Мы уже знаем, что гены обонятельных рецепторов считаются наиболее обширным семейством генов в геноме млекопитающих; к нему относятся от 2 до 5 % генов, в зависимости от их суммарного количества у конкретного биологического вида. Гены из наиболее обширных семейств наверняка имелись и у наших древних предков; эволюционное развитие является динамическим процессом, и количество генов, вероятно, претерпело множество изменений, но вместе с тем их примерное количество в семействе оставалось прежним благодаря их адаптационной ценности.
Эволюционное развитие млекопитающих и приматов ускорилось примерно 65 миллионов лет тому назад, когда погибли динозавры. Размер семейства генов обонятельных рецепторов у млекопитающих не менялся даже тогда, когда млекопитающие начали разделяться на различные отряды, семейства и виды; современные млекопитающие по сей день сохранили огромный репертуар генов обонятельных рецепторов. Скорее всего, принцип работы рецепторных клеток с тех пор остался почти неизменным; как и сейчас, они наверняка проецировали воспринимаемые одоранты на гломерулярный слой обонятельной луковицы, где те преобразовывались в пространственные схемы запаха, рассмотренные нами в главе 7. В пользу гипотезы о неизменности этого механизма восприятия говорит то, что гломерулы являются филогенетической константой обработки обонятельной информации; в 1997 году мы с Джоном Хильдебрандом установили, что гломерулы имеются в обонятельных системах практически у всех видов как позвоночных, так и беспозвоночных существ. Получается, что система обонятельного восприятия позволяет нам заглянуть в самые глубины эволюции. Обонятельная система уникальна; она отличается от остальных систем сенсорного восприятия своей тесной связью между рецепторными генами и образами мира запаха, которые формируются ими в нашем мозге.
Эволюционное развитие млекопитающих и приматов ускорилось примерно 65 миллионов лет тому назад, и с тех пор принцип работы рецепторных клеток и количество генов обонятельных рецепторов почти не менялись.
Так что же происходило с генами обонятельных рецепторов млекопитающих в период становления и развития современного отряда млекопитающих, к которому мы и относимся? В 2000 году Сильви Рукье и ее коллеги секвенировали гены нескольких биологических видов. Затем они расположили их в зависимости от того, как давно тот или иной вид отделился от ветки отряда приматов, и обнаружили, что количество функциональных генов неустанно снижалось – у лемуров процент функциональных генов близок к 100 %; за ними следуют ревуны, макаки, бабуины, шимпанзе и, наконец, человек, у которого объем функциональных генов составляет всего порядка 35 %. На первый взгляд, результаты этого исследования будто бы подтверждают, что для человека обоняние куда менее важно, чем для большинства млекопитающих. В то же время исследование Матиаса Ласки и его мюнхенских коллег доказывает, что с этим выводом можно поспорить – экспериментируя с обонянием обезьян и сравнивая результаты с человеческими, они смогли доказать, что приматы обладают достаточно острым обонянием и способны составить конкуренцию не только грызунам, но даже собакам. Более того, в главе 9 мы уже говорили о том, что оценивать обоняние следует не по количеству рецепторов как таковых, а исключительно в контексте сложной корреляции количества обонятельных рецепторов и сопряженных с ними гломерул. Не стоит забывать и об одном из важнейших посылов этой книги: снижение количества функциональных рецепторных генов при эволюции нашего вида с лихвой компенсируется увеличением объема мозга, а также многократным расширением и усложнением лобных долей, к которым обонятельный тракт имеет привилегированный прямой доступ. Наше обоняние сформировалось в результате поддержания тонкого баланса между двумя эволюционными процессами: с одной стороны, происходило постепенное ослабление периферических структур системы обонятельного восприятия, обусловленное сужением спектра генов рецепторов; с другой стороны, наш мозг стремительно разрастался, а вместе с ним увеличивался и объем центральных структур обонятельного тракта, задействованных в обработке сенсорных образов. Прирост объема мозговых структур наряду с потреблением более насыщенной вкусами и ароматами пищи постепенно привел к развитию человеческой системы восприятия вкусовых ощущений до ее современного состояния.
Первые современные приматы появились около 60 миллионов лет тому назад. Изучение зубов и анатомии этих животных позволило установить, что одним из наиболее распространенных примеров успешной адаптации приматов в процессе эволюции являлась всеядность. Особенности строения их скелета говорят о том, что они ловко управлялись с предметами, могли выбирать из нескольких способов передвижения и ориентировались по зрению. Одной из характерных особенностей ранних приматов, с их направленными вперед глазами и укороченными мордами, считается более слабое, чем у иных млекопитающих, обоняние. Ослабление обоняния считается последствием изменения строения глазниц – дескать, чтобы обеспечить приматам полноценный обзор, природе пришлось укоротить им морду, а заодно и уменьшить количество обонятельных рецепторов в полости носа и обонятельной системе мозга. Предположительное ослабление обоняния приматов в процессе эволюции является одним из наиболее стойких заблуждений как в антропологии, так и в общественном сознании.
