, чем мозг грызунов, маленьких и даже человекообразных обезьян. В состоянии покоя, когда энергия расходуется только на дыхание, пищеварение, обогрев тела и другие необходимые процессы, мы тратим на содержимое черепа вдвое больше, чем шимпанзе, и в 3 — 5 раз больше, чем белки, мыши и кролики. Но у других зверей мозг бывает почти таким же энергозатратным, как наш — например, у перохвостой тупайи, глазастого и хвостатого зверька из лесов Калимантана и Суматры, а еще — у кошачьего лемура и карликовой игрунки, самой маленькой обезьяны в мире.
«Если задуматься, наши результаты не так уж удивительны, — размышляет Бойер, — доля мозга в общем энергетическом бюджете организма зависит в основном от отношения размера мозга к размерам всего тела, и у многих животных это отношение меньше, чем у человека».
Возможно, способность обеспечивать относительно энергозатратный орган впервые развилась не у первых людей или их недальних предков, а раньше — миллионы лет назад, когда клада древних млекопитающих разделилась на ветви грызунов и приматов.
Другой способ измерения энергопотребления мозга основывается на подсчете нейронов, который невозможно провести ддля вымерших животных. А вот измерить диаметр полостей в ископаемых костных останках можно, поэтому методика оценки кровоснабжения мозга, предложеная Бойером, пригодится не только зоологам, изучающих современных животных, но и палеонтологам.