Интеллект на Земле возник независимо как минимум дважды: почему вороны мыслят как шимпанзе

Выражение «птичьи мозги» давно стало синонимом легкомыслия и глупости. Но что, если мы скажем вам, что ворона, планирующая свои действия на несколько шагов вперед, или какаду, взламывающий сложный замок, обладают когнитивными способностями, сопоставимыми с шимпанзе? Это не научная фантастика, а реальность, которая десятилетиями ставила биологов в тупик. Как крошечный, кажущийся примитивным мозг птицы может решать задачи, доступные лишь высшим приматам?

Недавние исследования, похоже, наконец-то дают ответ на этот вопрос. И он гораздо интереснее, чем можно было предположить. Оказывается, эволюция как минимум дважды создавала на Земле высокоразвитый интеллект, идя при этом совершенно разными путями. Это открытие не просто реабилитирует птиц в наших глазах — оно заставляет нас полностью переосмыслить, что такое разум и какое место в его иерархии занимаем мы сами.

Архитектура мысли: слоеный пирог против нейронного узла

Чтобы понять суть загадки, нужно заглянуть внутрь черепной коробки. Интеллект млекопитающих, включая человека, традиционно связывают с неокортексом — наружным слоем мозга. Это наш главный «процессор». Его структура — образец порядка: шесть четко разделенных слоев нейронов, каждый со своей функцией. Эта многоэтажная архитектура позволяет обрабатывать сенсорную информацию, мыслить абстрактно, говорить и планировать. Долгое время считалось, что именно такая слоистая организация — обязательное условие для появления сложного мышления.

А теперь посмотрим на мозг птицы. Вместо аккуратных слоев мы видим то, что анатомы прошлого презрительно называли «неспецифическими скоплениями нейронов». Ключевая для птиц познавательная структура, дорсальный вентрикулярный гребень (ДВГ), выглядит как плотный, хаотичный узел. Никакой видимой иерархии. Неудивительно, что ученые начала XX века считали птиц существами, движимыми в основном инстинктами и рефлексами.

Но как тогда объяснить поразительную сообразительность тех же воронов или попугаев? Как мозг весом в 10 граммов выполняет работу, на которую у шимпанзе уходит 400 граммов мозгового вещества?

Спор длиною в полвека: общий предок или гениальное совпадение?

Этот парадокс породил два противоборствующих лагеря в научном мире.

Первая теория, пионером которой в 1960-х стал нейроанатом Харви Картен, гласила: несмотря на внешние различия, глубинные нейронные сети в неокортексе млекопитающих и ДВГ птиц поразительно схожи. А значит, заключил Картен, мы унаследовали этот «интеллектуальный пакет» от общего предка — ящероподобного существа, бродившего по суперконтиненту Пангея 320 миллионов лет назад. Иными словами, интеллект — это древнее наследство.

Вторую, прямо противоположную гипотезу, выдвинул Луис Пуэльес. Изучая развитие эмбрионов, он заметил, что неокортекс и ДВГ формируются из совершенно разных участков зародышевого мозга. Его вывод был категоричен: эти структуры не могут быть родственниками. Они возникли независимо друг от друга. Это была идея о конвергентной эволюции — когда природа приходит к одинаковому решению (в данном случае — интеллекту) разными путями, подобно тому как крылья независимо развились у птиц, летучих мышей и насекомых.

Десятилетиями этот спор оставался неразрешенным. Обе стороны были по-своему правы, но их методы — сравнение взрослых мозгов у Картена и эмбрионов у Пуэльеса — не позволяли увидеть полную картину.

Вердикт: два архитектора, один проект

Прорыв стал возможен благодаря технологии секвенирования РНК одиночных клеток. Представьте, что у вас есть молекулярный GPS-трекер для каждой клетки, который не только показывает ее тип, но и позволяет отследить весь ее путь от «рождения» в эмбрионе до «места работы» во взрослом мозге. Именно этот инструмент позволил двум независимым группам ученых, наконец, расставить все точки над «i».

Их выводы, опубликованные в журнале Science, оказались ошеломляющими. Правы были оба!

• Пуэльес был прав в том, что «строительство» мозга у птиц и млекопитающих идет по совершенно разным чертежам. Нейроны для когнитивных центров формируются в разное время, в разной последовательности и из разных эмбриональных областей. У млекопитающих все логично: клетки из зачатка коры становятся корой. У птиц же происходит «фантастическая реорганизация», когда клетки из разных участков мигрируют и смешиваются, образуя в итоге эффективный мыслительный центр.
• Картен был прав в том, что конечный результат — «здание» нейронной сети — у обеих групп поразительно похож. Несмотря на разные «стройматериалы» (типы клеток) и разный «план застройки» (пути развития), финальная архитектура нейронных цепей, отвечающих за познание, оказалась функционально эквивалентной.

Это классический пример конвергентной эволюции в его самом элегантном проявлении. Представьте, что древние египтяне и индейцы майя, не имея контактов друг с другом, решили построить самое устойчивое монументальное сооружение. Используя разные инструменты, материалы и инженерные подходы, они оба пришли к оптимальной форме — пирамиде. Так же и эволюция, «строя» разумный мозг для позвоночных, пришла к схожей функциональной схеме, хотя и начала с разных отправных точек.

Почему это меняет всё

Это открытие — гораздо больше, чем просто решение старой научной загадки. Оно несет в себе несколько фундаментальных идей.

• Интеллект — не монополия человека. Мы привыкли считать наш мозг вершиной эволюции, неким эталоном. Но пример птиц показывает: мы не «оптимальное решение», а лишь одно из возможных решений. Природа доказала, что есть и другие, не менее эффективные пути к сложному мышлению. Это заставляет нас с большим уважением относиться к другим формам жизни.

• Переосмысление эволюции. Мы видим, что для создания сложной системы, такой как мозг, у эволюции есть определенный набор «инструментов» (генов и регуляторных механизмов), которые она может гибко комбинировать для достижения цели. Есть некий фундаментальный принцип построения эффективной нейросети, который оказывается универсальным для позвоночных.

• Новые горизонты для искусственного интеллекта. Сегодня большинство моделей ИИ так или иначе вдохновлены структурой мозга млекопитающих. А что, если попробовать создать ИИ, основанный на принципах «птичьего» мозга? Как бы «думала» такая система? Возможно, это позволило бы решать задачи, перед которыми пасуют нынешние нейросети, ведь мозг птицы оптимизирован для других условий: навигации в трехмерном пространстве, запоминания тысяч объектов и быстрого принятия решений.

В конечном счете, история «птичьих мозгов» — это история о том, как научное смирение открывает нам глаза на истинное положение вещей. Интеллект — это не гора, на вершине которой стоит человек. Это целый архипелаг островов, возникших независимо друг от друга в океане эволюции. И мы только начинаем наносить на карту эти удивительные миры.