Зачем китам большой мозг

Мозг китов и дельфинов увеличился не ради интеллекта, а ради тепла.

Мозг китов и дельфинов – один из самых больших среди зверей. Большой мозг ассоциируется в первую очередь с развитым интеллектом. Поведение китов и дельфинов как будто не даёт повода усомниться в их умственных способностях: у них сложная социальная жизнь и сложная система звуковых сигналов для общения друг с другом, для добывания пищи они используют довольно хитроумные уловки, они учатся друг у друга и т. д.

Однако, как пишут в Scientific Reports сотрудники Университета Витватерсранда, мозг китов и дельфинов стал большим не только и не столько из-за того, что им понадобилось стать умными. Для мозга крайне важно поддерживать постоянную температуру, может, даже важнее, чем для других органов. Но киты и дельфины живут в воде, а в воде млекопитающие теряют тепло в 90 раз быстрее, чем на воздухе. Даже совсем небольшое охлаждение ухудшает работу нейронов и снижает когнитивные способности. Если ты живёшь в воде, задача не дать мозгу остыть становится особенно острой.

У зверей вообще в мозге вообще есть отдельная топка, которая не зависит от систем терморегуляции остального организма. Механизм обогрева мозга связан с обычными метаболическими реакциями, с помощью которых клетки добывают энергию, окисляя питательные вещества. В обычном случае энергия из питательных веществ преобразовывается в энергию молекул аденозинтрифосфата, или АТФ. В форме АТФ энергия легко запасается и легко расходуется.

Но ту же энергию, которая образуется при сжигании питательных веществ, можно направить не в АТФ, а рассеять в тепло. Для этого существуют специальные белки, которые разрывают цепь метаболических реакций, не давая синтезироваться АТФ. Если заглянуть в мозг бегемоту, то мы увидим, что 35% нейронов снабжены такими белками. А вот в мозге китов и дельфинов подобные «тепловые» белки есть у 90% нейронов. Кроме того, работа обогревательных белков в нейронах зависит от нейромедиатора норадреналина. У китообразных на 30% выше плотность в мозге нервных окончаний с норадреналином, которые непосредственно управляют концентрацией и активностью «тепловых» белков.

Наконец, кроме нейронов, в мозге есть так называемые глиальные клетки. Они помогают нейронам работать, поддерживают их и питают, регулируют проведение импульсов и очищают нервную ткань от молекулярного мусора и инфекций. У китов и дельфинов в 30–70% глиальных клеток тоже есть белки, которые рассеивают метаболическую энергию в тепло. А вот у остальных зверей таких белков в клетках глии нет, и эти клетки вообще не играют роли в обогреве мозга.

Китообразные получили большой мозг около 32 млн лет назад, спустя много миллионов лет поле того, как они окончательно переселились в воду. И именно в то время, когда их мозг резко увеличился, температура морей и океанов на Земле заметно упала. Крупный мозг в принципе теряет меньше тепла, чем маленький, просто в силу законов физики. Если же он к тому же нашпигован обогревательными элементами, как у китов, то переохлаждения можно не бояться. Всё это подтверждает гипотезу, что мозг китов и дельфинов стал таким большим в первую очередь для того, чтобы не остывать, а не для того, чтобы быть умными. Впрочем, раз мозг всё равно увеличился, то почему бы и не поумнеть?