Вполне возможно, что разум и сознание далеко не исчерпываются хеббовскими синапсами и перестройкой нейронных связей. Тем не менее эти аспекты развития нервной системы, которые мы уже более или менее понимаем, являются принципиально важной предпосылкой для возникновения разума. Это еще один пример того, что построение тела зависит от налаживания связей между клетками в соответствии с сигналами, которые они получают. Гены, задействованные при создании головного мозга, не содержат информацию о его окончательном строении – в системе, структура которой должна меняться в зависимости от результатов обучения, такой подход был бы обречен на провал. Вместо этого конкретные белки, кодируемые этими генами, образуют механизмы, которые укрепляют, ослабляют или разрушают связи в зависимости от степени совпадения поступающих и исходящих сигналов. Постоянно сравнивая выходящие сигналы с входящими, эти системы совершенствуют мозг, меняя способы ассоциации сигналов и переводя результаты обучения в трехмерную структуру меняющихся нейронных сетей.
Эти открытия (замечу, что многие из них уже далеко не новы) могли бы существенно снизить накал споров об относительном влиянии природы и воспитания, которые так любят вести поклонники генетики с социологами-любителями. Одни утверждают, что умственные способности обусловлены генетически, другие – что они складываются под воздействием окружающей среды. Из того, о чем шла речь в этой главе, следует, что практически во всех существенных случаях гены и окружающая среда работают вместе: белки, кодируемые генами, создают нейронные «машины», а связи в этих машинах образуются под воздействием окружающей среды. И гены, несущие опасные мутации, и неблагоприятная среда ведут к умственной неполноценности. «Хорошие» гены позволяют создать в процессе развития такой мозг, в котором потенциально сформируется здоровый разум, но этот потенциал будет реализован только в том случае, если стимулы окружающей среды, получаемые в детстве, позволят создать правильные нейронные связи. Для таких социальных животных, как человек, это означает не простые визуальные и слуховые стимулы, но и богатство языка, общения, игры и любви. Теперь мы знаем (не предполагаем на основе каких-то конкретных политических позиций, а действительно знаем, основываясь на таких беспристрастных доказательствах, как изображения, полученные в ходе МРТ-сканирования мозга), что мозг детей, которые часто подвергаются сильной вербальной агрессии и плохому отношению, развивается с физическими отличиями от мозга детей, которые росли в более благополучной среде.[267],[268] То же касается детей, подвергающихся физическому (частые телесные наказания)[269] или сексуальному насилию,[270] причем в каждом случае затрагиваются разные отделы мозга. МРТ-снимки мозга детей с отклонениями – страшная иллюстрация к словам писательницы Берил Бейнбридж: «Все можно перерасти, кроме детства».
Глава 16Мера всех вещей
Будь твой дед хоть под потолок ростом, тебе расти самому.
В Венеции, в Галерее Академии, что на южном берегу Большого канала, хранится один из ярчайших символов Возрождения – рисунок «витрувианского человека» работы Леонардо да Винчи. На нем изображена обнаженная мужская фигура. И ноги и руки фигуры показаны в двух положениях: ноги вместе или немного расставлены, руки вытянуты в стороны параллельно земле или вытянуты и приподняты до уровня макушки. Тело вписано в окружность с центром в пупке, а также в квадрат, сторона которого соответствует росту человека (рис. 74).
Пояснения к рисунку написаны зеркальным письмом, которым Леонардо обычно делал тайные записи, и содержат сведения об относительных размерах частей тела. К ним относятся, в частности, следующие правила: длина разведенных в стороны рук равна росту человека (это показывает квадрат), расстояние от линии роста волос до подбородка равно одной десятой доле человеческого роста, расстояние от локтя до кончиков пальцев – четверти, длина уха составляет треть длины лица и так далее. Всего правил тринадцать. Придумал их не Леонардо, а римский архитектор Витрувий еще в первом веке до нашей эры, и поэтому рисунок Леонардо обычно называют «витрувианским человеком». Как показывает стилизованный рисунок «витрувианской женщины», выполненный современной художницей Сьюзан Доротеей Уайт, те же самые правила справедливы и для женского тела.
Хотя теперь мы понимаем, что эти правила отражают не абсолютные, а усредненные пропорции, и что у многих людей лица более вытянуты, а уши длиннее, чем следует из правил Витрувия, все же удивительно, с какой точностью большинство тел, за исключением аномальных, укладываются в эту схему. Каким же образом мельчайшие клетки могут так точно сложиться в определенные формы и пропорции тела, во много раз превышающего их собственные размеры?
