Связь развития мозга и скелета открывает новые пути изучения эволюции человека

Новое исследование показывает, что развитие мозга у людей и других приматов тесно связано с развитием скелета. Это открытие создаёт новые возможности для изучения эволюции и развития человеческого мозга.

«Мы знаем, что ключевым фактором эволюционных изменений является регуляция тонких различий в росте и развитии», — говорит Джей Сток, профессор биологической антропологии в Университете Западного Онтарио.

Современные люди развиваются гораздо медленнее других видов. Однако этот медленный темп роста позволяет развиваться мозгу и формировать больше нейронных связей, что определяет человеческие черты: способность к изучению языков, социальное поведение и построение социальных сетей.

Команда сравнила развитие костей у людей, двух видов человекообразных обезьян (гориллы и шимпанзе) и одного вида мартышек (японский макак), чтобы определить закономерности взаимосвязи между нейронным и скелетным развитием. Исследование было опубликовано в PNAS.

«Мы много лет изучаем трабекулярную кость — губчатую костную ткань, которая в основном находится в концах длинных костей», — пояснил Сток. «Известно, что её плотность, объём и ориентация связаны с двигательной активностью, но о её развитии мы знаем не так много».

Ведущий автор исследования Яап Сарс из Кембриджского университета и Naturalis Biodiversity Center (Нидерланды) отметил, что учёные были удивлены, обнаружив, что возрастные изменения в структуре кости не следуют за изменениями размера тела, а соответствуют созреванию мозга.

«Сначала эта связь казалась произвольной, но мы быстро поняли, что мозг, конечно же, контролирует движения тела», — сказал Сарс. «Эти движения подвергают кости различным нагрузкам, к которым они адаптируются, наращивая костную ткань. Это обеспечивает причинно-следственный механизм, связывающий развитие мозга с развитием локомоции и, в свою очередь, с развитием скелета».

Основываясь на этом новом понимании, учёные теперь могут интерпретировать аспекты нейронного развития по частям скелета, отличным от черепа. Они также могут больше узнать о частях тела, которые не окаменевают, например, о нервной системе.

«Исследователям было сложно изучать нейронное развитие по ископаемым останкам», — сказал Сток. «Чтобы понять рост мозга, нам нужно было найти относительно полные окаменелые черепа, и желательно те, рост которых не был завершён».

«Тесная связь между развитием мозга, локомоцией и развитием костей открывает некоторые захватывающие новые пути для понимания эволюции ключевых человеческих характеристик», — добавил Сарс.

Изучение роста и развития костей у ископаемых родственников человека позволит учёным определить возраст, в котором их детёныши могли самостоятельно передвигаться, и как быстро развивались их мозг и двигательные способности. Также можно будет определить, использовали ли наши ископаемые родственники верхние конечности для лазания по деревьям или были более постоянно привязаны к земле на разных этапах своего развития.

«Это открывает совершенно новые возможности для изучения эволюционной истории нашего вида», — заключил Сарс.