Mi emberek csodáljuk a nagy agyunkat, ami a bolygó legfejlettebb állataivá tett minket. De működtetésük rengeteg energiát igényel. Egy új tanulmány szerint nagy árat fizettünk azért, hogy ennyire okosak vagyunk. Evolúciónk során az ember más főemlősökhöz képest gyengébb lett, és agyat cserélt agyvelőre.

Az 1400 köbcentiméteres átlagos térfogatával agyunk háromszor akkora, mint legközelebbi élő evolúciós rokonainké, a csimpánzoké. Bár a kutatók vitatkoznak azon, hogy miért lett ilyen nagy a fejünk, egy dolog biztos: az agy költséges szerv. Agyunk az energiaköltségünk 20%-át használja fel, amikor pihenünk, több mint kétszer annyit, mint a csimpánzok és más főemlősök. Még az 1990-es években az Egyesült Királyságban…Leslie Aiello és Peter Wheeler kutatók az általuk drága szövet hipotézisnek nevezett elméletet terjesztették elő, azzal érvelve, hogy az emberi emésztőrendszer, amely sok energiát használ fel a táplálékunk metabolizálásához, jelentősen leépült, hogy segítsen megfizetni ezt az árat.

Azért, hogy megnézzék, milyen más kompromisszumok történhettek, egy Philipp Khaitovich, a sanghaji CAS-MPG Partner Institute for Computational Biology biológusa által vezetett csoport négy állatfaj öt különböző szövetének energiafelhasználási profilját vizsgálta meg. A szövetek közül három az agyban volt: a prefrontális kéreg (amely a fejlett megismerésben vesz részt), az elsődleges látókéreg (amely a látás érzékelését dolgozza fel) és a kisagyi kéreg (a motoros irányítás kulcsa). A másik két szövet a vese és a combizom volt. A vizsgálatban részt vevő állatfajok emberek, csimpánzok, rhesusmajmok és egerek voltak, amelyek szövetéből nem sokkal a haláluk után vettek mintát.

A kutatók az energiafelhasználás közvetlen mérése helyett egy helyettesítő mutatót, az úgynevezett metabolizmust használták – a kis molekulák vagy metabolitok együttesét, amelyek vagy az élő szöveteket táplálják, vagy azok szerkezetét alkotják, beleértve az aminosavakat, zsírokat, cukrokat, vitaminokat és más vegyületeket. A kutatócsoport minden szövettípusban mintegy 10 000 különböző metabolitot mutatott ki, és a négy fajból származó 14 egyedből álló mintát felhasználva összehasonlította a metabolikus és genetikai különbségeket e különböző állatok között. Amint arról a kutatók a PLOS Biology című szaklapban ma beszámolnak, az egerek, a majmok és a csimpánzok metabolizmusprofilja közötti különbségek nem voltak nagyobbak, mint a köztük lévő viszonylag kis genetikai különbségek, ami azt jelenti, hogy az evolúció valószínűleg nem változtatta meg jelentősen egyikük szövetét sem. Az emberi vesében, a látó- vagy kisagykéregben sem találtak bizonyítékot jelentős evolúciós változásokra.

Az emberi prefrontális kéreg metabolizmusprofilja viszont drámaian megváltozott a többi főemlőséhez képest: Az ember és az egér (130 millió évvel ezelőtt), valamint az ember és a majom (45 millió évvel ezelőtt) közötti szétválást kiindulási pontként használva a csapat kiszámította, hogy a metabolizmus négyszer gyorsabban fejlődött, mint a csimpánzé az ember és a csimpánz vonal szétválása óta eltelt mintegy 6 millió év alatt. (A két faj közötti genetikai különbségek ezzel szemben csak mintegy 2%-osak.)

Ez az eredmény nem volt megdöbbentő, tekintettel az emberi agy más főemlősökhöz képest nagyobb kognitív képességeire vonatkozó bizonyítékok hegyeire. Ami viszont meglepte a csapatot, az a főemlősök és az ember vázizomprofiljának különbsége volt: az emberi metabolizmus több mint nyolcszor gyorsabban fejlődött, mint a csimpánzoké, mióta a két faj külön evolúciós utat járt.

