Мозговая конкуренция гоминид

Большой мозг, как у человека, создаёт огромное количество недостатков, неудобств:

1. Требуется огромное количество энергии на его поддержание и работу. Наш мозг съедает порядка 20% всей энергии, что мы тратим. Даже когда мы не напрягаем извилины, мозг поглощает тоже самое количество энергии. Чтобы его вырастить в детстве нужно много питаться, что не всегда доступно (речь в первую очередь про диких животных, которые могут попытаться приобрести такой мозг). Летать с таких мозгом практически невозможно — голова перевешивает, сложно её оторвать от земли.

2. Даже при рождении, когда мозг ещё не окончательно сформировался, голова должна быть большой, что мешает при родах — сильно увеличивается смертность как матери, так и ребёнка. Анатомии приходится меняться, таз расширяется, что негативно влияет на скорость передвижения. С другой стороны, приходится рожать приходится раньше, когда весь остальной организм ещё не сформирован — позже голова будет уж совсем большой, из-за чего мы получаем третий пункт.

3. Из-за большого мозга растягивается детство. Жеребята рождаются в таком виде, что в тот же день могут бегать — это необходимо для их выживания. Человеческий детёныш начинает ходить ой как не скоро, не говоря уже о выполнение остальных функций, характерных для человека. Было бы удобнее рождаться позднее, уже более самостоятельным и сформированным организмом, но это будет слишком тяжело для матери, чересчур сложные роды. Приходится жертвовать полноценным внутриутробным развитием ради большого мозга, который, к слову, в детстве растёт очень быстро (потребляет много энергии см. пункт 1), чтобы ещё сильнее не затягивать детство.

4. Детство затягивается ещё из-за того, что большой мозг нужно чем-то заполнить, а способность к обучаемости — параметр крайне сложный, его не развить так, чтобы научиться за неделю, во всяком случае, на нашем уровне развития восприятия и нейронных связей. Потому, чем больше мозг, тем больше знаний, тем дольше нужно учиться, тем больше детство, тем меньше времени на эффективное использование мозга и знаний.

 

Короче говоря: большой мозг — сплошные неприятности. Зачем же предки нашего вида решили пойти на такие жертвы? Это сейчас мы можем сказать: для того, чтобы стать самым успешным видом (спорно), заселить, а потом засрать токсичным мусором всю Землю и полететь в космос. Эволюция не умеет планировать и думать о будущем, изменения должны помогать в настоящий момент.

Что стимулировало развитие мозга?

Данные антропогенеза говорят, что мозг предков человека стремительно развивался и рос в течении всего пары миллионов лет — с точки зрения эволюции и видообразования совсем небольшой срок. Мало какие структуры, да ещё такие сложные, с такой скоростью менялись в палеонтологической летописи. Что происходило в тот период времени, что лишь одна группа обезьян пошла по этому странному пути специализации — рост мозга, когнитивных способностей, памяти.

Скорее всего наложилось несколько случайных событий, которые и привели к появлению голой обезьяны без когтей, клыков, сильных мышц и толстой кожи:

1. Изменение социальной структуры групп гоминидов: стала формироваться моногамия, то, что мы называем традиционной семьёй; уменьшилась, за ненадобностью, внутривидовая агрессия; как следствие этого, увеличилась родительская забота, включая отцовскую.

2. Леса стали заменяться саваннами, появилась необходимость адаптироваться к изменяющимся условиям, к новой пище, новым видах добывания пищи, охоте и так далее. Например, появилась необходимость кооперативно охотиться или отбивать падаль у других падальщиков.

3. В эти условия попали достаточно умные приматы, ведущие социальную жизнь в достаточно крупных группах (несколько десятков).

4. Переход на мясную пищу — подбор падали или охота. Много питательной пищи позволило вырастить мозг, травоядные редко могут себе такое позволить.

 

Скорее всего, все эти факторы развивались в связи между собой. Необходимость кооперироваться в саванне для добычи пищи усилила социальность, повлияла на уменьшение внутривидовой агрессивности, которые могли усилить переход к моногамности. Всё это обратные связи — как положительные, так и отрицательных, хотя речь больше пойдёт о первых.

Это всё посылки для появления большого мозга, но почему же он рос так быстро? Из-за конкуренции, внутривидовой и межгрупповой, и благодаря «культурному драйву».