Результаты новейших исследований системы восприятия вкусовых ощущений человеческим мозгом свидетельствуют о том, что нам пора серьезно пересмотреть эту гипотезу. Повышение остроты зрения отнюдь не означает ослабление обонятельной чувствительности и разборчивости. Современная гипотеза такова: сокращение числа обонятельных рецепторов у приматов компенсируется увеличением объема мозга и увеличением вычислительных мощностей, задействованных в обработке обонятельных сигналов. Состоятельность этой гипотезы подкрепляется результатами поведенческих исследований, в ходе которых неоднократно подтвердилось наличие у приматов и людей очень даже острого обоняния.
Сокращение числа обонятельных рецепторов у приматов компенсировалось увеличением объема мозга для обработки поступающей информации.
Все это позволяет предположить, что у приматов, как и у других млекопитающих, обоняние все же являлось первостепенным способом восприятия окружающего мира. Спелость фрукта можно определить на ощупь или зрительно, но куда проще сделать это по запаху. Для поддержания фруктового рациона обитатели джунглей перешли на более сложный образ жизни; им пришлось запоминать, когда созревают фрукты, заранее планировать свой путь к ним, кормить детенышей, распределять питание между членами своей стаи. В организационных вопросах более развитый мозг с увеличенной новой корой давал огромное преимущество. К тому же древние приматы наверняка использовали обоняние для идентификации своих сородичей и определения их социального статуса, подобно тому как это делают их современные родственники.
Для жизни на деревьях требовалось не только острое обоняние и крупный мозг, но и прекрасное зрение. В рамках адаптации к этой среде у большинства приматов сформировались крупные глаза с хорошим как дневным, так и ночным зрением. Многие из них обладают и прекрасным цветовым восприятием, которое помогает, к примеру, по цвету выбирать наиболее спелые фрукты. Помимо всего прочего, острое зрение позволяло приматам с легкостью срывать плоды с деревьев, подносить их поближе к лицу и визуально оценивать спелость. Разумеется, нас в первую очередь интересует не зрение, а обоняние; но именно развитие зрения положило начало одному из наиболее динамичных процессов в эволюции приматов – соперничеству обоняния со зрением за контроль над новой корой мозга.
Далекие предки человека выделились в отдельную ветвь группы африканских приматов где-то между 5 и 6 миллионами лет тому назад. В те времена климат нашей планеты менялся – дожди шли все реже, возникали сезонные изменения погодных условий. В Африке менялся и ландшафт: густые джунгли с буйной растительностью и изобилием фруктов отступали, оставляя за собой отдельные деревья и рощи, разбросанные по заросшим травой равнинам и полупустынным степям. Считается, что такой ландшафт дал древним гоминидам эволюционное преимущество – благодаря прямохождению они могли преодолевать существенные расстояния в поисках все более разрозненных и редких источников пищи. Эти существа были всеядными, а потому их рацион, скорее всего, состоял из листьев растений, цветов, орехов, мелких позвоночных, насекомых и фруктов. Предположительно, любимой пищей наших далеких предков-гоминидов были сладкие, содержащие много сахаров фрукты. Как однажды подметил Рик Поттс: «За счет недолговечности качественных фруктов когнитивные и социальные механизмы поиска источников пищи и их защиты от иных желающих полакомиться приобрели первостепенное значение». Считается, что именно необходимость в развитии этих когнитивных и социальных навыков стала тем самым толчком к развитию мозга приматов, что в дальнейшем позволил им эволюционировать в новый биологический вид – в человека. Если рассмотреть вклад обоняния и восприятия вкусовых ощущений в этот этап эволюции человека, то можно предположить, что они мотивировали древних приматов к поиску пищи, а также позволяли находить интересующие их фрукты по запаху, определять их спелость и получать удовольствие от их поглощения. К тому же, как гласит нейроэкономика (см. главу 22), именно вкусовые ощущения позволяют нам определять ценность той или иной пищи и ее место в нашем рационе.
Предположительно, любимой пищей наших далеких предков-гоминидов были сладкие, содержащие много сахаров фрукты.
Развитию прямохождения у приматов способствовало множество небольших, но сложных изменений опорно-двигательного аппарата. Истинные причины этих изменений нам неизвестны, но никто не мешает предположить, что многие из них позволили древним гоминидам добывать более вкусную и разнообразную пищу. Изменившееся строение таза позволяло приседать на корточки, удерживая еду в руках, и спокойно обнюхивать, осматривать и есть ее, при этом отдыхая. Острое зрение давало возможность пристально рассмотреть свою еду. Увеличение новой коры мозга привело к развитию мелкой моторики, которая вкупе с острым зрением давала гоминидам доступ к новым видам пищи. Развитие моторных трактов и зон мозга дало нашим далеким предкам возможность контролирова