Информационная емкость яйцеклетки и строение мозга

Организм человека развивается из одной оплодотворенной яйцеклетки. Вес ее 0,015 мг, а диаметр - 130 - 140 микрон. Достаточно ли ее информационное содержание, чтобы предопределить во всех деталях строение мозга? Информационная емкость одной яйцеклетки - не более 10¹⁰ бит, но это скорее завышенная цифра, и правдоподобнее выглядит более скромная оценка - 10⁷ бит.

Один нейрон соединяется примерно с 4 тысячами других и соответственно может иметь тысячи состояний, связанных с проходимостью или непроходимостью "стыков" (синапсов). Для спецификации 10¹⁰ нейронов и их связей понадобилось бы в таком случае 10 ^{10 3}бит, или на много порядков больше, чем содержит оплодотворенная яйцеклетка. А ведь зародышевая клетка несет в себе информацию о строении всего тела, а не только мозга.

Естественно задать вопрос: почему при таком информационном дефиците в зародышевой клетке все-таки хватает места для генетического кодирования и передачи многих безразличных признаков? Например, пигментация кожи, разрез глаз и форма век, цвет радужной оболочки, вьющиеся или прямые волосы - все эти признаки позволяют опознать, к какой расе принадлежит человек, а иногда даже - к какой семье, но биологического значения они не имеют. И все же на них расходуется информационная емкость яйцеклетки.

Причина "расточительности" в том, что, в отличие от инженерных решений, которые могут быть принципиально новыми и буквально перечеркивать все традиции, в процессе эволюции скачков не бывает. Эволюция постепенна и происходит только на базе уже сформировавшегося генотипа. Многие ныне безразличные признаки когда-то могли быть существенными для выживания или генетически сцеплены с существенными признаками. И потому па них продолжает расходоваться столь дефицитная информационная емкость зародышевой клетки,

Ограниченная информационная емкость оплодотворенной яйцеклетки и необходимость использования значительной части этой емкости для того, чтобы закодировать информацию о строении мозга, приводит к тому, что ряд сложных двигательных актов у человека, в отличие от некоторых высших млекопитающих, не наследуется, например умение ходить и умение плавать. И уж совершенно фантастическим выглядит предположение, будто мозг хранит индивидуальный опыт далеких предков и при некоторых условиях этот опыт якобы "высветляется" в сознании: человек "вспоминает" о событиях, свидетелями которых были его пращуры. Генетическая информация зародышевой клетки слишком мала, чтобы сохранять память об охоте на мамонтов и саблезубых тигров.

Если принять современные взгляды на способ кодирования генетической информации, то придется признать, что структура мозга не может быть полностью предопределена генами. Гены детерминируют лишь общие характеристики мозга: вес (1,3 - 1,5 кг у взрослого человека), количество нейронов, деление на доли и другие инвариантные видовые черты. Но в генах не может быть заложена информация, предопределяющая все функциональные связи в мозге. Эти связи формируются под влиянием условий - и в эмбриональный период, и в первые годы жизни. Условия эти подвержены неконтролируемым колебаниям. Значит, типы связей между элементами, из которых построен мозг, должны быть в громадной мере случайными.

Разумеется, не все мыслимые варианты функциональных связей физически возможны, но все равно - вариантов бесчисленное множество. Среди них есть классы мозговых структур, которые реализуются с большей вероятностью; они и дают все разнообразие индивидуальностей со "средними" задатками способностей. Есть и менее вероятные, из которых одни оказываются более совершенными для той или иной деятельности и дают талантливых и даже гениальных людей. А есть и менее совершенные, которые дают неполноценных индивидуумов. Эти отклонения от среднего уровня неизбежны. Чем они сильнее, тем реже встречаются. Имеет ли здесь место нормальное ("гауссово") или иные типы статистического распределения, пока неясно. Это весьма перспективная и интересная тема для исследования.

Таким образом, поскольку связи в мозгу не полностью детерминированы, а подвержены влиянию неконтролируемых (случайных) факторов, то неизбежны флуктуации, или "разброс" задатков умственной одаренности, колебания в ту и другую стороны в значительном диапазоне.

Индивидуальные вариации способностей наблюдаются и у высших животных. Чем сложнее устройство мозга, тем больше размах этих вариаций. Оно и понятно: информационная емкость зародышевых клеток у разных видов примерно одинакова, и при более примитивном строении нервной системы сравнительно большая часть признаков оказывается жестко детерминированной.

Выходит, чем выше положение вида на эволюционной лестнице, тем больший "разброс" умственных способностей наблюдается среди представителей этого вида. Вероятно, это и положило предел дальнейшему усложнению человеческого мозга: слишком большие вариации индивидуальных свойств снижают выживаемость вида в целом.