Виды конкуренции

Обычно говорят о межвидовой конкуренции за ресурс — этим определяется успешность вида в целом, но, на самом деле, внутривидовая конкуренция всегда сильнее, так как особи сильнее похожи между собой и занимают идентичную нишу. Внутривидовая конкуренция социальных видов интереснее тем, что могут использоваться не только банальные физические приёмы, но и различные хитрые манипуляции, обманы, создание альянсов — то, что требует ума и социальных навыков, то есть развитого мозга. Иногда такие поступки называют макиавеллевскими — в честь самого знаменитого политика-интригана. Чем лучше развивается мозг, чем выше уровень культуры, тем больше макиавеллевского поведения, оно становится эффективнее. Если вы обратите внимание на человеческую популяцию, то поймёте, что у нас большинство способов выиграть в конкуренции — это именно макиавеллевское поведение, лишь в некоторых субкультурах всё ещё решает грубая сила. Макиавеллевское поведение — почти синоним эгоистичному, так как выгоду получает только сам деятель, группа и вид от этого никаких преимуществ не получает.

Межгрупповая конкуренция возникает тогда, когда вид становится многочисленным настолько, что не может жить одной группой. Зачастую природные условия определяют численность таких групп: травоядным выгодно жить группами, так проще защищаться от хищников, но слишком большая группа быстро выедает растительность и должна будет быстро перемещаться на новые пастбища, что в какой-то момент становится не выгодно и она распадается на две отдельные группы со своим лидером в каждой. У хищников, какими стали люди, похожая картина — и довольно острая конкуренция за добычу, за легко добываемое и калорийное мясо. Чтобы группе победить в этой конкуренции ей нужно развивать навыки, которые можно назвать кооперативными, охотничьими или альтруистическими. Если особь умеет хорошо добывать еду, то от этого хорошо не только, и даже не столько ей, сколько всей группе — социальный механизм перераспределяет добытую пищу если не поровну, то более-менее равномерно, её получает не только охотник, который тратит силы, рискует здоровьем.

Таким образов два вида важных конкуренций охарактеризовали две группы поведений, навыков. Какая тут связь с изучением механизма быстрого роста мозга и как можно это исследовать?

Три типа мемов

Тут, наконец, нужно сказать об исследовании, на котором строится этот рассказ. Провели его Александр Марков с сыном Михаилом, тут их статья, вот тут можно почитать авторскую относительно популярную адаптацию научной статьи, вот здесь посмотреть длинную лекцию, прочитанную ещё до публикации статьи. А ещё можно скачать саму модель и поиграться с ней.

Дело в том, что авторы рассматривают виды поведения, которые сформулированы выше, как кусочки культуры. Действительно и то и другое не заложено где-то в нас, человек с рождения не умеет охотиться или строить козни — он этому учится, то есть происходит передача культурных знаний, которые можно расчленить на мелкие составляющие — мемы.

Мем — очень популярное сейчас слово, но, на мой взгляд, зачастую понимается неверно. Изначально термин придуман Докинсом и означает «единица значимой для культуры информации», а многие картинки в сети, мне кажется, не соответствует этому определению. Мем был придумал по аналогии с геном, носителем единицы генетического кода. У мема и гена много общего, включая мутирование, распространение и эволюцию в целом, однако с мемами всё несколько сложнее и менее однозначно, чем с генами, с которыми тоже, на самом деле, не всё просто.

В указанной же работе мемы использованы очень конкретно и понятно, мне впервые стало ясно, как же их можно использовать в науке. Объяснить можно на простых примерах. Способ добычи огня с помощью верчения палочки — один мем; способ добычи огня с применением кремня — другой мем. Оба могут меняться, эволюционировать — люди придумывают, как ловчее крутить палочку, что можно подкладывать сухой мох и так далее. Они могут конкурировать и распространяться даже между группами, если есть контакты, миграции из одной группы в другую. Так же мемом может быть способ эффективного привлечения самок, например, с помощью юмора. Два первых случая — альтруистические, охотничьи мемы, последний — эгоистический, макиавеллевский мем.

Напомню, что охотничьи мемы полезны всей группе, но могут даже слегка уменьшать приспособленность обладателя этого мема. Они полезны при сильной межгрупповой конкуренции.

Макиавеллевские мемы полезны только тому, кто их знает, но могут быть вредны для группы в целом при межгрупповой конкуренции.