Azért, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy ez az eltérés nem egyszerűen a környezet és az étrend különbségeinek köszönhető, a csapat a majmokat valami olyannak tette ki, ami hasonlít a modern emberi életmódra. A kutatók 12 makákómajmot vettek, és két, egyenként hatfős csoportra osztották őket. Az egyik csoportot egyéni, magányos ketrecekbe helyezték, hogy korlátozzák a mozgás lehetőségét, és magas zsír- és cukortartalmú főtt étrenddel etették őket; a másik csoportot magányos ketrecekbe helyezték, de normál, nyers növényi táplálékból álló étrenddel etették. Amikor ezt a 12 kísérleti alanyt összehasonlították egy 17 majomból álló kontrollcsoporttal, amelyet normál étrenddel etettek, és megengedték nekik, hogy családi csoportokban kint tomboljanak, a metabolizmusukban mutatkozó különbségek minimálisak voltak, az embernél észlelt anyagcsere-változások legfeljebb 3%-át tették ki. Ez kizárja a különbségek étrendi vagy környezeti magyarázatát, állapítják meg a kutatók.

A csapat végül elvégezte a legfontosabb tesztet: összehasonlította a makákók, a csimpánzok és az emberek erőnlétét. Bár nagyon korlátozott korábbi tanulmányok azt sugallták, hogy a testméretet figyelembe véve az ember a gyengébb faj, szisztematikus összehasonlításokat nem végeztek. A kutatók ezért olyan kísérletet dolgoztak ki, amelyben a makákóknak, a csimpánzoknak és az embereknek egy állítható súlyt kellett teljes erejükkel húzniuk, mind a karjuk, mind a lábuk izmait használva (lásd a videót). A majmokat és a csimpánzokat a táplálékjutalom megszerzésének vágya motiválta, míg az embereket – akik között öt egyetemi kosárlabdázó és négy profi hegymászó is volt – a kutatók biztatása motiválta arra, hogy a legjobb teljesítményt nyújtsák a versenyben. Az eredmény: Az emberek átlagosan csak fele olyan erősnek bizonyultak, mint a másik két főemlős.

A kutatócsoport elismeri, hogy még nem világos, hogy az ember és a többi főemlős közötti anyagcsere-különbségek miért vezetnek gyengébb izomerőhöz; amikor a kutatók a csimpánz és az emberi combizom közötti lehetséges szerkezeti különbségeket vizsgálták, nem találtak ilyet, így a legvalószínűbb magyarázatnak az energiafelhasználásban rejlő, még nem ismert különbségek maradtak. És bár a kutatók figyelmeztetnek arra, hogy az emberek és más főemlősök közötti különbségek részben a súlyok húzása közbeni eltérő motivációs szintnek tudhatók be, az eredmények következetessége arra utal, hogy az emberek összességében valóban gyengébbek. A tudósok feltételezik, hogy a nagyobb agy és a gyengébb izmok párhuzamos evolúciója az emberi vonalon talán nem véletlen, hanem inkább az energiaforrások “átcsoportosításának” köszönhető a két szövet között. Egy ilyen kompromisszum gondolata “nagyon egyszerű hipotézis” – mondja Khaitovich -, de az evolúcióban gyakran az egyszerű magyarázatok a legjobbak.”

Aiello, aki jelenleg a New York-i Wenner-Gren Foundation for Anthropological Research elnöke, azt mondja, hogy a legújabb kutatások azt sugallják, hogy “az agy evolúciója szempontjából releváns energetikai kompromisszumok sokkal összetettebbek”, mint amit ő és Wheeler eredetileg az agy kontra bél hipotézisükben feltételeztek, és hogy “ez a munka egy másik lehetséges kompromisszumot mutat be az agy és a vázizom metabolikus igényei között”.”

Aiello és más kutatók azonban úgy gondolják, hogy az emberek nem egyszerűen gyengültek, hanem más módon kezdték használni az izmaikat, ami kevesebb általános erőt igényelt, például a vadászat vagy más tevékenységek során végzett állóképességi futáshoz – ez az elképzelés Daniel Lieberman, a Harvard Egyetem antropológusa által támogatott ötlet.

Lieberman szerint az új tanulmány “nagyon klassz és érdekes”, de nem veszi be azt a feltételezést, hogy az emberi evolúció során az agy kontra izomzat kompromisszumra került sor. “Az emberek kevésbé erősek, mint a csimpánzok, de nem hiszem, hogy kevésbé sportosak lennénk” – mondja Lieberman. Ezért azt állítja, hogy az emberek még mindig nagy mennyiségű izomenergiát használtak, de azt inkább olyan feladatokra fordították, amelyek hosszú távon javították a túlélésüket, mintsem a brutális erőfitogtatásra. Lieberman szerint a nagyobb és okosabb agyunkkal az emberek olyan módszereket találtak ki, amelyekkel hatékonyabbá tették az energiafelhasználást: hatékonyabb vadászokká váltak, megtanulták megfőzni az ételt, és nagyobb csoportok között osztották meg az erőforrásokat. Más szóval, az evolúciós versenyben a győzelmet néha a legokosabb, nem pedig a legerősebb nyeri.

(Video credit: Kasia Bozek)