Рис. 74. Витрувианский человек (рисунок Леонардо да Винчи) (Wikimedia Commons) CC gaggio1980-Fotolia.com
Пропорции взрослого человека иные, чем у эмбриона: относительные размеры частей тела закономерно отличаются у плода, младенца, ребенка и подростка. Например, голова новорожденного младенца намного больше относительно общих размеров тела, а конечности намного короче, чем у взрослого человека, не говоря уже о том, что все тело гораздо меньше. На протяжении дальнейшего роста размер различных частей тела находится под контролем, так что они всегда пропорциональны по отношению друг к другу. Таким образом поддерживается замечательная, почти точная симметрия человеческого тела. При этом части тела не обязательно контактируют друг с другом (например, левая и правая нога), а длина таких крупных частей тела, как конечности, даже у новорожденного превышает длину отдельной клетки в десять тысяч раз. Как же части тела измеряют сами себя? Какие механизмы сообщают растущему организму чувство меры? Если в двух словах, то это пока неизвестно, но, собрав воедино данные экспериментов на разных животных, от плодовых мушек до млекопитающих, мы можем высказать ряд обоснованных предположений.
Прежде чем говорить о пропорциях, давайте посмотрим, как контролируется абсолютный размер человеческого тела. Существенная часть наших знаний на эту тему получена при изучении людей, у которых этот контроль так или иначе нарушен, а именно карликов и гигантов.
Уже давно было замечено, что гигантизм, при котором рост человека намного больше среднего, часто связан с опухолями гипофиза. Если такие опухоли активны в период нормального роста ребенка, он вырастает очень высоким (2,10–3,60 м). При этом такие люди, несмотря на исключительно высокий рост, имеют нормальные пропорции тела.
Гипофиз – сложный орган, выделяющий множество гормонов, но с точки зрения контроля размера тела важнее всего так называемый гормон роста. Здоровый гипофиз выделяет небольшие количества этого гормона в пульсирующем ритме, один выброс в несколько часов. Как правило, наибольшая активность гормона достигается во время сна. Концентрация гормона роста довольно высока в раннем детстве, когда организм растет быстро, и резко снижается до скромного «взрослого» уровня в возрасте примерно от 18 до 20 лет. Люди, в организме которых производится мало гормона роста, очень невысокие (около 1,2 м), но имеют более или менее нормальные, «витрувианские» пропорции тела. Сама по себе связь между количеством гормона роста и размером тела еще не говорит о том, что здесь причина, а что – следствие. Однако тот факт, что дети с низким содержанием гормона роста растут вполне нормально, если делать им инъекции этого гормона,[271],[272],[273] явно указывает на то, что количество гормона роста определяет размер тела.
Гормон роста не оказывает непосредственного влияния на рост и размножение клеток. Он заставляет некоторые клетки, в частности клетки печени, образовать вторую сигнальную молекулу дальнего действия – инсулиноподобный фактор роста I (ИФР-I; родственная молекула ИФР-II контролирует рост плода).[274] Именно ИФР-I передает большинству клеток организма инструкции, касающиеся размера состоящих из них структур. Гормон роста регулирует синтез ИФР-I за счет сложного процесса, включающего его связывание со специфическим рецептором и запуск внутреннего сигнального пути, приводящего к экспрессии гена, кодирующего ИФР-I.[275] Мутация гена, кодирующего этот рецептор, приводит к тому, что клетки носителей мутации приобретают аномальную чувствительность к гормону роста.[276] Это является причиной особого типа карликовости – синдрома Ларона. Для людей с этим синдромом характерен низкий рост и непропорционально малый размер таких внутренних органов, как сердце, в сочетании с нормальными пропорциями скелета. (Любопытно, что среди людей с синдромом Ларона много долгожителей. Самые разные животные, от круглых червей до грызунов, в организме которых уровень ИФР-I опускается ниже нормы, как правило, переживают нормальных животных своего вида, и, возможно, у людей имеет место тот же самый эффект.)[277]
Далеко не при всех нарушениях контроля роста пропорции тела остаются нормальными. Яркий пример этого – Анри де Тулуз-Лотрек, художник, живший через четыре столетия после того, как Леонардо да Винчи нарисовал «витрувианского человека». Тулуз-Лотрек – пост импрессионист, запечатлевший на своих картинах, рисунках и плакатах богемный декаданс Парижа на рубеже веков, – обладал необычным телосложением. Его лицо и туловище были нормальными по разм