Конечно, не все мемы можно отнести к этим двум группам, для исследования интересно было понаблюдать ещё и за третьей группой мемов — мемами бесполезного действия. Они циркулируют между особями, но не приносят никакой пользы, только забивают память, на их запоминание тратится время. Почему они существуют? Потому, что нет сильного отбора против них. Точно так же существуют поломанные гены в геноме — не работающие, но и не сильно мешающие жизни. В тех ситуациях, когда отбор усиливается, происходит очищение от мемов/генов. Шаманские пляски по вызыванию дождя, мне кажется, можно отнести именно к этой группе мемов, хотя в них есть некоторая небессмысленная социальная составляющая.

Таким образом, выделяют три типа мемов, которые для краткости можно назвать следующим образом: мем ОХМ — охотничья культура, кооперативно-альтруистическое поведение, мем МАК — макиавеллевская культура, эгоистическое поведение, мем БД — бессмысленные мемы бесполезного действия. В назывании последуем авторам статьи, чтобы не запутаться. И потому, что такие названия выдают в авторе биолога, привыкшего работать с генами, — их именно так и называют, тремя заглавными буквами. А белки, которые получаются с этих генов — соответствующими тремя прописными буквами.

Что дают разделения культуры на три типа мемов?

Моделирование культуры и эволюции

Снова, как по спирали, возвращаемся к развитию мозга: почему он так аномально быстро рос? Узнать это, или точнее — предположить, можно с помощью математических моделей. Именно описание и результаты моделирования и посвящена статья, на которую я опирался  при написании. К каким же выводам привело моделирование? Сначала нужно кратко и просто описать саму модель, чтобы показать в каком направлении двигались исследователи.

Построение модели основывалось на идеи, гипотезе культурного драйва, которая говорит, что развитие культуры и увеличение мозга связаны сильными положительными обратными связями. Чем больше культуры, тем больше нужен хорошо работающий мозг. Чем больше мозг, тем больше создаётся культуры.

Под культурой имеются в виду все те знания, что передаются культурным образом, то есть через обучение, а не врождённо. Не считая, иммунитета, конечно. Навыки, умения, знания об окружающем мире и самом себе — вот это вот всё. И вся культура, как из кирпичиков, состоит из мемов. В данной модели — из трёх видов мемов.

Теперь представим себе одну большую популяцию охотников собирателей, ещё не Homo sapiens, а каких-то его предков, у которых ещё нет мозга необходимого для запоминания мемов, но возможны мутации, которые приводят к тому, что отдельный индивид сможет запомнить один мем. Мемы же появляются случайно: стукнул гоминид камнем о камень, высек огонь — если смог, то запомнил и стал этим пользоваться, а, возможно, даже смог этому научить кого-то ещё.

Если первый запомненный мем будет типа ОХМ, то высока вероятность, что он потеряется: запомнящего загоняют на охоту и у него будет меньше сил и времени на размножение. Да, от него популяции будет небольшое преимущество, но важнее, что особь не сможет его передать потомкам, группа забудет мем.

Если первым запомненным мемом будет МАК, то есть шанс, что он закрепится. Индивид с этим мемом сможет убедить остальных, что его нужно кормить лучше среднего, или сможет эффектно воздействовать на самок, уговаривать из оставить потомство именно от него. Таким образом он сможет передать не только мем, но и, что важнее, гены, ответственные за более развитый мозг. Его дети с высокой вероятностью будут сообразительнее остальных, смогут запомнить отцовский мем и стать такими же успешными. Таким образом мем МАК сможет не только закрепиться в популяции, но и привести к тому, что средний размер мозга увеличится.

Именно такие закономерности показали первые, простые модели, в которые включили только два типа мемов: ОХМ или МАК и БД. Последнее, чтобы следить за тем, вычищает ли отбор бесполезные мемы. То есть МАК запускают культурный драйв и рост размера мозга, а ОХЛ — скорее нет. Ожидаемый результат.

При этом нужно отметить, что даже в случае с ОХЛ сколько-то мемов закрепляется в популяции, но даже среди этой немногочисленной группы существенную часть составляют БД. В более богатой макиавеллевской культуре (где присутствуют мемы МАК и БД), мемы БД занимают даже большую часть (треть всех мемов), чем в охотничьей культуре (мемы ОХЛ и БД).

Что же произойдёт, если сделать смешанную культуру, в которой будет все три типа мемов?

