Эволюция человеческого мозга: новое понимание благодаря рентгеновским лучам

В статье, опубликованной в журнале Science, представлены результаты самого детального и точного рентгеновского сканирования черепной коробки раннего предка человека. Эти данные проливают новый свет на эволюцию мозга в период перехода от австралопитеков к роду Homo.

Исследование является частью серии из пяти работ, основанных на новых данных об анатомии вида Australopithecus sediba (объявленного в апреле 2010 года Бергером и коллегами), опубликованных в Science 9 сентября 2011 года. Проектом руководил Университет Витватерсранда в Йоханнесбурге (ЮАР), в нём участвовали более 80 учёных из институтов Германии, США, Великобритании, Австралии, ЮАР и Швейцарии. Работу по изучению мозга провели, в том числе, учёные из Европейского центра синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле (Франция), где и было выполнено микротомографическое сканирование.

Исключительно хорошо сохранившийся череп образца MH 1 (Australopithecus sediba) был отсканирован в ESRF с разрешением (размер 3D-вокселя) около 45 микрон, что меньше толщины человеческого волоса. Благодаря такому высокому разрешению удалось выявить невероятные детали анатомии эндокрана (слепка мозга) седибы.

Как отметил профессор Ли Бергер из Университета Витватерсранда, нашедший окаменелость в 2009 году, «множество очень продвинутых черт, обнаруженных в мозге и теле, делают её, возможно, лучшим кандидатом в предки нашего рода, рода Homo, в большей степени, чем предыдущие открытия, такие как Homo habilis». Однако реконструированный объём эндокрана MH1 неожиданно мал — 420 см³, что в среднем всего на 40 см³ больше, чем у шимпанзе.

Изучение мозга показало удивительное сочетание характеристик. Его общая форма больше напоминает человеческую, чем мозг шимпанзе, и, учитывая малый объём, этот результат согласуется с моделью постепенной нейрореорганизации в передней части мозга. «Действительно, одно из наших главных открытий заключается в том, что форма мозга седибы не соответствует модели постепенного увеличения размера мозга, которая ранее предполагалась для перехода от австралопитеков к Homo», — добавляет доктор Кристиан Карлсон из Университета Витватерсранда, ведущий автор статьи.

Использование синхротронного излучения было ключевым для этого открытия. Внешняя форма мозга отражается, как в слепке, на внутренней поверхности черепа. Однако череп MH1 не был очищен от породы после обнаружения, и только мощные рентгеновские лучи в ESRF могли проникнуть глубоко в окаменелость, чтобы выявить внутреннюю форму черепа с нужным разрешением, не повредив его. «ESRF — самая мощная в мире установка для сканирования окаменелостей, задающая стандарты для неразрушающих исследований их внутренних структур», — заключает Пол Таффори, сотрудник ESRF и соавтор статьи.