Простой очевидный ответ: получается более разнообразная культура. На самом деле, получается группа похожая на макиавеллевскую — по размеру мозга, по количеству мемов в популяции, но несколько придавливается макиавеллевская культура в пользу охотничьей, и ещё лучше вычищаются бесполезные мемы БД. Культура становится более эффективной, более содержательной, более рациональной, в конце концов.

Однако, напомню, что это всё распространяется на модели с одной крупной популяцией, где нет отдельных групп и межгрупповой конкуренции. Что будет если разбить крупную популяцию на отдельные группы и заставить их конкурировать? Эффект будет огромен.

Во-первых, феноменально снизится доля мемов БД, в смешанной культуре — до нуля. Появление межгрупповой конкуренции приводит к тому, что объём памяти необходимо занимать только чем-то полезным, иначе проиграешь гонку на выживание другой группе.

Во-вторых, эффективность мемов охотничьего мастерства возрастает в разы, так как ресурсы ограничены и нужно успевать быстрее, чем другие группы. В чисто кооперативной культуре охотников (где без конкуренции не был запущен культурный драйв) чуть ли не в десять раз, а в смешанной — в «скромные» три раза.

В-третьих, размер мозга: в смешанной культуре он немного увеличивается, в кооперативной культуре — очень сильно, так как конкуренция вызывает культурный драйв, а вот в макиавеллевской культуре конкуренция вызывает спад, что и понятно: эгоистическое поведение пусть и незначительно негативно влияет на успешность всей группы, потому побеждают те, у кого этих мемов меньше.

То есть культуры, где есть только мемы МАК, проиграют гонку за большой мозг. Задумайтесь об этом, победители этой самой гонки, о чём это говорит?

Думаете на этих выводах остановились исследователи?

Обучаемость в эволюции

Конечно, нет, экспериментаторов не остановить, особенно если им нужно просто менять математические модели, а не мучить животных, что сейчас сложно по этическим соображениям.

До этого момента мы говорил только об одной затратной функции мозга — памяти, ради которой нужно увеличивать мозг. Это большой упрощение, во многом не соответствующее действительности. Следующее приближение к реальной особи — использование в модели второй характеристики мозга, умения обучаться. Чтобы запомнить, нужно научиться, перенять знание, мем от другого индивида. Причём учиться сложнее, чем запоминать. Грубо говоря, для запоминания нам нужна одна доля коры головного мозга, а для обучения несколько, если не вся кора, потому способность быстро и эффективно обучаться (и обучать, кстати) — ещё более дорогая способность, чем память, требует большого развития мозга.

В целом результаты, нас интересует больше всего комплексная культура, как наиболее полноценная, не сильно отличаются: так же вычищаются БД (если есть конкуренция между группами), такое же количество мемов в среднем у каждой особи, такая же эффективность разных типов мемов, существенное отличие одно — мозг становится в два раза больше, а значит и скорость его роста в эволюции тоже.

Всё это говорит о том, что чем сложнее модель, чем они ближе к реальности, тем быстрее происходит культурный драйв, накопление мемов и рост объёма мозга. О том, что дорогие и, особенно, двух компонентные, функции (обучаемость+память) только стимулируют рост. Что может попадать под такое описание?

Лучше всего подходит под эти требования язык, который может обеспечить и макиавеллевское поведение, и кооперацию при охоте. Ну и бесполезные действия он тоже отлично обеспечивает, как мы знаем. То есть, видимо, язык неразрывно связан и с формированием нашего вида с крупным мозгом, и с развитием всей остальной культуры в самом широком смысле этого слова.

Всё, важные результаты получены, можно останавливаться, глубоко вздыхать и радоваться жизни? Нет, конечно. Изучены только основные компоненты, остались ещё дополнительные. Что ещё влияет на культурный драйв, накопление мемов и размер мозга?

Выделим два важных фактора: размер популяции и долголетие. Очевидные признаки.

Чем больше популяция, тем больше в ней разнообразие мемов, тем быстрее идёт отбор и лучше закрепляются эффективные мемы и гены, потому немного увеличивается и память, и обучаемость, и охотничье мастерство. Всё лучше, но лишь незначительно.

Внушительный эффект оказывает повышение срока жизни: возрастает количество мемов у каждой особи, и суммарно в группе, очень сильно вырастают макиавеллевские уловки (хочешь долго и сытно жить — учись вертеться), и, соответственно, ещё сильнее возрастает размер мозга. Эффект долголетия, мне кажется, знаком всем с детства: рассказы о том, что даже в доисторические времена стариков кормили, чтобы они учили подрастающее поколение, в той или иной форме рассказываются на каждом углу. Действительно, группа которая может себе позволить содержать тех, кто уже не способен охотится, но обладает богатыми знаниями, имеет возможность не только сохранять мемы, но и приумножать их.

Интересная деталь

В основной части рассказ не был затронут один интересный аспект исследования: измельчание мемов. Это связано с тем, что вообще был опущено описание того, что мемы могут быть разного размера и разной эффективности — опущено просто для простоты, итак очень много параметров и переменных. Про это можно и нужно сказать отдельно, так как связано с тем, что в какой-то момент средний размер мозга при моделировании начинает уменьшаться, то есть совершать то, что происходит в действительности последние 20 тысяч лет. Не факт, что модель показывает именно то, что происходит с человечеством, но, думаю, процесс как минимум схожий.

Изначально мемы довольно большие и малоэффективные — такие, какие получилось придумать, но постепенно их становится много, мозг развивается и особь получает возможность запомнить много мемов. Однако, оказывается, что польза от этого падает — индивиду всю жизнь придётся учиться, чтобы запомнить все доступные мемы. Детство затягивается, эффективность мемов падает. Какой выход? Эволюция мемов в сторону мелких. Авторы это назвали «порочным кругом измельчания мемов»:

Необходимое допущение состоит в том, что на выучивание одного большого мема требуется меньше времени, чем на выучивание нескольких маленьких мемов такой же суммарной величины (а это похоже на правду). В такой ситуации насыщение культуры мелкими мемами приводит к ослаблению отбора на увеличение объема памяти, потому что чем мельче мемы, тем менее эффективно используется память в течение жизни.

Причём тут опять нужно отметить, что при межгрупповой конкуренции измельчание мемов только усиливается.

Порочный круг, как я понял, потому, что негативно влияет на рост мозга, даже поворачивает его вспять. При этом ничего плохого, вроде бы, в измельчании мемом моделирование не нашло, хотя, можно предположить, что это недостаток модели. Мне кажется, наблюдая за жизнью современных мемов в интернете, сокращение мемов ведёт к потере изначального смысла, превращение их в БД, то есть, опять же чистое предположение, измельчение может приводить к дополнительной потере мемов, истончению культуры. Если допустить, что все мемы в культуре мельчают, то может настать такой критический момент, когда их суммарная полезность упадёт до такого уровня, что придётся заново придумывать велосипед — полноценные длинные мемы, которые не восстановить из измельчавших. Как из краткого пересказа «Войны и мира» не восстановить весь роман, хотя в чём-то краткое содержание для школьников  эффективнее четырёхтомника.

Про этот порочный круг измельчания мемов я задал вопрос автору статьи, но ответа пока нет, как только появится, внесу его в текст.

Заключение

Надеюсь, мне удалось показать насколько интересные результаты может дать математическое моделирование коэволюции культуры и мозга, как на это влияет конкуренция между группами и другие понятные параметры.

Мне эти результаты кажутся особенно интересными в свете нынешнего развития человечества и того, куда оно стремится. Межгрупповая конкуренция — необходимый компонент для быстрого развития культуры и мозга. Когда такая конкуренция пропадает, процесс может пойти в обратную сторону, так как отбор ослабевает. А что мы видим сейчас? Глобализацию: страны объединяются, люди ездят по всему миру — группы сливаются в одну огромную популяцию. Следовательно отбор ослабевает и процесс развития может пойти в обратную сторону — развития как мозга, так и культуры, причём второе должно происходить быстрее, так как культурная эволюция значительно быстрее, чем биологическая. Или просто количество мемов БД в мемофонде будет увеличиваться (или уже увеличилась) без межгрупповой конкуренции, то есть мы всё больше времени будет тратить на заучивание бессмысленной культурной информации, даже не знаю о её бессмысленности. Так что некоторое стремление в поддержании национальных государств (не будет говорить про национализм) может оказаться оправданным с точки зрения поддержания общемировой культуры — и речь не об разнообразии, о которой сейчас пекутся, а о функциональности, полезности культурного знания. Как бы нелогично это звучало. Повторю: это лишь домыслы, но, мне кажется, полезно подумать и в эту сторону результатов моделирования.

Добавить комментарий

Войти с помощью: