Před úsvitem, po ránu

Eseje o dětech a rodičích

František Koukolík

Recenzent: prof. MUDr. Petr Zvolský, DrSc.(†)

Vydala Univerzita Karlova

Nakladatelství Karolinum, 2017

www.karolinum.cz

ebooks@karolinum.cz

Redakce Lenka Ščerbaničová

Grafická úprava Jan Šerých

Obrazový doprovod ze zdrojů autora

a z archivu Nakladatelství Karolinum

Sazba DTP Nakladatelství Karolinum

Vytiskla tiskárna Nakladatelství Karolinum

Vydání druhé, přepracované

© Univerzita Karlova, 2017

© František Koukolík, 2017 (druhé, přepracované vydání)

ISBN 978-80-246-3634-4

ISBN 978-80-246-3639-9 (pdf)

Obsah

1. Předmluva k prvnímu vydání

2. Předmluva k druhému vydání

3. V noci

4. Před úsvitem, po ránu a odpoledne

5. Poznávám

6. Hýbám se

7. Pamatuji si

8. Mluvím a počítám

9. Miluji

10. Inteligence

11. Já

12. My

13. Slovo na závěr

1. Obálka

2. Tiráž

3. Obsah

4. Začátek

1. 7

2. 8

3. 9

4. 10

5. 12

6. 13

7. 14

8. 15

9. 16

10. 17

11. 18

12. 19

13. 20

14. 21

15. 22

16. 23

17. 24

18. 25

19. 26

20. 27

21. 28

22. 29

23. 30

24. 31

25. 32

26. 33

27. 34

28. 35

29. 37

30. 38

31. 39

32. 40

33. 41

34. 42

35. 43

36. 44

37. 45

38. 46

39. 47

40. 48

41. 49

42. 50

43. 51

44. 52

45. 53

46. 54

47. 55

48. 56

49. 57

50. 58

51. 59

52. 60

53. 61

54. 62

55. 63

56. 64

57. 65

58. 66

59. 67

60. 68

61. 69

62. 70

63. 71

64. 72

65. 73

66. 74

67. 75

68. 76

69. 77

70. 78

71. 79

72. 80

73. 81

74. 82

75. 83

76. 84

77. 85

78. 86

79. 87

80. 88

81. 89

82. 90

83. 91

84. 92

85. 93

86. 94

87. 95

88. 96

89. 97

90. 98

91. 99

92. 100

93. 101

94. 102

95. 103

96. 104

97. 105

98. 106

99. 107

100. 108

101. 109

102. 110

103. 111

104. 112

105. 113

106. 114

107. 115

108. 116

109. 117

110. 118

111. 119

112. 120

113. 121

114. 122

115. 123

116. 124

117. 125

118. 126

119. 127

120. 128

121. 129

122. 130

123. 131

124. 132

125. 133

126. 134

127. 135

128. 136

129. 137

130. 138

131. 139

132. 140

133. 141

134. 144

135. 145

136. 146

137. 147

138. 148

139. 149

140. 150

141. 151

142. 152

143. 153

144. 154

145. 155

146. 156

147. 157

148. 158

149. 159

150. 160

151. 161

152. 162

153. 163

154. 164

155. 165

156. 166

157. 167

158. 168

159. 169

160. 170

161. 171

162. 172

163. 173

164. 174

165. 175

166. 177

167. 178

168. 179

169. 180

170. 181

171. 182

172. 183

173. 184

174. 185

175. 186

176. 187

177. 188

178. 189

179. 190

180. 191

181. 192

182. 193

183. 194

184. 195

185. 196

186. 197

187. 198

188. 199

189. 200

190. 201

191. 203

192. 204

193. 205

194. 206

195. 207

196. 208

197. 209

198. 210

199. 211

200. 212

201. 213

202. 214

203. 215

204. 216

205. 217

206. 218

207. 219

208. 220

209. 221

210. 222

211. 223

212. 224

213. 225

214. 226

215. 227

216. 228

217. 229

218. 230

219. 231

220. 232

221. 233

222. 234

223. 235

224. 236

225. 237

226. 239

Předmluva k prvnímu vydání

Knížka popisuje některé nové poznatky o rodičovství a vývoji dětského mozku ve čtyřech vzájemně se prostupujících směrech:

první je hluboké zakořenění duševních funkcí našeho druhu v evoluční minulosti, sahající do hloubky desítek milionů let;

druhý je soubor objevů dokazujících, že děti ještě před narozením a počínaje prvními okamžiky po něm „vědí“, aniž by si to uvědomovaly a byly s to cokoli přímo sdělit, podstatně víc, než si donedávna uměl kdokoli představit;

třetí je soubor nových poznatků o vývoji niterného života vlivem zevního prostředí, zejména pak o vztahu nejmenších dětí a
maminek, jemuž se říká vazba;

čtvrtý je skupina objevů dokazujících vzájemný vztah empatie, mentalizace a sebeuvědomování, kořenů lidství.

Smyslem neúplné mozaiky, již se knížka snaží vytvořit, je pokus ukázat, že vývojová minulost, vrozené „vědění“ nejmenších dětí a polidšťující vlivy prostředí tvoří nedílný celek. Jeho narušení děti poškozuje, stává se, že velmi těžce i nezvratně a na celý život. V těchto případech bývají důsledkem slzy, které svět nevidí; může jím být ale i hromadná vražda přičítaná „šílenci“.

Knížka je náročnější, a přesto určena široké veřejnosti. Nenahrazuje učebnice dětské a vývojové psychologie, neurologie nebo psychiatrie. Při jejím psaní jsem myslel na všechny babičky a dědečky, kteří budou mít sílu ji přečíst a sami pochopí, co je dobré právě pro jejich vnoučata.

Mohla by prospět při bakalářském a magisterském studiu všech oborů, které se zabývají dětmi a rodiči, kognitivní vědou a neurovědou.

Kapitola nazvaná Před úsvitem vypráví o jednom z našich vývojově nejstarších předků a zkouší odpovědět na otázku, kterou mi položil čtyřletý chlapec: „Jak se stalo, že já jsem právě já?“

Těžištěm kapitoly Citový život je popis vazby mezi maminkou a malým dítětem. Bezpečná vazba je jeden z největších darů, jaký mohou lidské bytosti dostat. Je zde tedy mnoho o tom, co všechno vazbu poškozuje. Kapitoly o poznávání, paměti, jazyku a řeči spolu s kapitolou pojmenovanou Příběhy s čísly vyprávějí o tom, co všechno nejmenší děti poznávají a co si pamatují, jak se učí mluvit, a také že tak jako máme smyslové systémy, například vidění a slyšení, máme i nově objevený číselný smysl, systém, jenž umí zacházet s čísly.

Poslední kapitola, nazvaná Jak se tvoří člověk, vypráví, jak se rodí niterné soukromí a jak nejmenší děti vrůstají do sociálního světa.

Vědecké prameny k jednotlivým kapitolám jsou shromážděny v závěru knížky. Informace v rámečcích, k nimž je v textu odkazováno písmenem R a příslušným číslem, podobně jako obrázky v příloze doplňují a prohlubují text.

Hranice vědeckého poznání se podobají mořské vlně v pohybu. Překonávají samy sebe a snad se nezastaví. Kromě toho jde o vlnu tak obrovskou a hlubokou, že není v silách žádného člověka, aby ji zachytil jako celek, byť v jediném úzkém úseku pohybu. Proto jsem napsal eseje, nikoli příručku.

František Koukolík

Praha, 2008

Předmluva k druhému vydání

V druhém vydání jsem se snažil zachovat čtyři základní směry poznávání vývoje dětského mozku zachycené ve vydání prvním. Vývoj neurovědeckého poznání je výbušný. Zachytit ho v celé jeho šíři a hloubce je téměř nemožné a snad by i postrádalo smysl. Už ve chvíli, kdy by taková encyklopedie opouštěla tiskárnu, by řada poznatků byla zastaralá.

Nové poznatky jsem se pokusil sloučit se staršími, překonané vyřadit. Všechny kapitoly jsou informačně prohloubené, někdy náročnější. Správné, ale i snazší pochopení se opírá o výsledky popsaných experimentů. Rámečky přinášejí doplňující informace. Do dílčích seznamů užité literatury jsem zařadil jenom vybrané prameny, nejnutnější pro téma každé kapitoly.

Podnět ke knížce mi dala mladá maminka, která 27. 5. 2007 brzy po poledni podala svému plačícímu dítěti v autobusu č. 139 směřujícímu k Thomayerově nemocnici prs. Ještě jsem ani nevystoupil a pláč ustal. Dítěti teď bude deset let. Buďte oba šťastni.

František Koukolík

Praha, květen 2017

1 /
V noci

Může se stát, že budete se svými dětmi nebo vnoučaty sedět o prázdninách u ohníčku. Až dohasne, uvidíte oblohu plnou hvězd. V křoví pískne rejsek, nad hlavou přelétne sova, pak netopýr a od rybníka budou slyšet žáby. Může se stát, že se větší děti zeptají: „Kde se to všechno vzalo? Hvězdy, stromy, zvířata a my?“

Odpovíte jim: „Umíte si představit jeden milimetr? A představte si, že ten jeden milimetr ujdete za jeden rok. Jeden milion milimetrů měří jeden kilometr. Pojďme touhle cestou proti proudu času.

Po dvou kilometrech potkáte naše první přímé vývojové předky. Podobali se opicím. Nevznikli z nich, ale měli s nimi společné vývojové předky. Jako když se oddělí větvička z jiné větve.

Po 230 kilometrech najdete první dinosaury.

Po 350 kilometrech si všimnete prvních obratlovců, kteří žili na souši.

Po 530 kilometrech uvidíte, že živočichové v té době žijící vypadali jinak než ti dnešní.

Čím vzdálenější milník, tím jsou čísla nepřesnější…

Až dorazíte k milníku, na kterém bude napsáno 2100 km, naberete vodu z moře a podíváte se do její kapky mikroskopem. Najdete v ní první podoby života složené z většího počtu buněk.

U milníku, kde stojí nápis 3800 km, budete svědky vzniku života.

Kde a jak vznikl, se zatím přesně neví. Mohlo to být v teplé mělké mořské vodě při pobřeží, ale také v okolí drobných sopek na mořském dně. Zárodky života také mohly na povrch planety přinést meteority – ale to také není jisté. A vznik života se tím neřeší – musel by vzniknout někde jinde, nikoli na Zemi (R1).“

Co je život? / RÁMEČEK 1

„Co je život?“ byla otázka, kterou si v přednášce roku 1944 kromě mnoha předcházejících vědců položil fyzik Erwin Schrödinger, jeden z tvůrců kvantové mechaniky, pravděpodobně nejúspěšnější vědecké teorie všech dob. Byl přesvědčen, že kvantová teorie přispěje k objasnění vzniku života. Jeho přednáška se považuje za zrod molekulární biologie. Předpověděl vlastnosti genetického kódu.

Současná fyzika pohlíží na živou buňku jako na systém, který jednak s neuvěřitelnou přesností zpracovává informace, jednak umí sám sebe okopírovat. Buňku a její součásti chápou kvantoví fyzici jako makroskopický systém – zjednodušeně řečeno „něco velkého“.

Kvantová teorie se zabývá atomy a jejich součástmi – ty považují fyzikové za velmi malé, proto mluví o mikroskopickém systému nebo také o kvantové úrovni poznávání.

Na úrovni atomů a jejich součástí, tedy v mikroskopických systémech, se informace zpracovává podstatně rychleji než v makroskopických systémech. A nejen to. Zpracovává se způsoby, které makroskopický svět nezná a jež vypadají přinejmenším v rozporu se zdravým rozumem, který se vyvinul právě pro zpracovávání velkého, makroskopického světa. Dějí se tu události v makroskopickém světě netušené, například tunelový jev a další. Kdyby se tunelový jev odehrával v makroskopickém světě, viděli byste jablko propadnout pevným dnem misky.

Cokoli, co dokáže samo sebe okopírovat, se označuje jako replikátor. U vzniku života tedy musela být schopnost kopírovat informaci. Mohl by u zrodu života stát replikátor, který by byl zároveň dostatečně malý, takže by vyhovoval kvantové teorii a byl by tedy kvantovým replikátorem?

Kvantový replikátor si lze přestavit jako skupinu atomů, které mají schopnost se přesně okopírovat včetně svých vlastností. Informace se snadno přenáší z jednoho prostředí do jiného. Kvantové replikátory si mohly zabrat velké organické molekuly, které jsou v mezihvězdném prostředí.

Problémem je však složitost neboli komplexita. Kvantové replikátory by přenášely jen malé množství informace. Mohli bychom si ji představit jako řetízek složený pouze z malého počtu nul a jedniček. Řekneme-li však život, řekneme zároveň neuvěřitelná složitost. To jsou v případě i těch nejjednodušších živých organismů fantastické řetězce nul a jedniček.

Fyzikové ale snad již tuší postupné řešení i tohoto problému. Astrofyzik Paul Davies poznamenal: „Jestliže současná biologie zůstane jen u fyzikálně klasických systémů, těch, jimž říkáme makroskopické, vznik života nevyřeší. Je nutné jít do větší hloubky.“

Bayeyr, H. Ch.: Information. The new language of science. Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press 2004.

Davies, P.: The origin of life. Penguin 2003.

Hazen, R. M.: Genesis. The scientific quest for life’s origin. Washington, DC, Joseph Henry Press 2005.

Schrödinger, E.: What is life? The physical aspect of living cell. Cambridge University Press 1948.

A budete ve výkladu pokračovat:

„Všechno co se od těch dob se životem stalo, si v nějaké podobě neseme ve svých tělech. Všechno co se stalo s mozkem zvířat od doby, kdy vznikl, si v nějaké podobě neseme ve svých mozcích.“

Bydlíte-li v Praze nebo jejím okolí, zajděte do Prokopského údolí, do lomu, jenž se jmenuje Kační, nebo na barrandovské skály. Zkuste dětem vyprávět, že země, na které právě stojí, bývala mořským dnem. Také jim řekněte, že nedaleko odtud byla docela pěkná podmořská sopka.

Máte-li bystřejší děti ještě nepokažené televizí nebo počítačovým vražděním, můžete jim otevřít okno do světa, o němž nemají ani ponětí. Zaujme-li je tento pohled, můžete mít radost, asi je bude těšit přemýšlení. Třeba z té cesty nesejdou, ať budou v životě dělat cokoli. Daní mohou být potíže s některými spolužáky a třeba i učiteli – děti se budou ptát na věci, které pan učitel nemusí vědět –, ale na to je třeba dokážete připravit také.

Ryby

Obratlovci se vyvíjejí asi půl miliardy let. Nejstarší dosud objevené ryby pluly v ordovickém moři před 450 miliony let. Nevylíhly se z ničeho, lze předpokládat, že jim něco předcházelo.

Uvažujeme-li o vývoji mozku obratlovců, musíme položit alespoň některé otázky:

- jaké proměny stavby a činnosti zaznamenaly mozky obratlovců za tak dlouhou dobu, neboli co se s mozky dělo během času?

- jak k proměnám došlo, proč k nim došlo a kdy proběhly?

Anatomické proměny mozku obratlovců jsou zkoumány přibližně dvě stě let. Z nepřehledně rozsáhlého souboru poznatků lze vyvodit, že mozky všech obratlovců mají stejnou základní stavbu. Nejlépe je to patrné na mozcích jejich embryí. U lidí se základním součástem mozku říká mozkový kmen (to je prodloužená mícha a Varolův most), mozeček, střední mozek, mezimozek a mozek koncový (obr. 1).

Obr. 1 Základní členění mozku obratlovců, včetně mozku lidského

Telencephalon

koncový mozek

Prosencephalon

koncový mozek

Diencephalon

mezimozek

Mesencephalon

střední mozek

Spinal cord

páteřní mícha

Rhombencephalon

zadní mozek

Metencephalon a mylencephalon jsou součásti zadního mozku

Stejné členění při pohledu na vnitřní plochu levé mozkové hemisféry člověka

1

prodloužená mícha

2

Varolův most

3

střední mozek

4

mezimozek

5

mozeček

6

koncový mozek

Stavba a funkce jednotlivých součástí mozku různých obratlovců se pochopitelně liší. Ptačí mozky se odlišují od mozku savců, ptačí a savčí mozky se odlišují od mozku plazů. Na druhé straně je základní „stavební plán“ těl i mozků všech obratlovců totožný, museli mít tedy společného předka.

V roce 1999 byl nalezen fosilní strunatec Haikouichthys. Měřil asi 2,5 cm, žil v hejnech, podobal se dnešní malé rybce. Pravděpodobně byl už nositelem všech hlavních částí mozku, které mají všichni obratlovci včetně lidí, takže je jedním z možných pra-pra-prapředků našeho druhu (obr. 2).

Obr. 2 Haikouichtys, jeden z možných prarodičů lidského druhu

Ptáci

Relativní velikost mozku měřená například jako poměr objemu celého mozku k prodloužené míše s vývojem obratlovců rostla stejně jako složitost jeho architektury. Ve vztahu k velikosti těla kolísá poměr velikosti mozku obratlovců k velikosti těla přibližně třicetkrát. Jak ptáci, tak savci mají mozky 6–10krát větší, než mají hadi se stejnou velikostí těla.

Někteří havranovití ptáci, například novokaledonské vrány, vyrábějí nástroje, jimiž loví hmyz, podobně jako šimpanzi. Jiní dovedou důmyslně klamat své zlodějské bližní. Předstírají, že ukládají potravu, ve skutečnosti ukládají kaménky a různé smetí. Anebo počkají, až případný zloděj, jenž je sledoval, odletí, a své skladiště potravy přenesou jinam.

Na druhé straně je dobré vědět, že se ve všech vývojových směrech velikost mozku obratlovců značně překrývá, například mezi rybami, obojživelníky a plazy. V průběhu adaptivní radiace neboli šíření, kdy se nějaký druh života přizpůsobuje, proniká druh do neobsazené niky. Nikou se rozumějí nároky populace nějakého druhu v životním prostředí. Druh, který do niky proniká, získává vlastnosti, které mu umožňují v nové nice lepší přizpůsobení.

Vývoj mozku ptáků z mozku plazů stejně jako vývoj savčích mozků, které se rovněž vyvinuly z mozku plazů, charakterizuje jednak větší počet „jader“, tj. nakupenin nervových buněk v jednotlivých základních oddílech mozku, jednak větší počet různých druhů nervových buněk v těchto jádrech. Z toho plyne i větší složitost jejich vzájemného zapojení. Řečeno počítačovým jazykem vyvíjí se větší výpočetní kapacita.

Příkladem může být proslulý Archeopteryx, tvor, který nese znaky jak plazů, tak ptáků. Podařilo se rekonstruovat obsah jeho lebeční dutiny. S ohledem na hmotnost těla, která se pohybovala mezi 300–500 gramy, odpovídá objem jeho mozku spojovacímu článku mezi plazy a ptáky. Nádherná zkamenělina Archeopteryxe je k vidění v berlínském Přírodovědeckém muzeu.

Savci

Savci tvoří pouhou desetinu všech druhů obratlovců. Jejich vývojový úspěch se přičítá několika vlastnostem, například jejich teplokrevnosti snižující míru závislosti na prostředí. Od ostatních obratlovců se savci liší zejména mozkovou kůrou. Je téměř celá šestivrstevná, zatímco např. u plazů jen trojvrstevná. Zásadně se změnilo uspořádání nervových vláken, která do kůry přivádějí smyslové informace. To rovněž podpořilo růst schopnosti rychleji zpracovávat větší množství informací.

Výsledkem rostoucího objemu mozku je rostoucí složitost chování, byť jde o obtížně měřitelnou veličinu. Je totiž poměrně komplikované porovnávat hybnost neboli motoriku u hadů, koček, šimpanzů a lidí, natož vzájemně porovnávat jejich poznávací funkce, nemluvě o tak složitém jevu, jakým je vědomí a sebeuvědomování.

Přesto je většina biologů přesvědčena, že chování primátů je složitější než chování například hlodavců a že to má vztah k relativní velikosti našeho mozku, zvláště té jeho části, které se říká prefrontální, neboť ji tvoří nejpřednější oblasti čelních mozkových laloků.

Někteří badatelé dokazují, že na relativní velikosti téhle části mozku nezáleží, spíše záleží na nejméně jednom typu nervových buněk, které mají pouze lidé, a na složitosti spojení s jinými částmi mozku, charakteristickými rovněž jen pro lidi.

Evoluce jako hustý keř

Budou-li se vás děti ptát na evoluci života, ukažte jim pořádně rozvětvený strom nebo velmi vzrostlý hustý keř. Na konci každé větvičky sedí současné druhy, ale spousta větví ve starších odbočkách vyhynula. To se stalo u 99 % podob života, které kdy na Zemi žily (R2).

Evoluce / RÁMEČEK 2

Darwin 1859

Moderní syntéza 1959

Integrovaný model 2012

Proměnlivost (variace)

Příčina neznámá

Změny v genech
Náhodné mutace

Změny DNA
Mobilní DNA
Dynamický genom
Endosymbióza
Hybridizace
Náhodné mutace

Dědičnost

Vertikální

Vertikální

Vertikální
Horizontální

Výběr
(selekce)

Přírodní
Umělý
Pohlavní

Přírodní
Umělý
Pohlavní
Drift

Přírodní
Umělý
Pohlavní
Drift
Příbuzenstvo
Skupina

Čas

500 milionů let

2 miliardy let

3,7 miliardy let

Biologická evoluce je vědecký fakt, různé evoluční teorie jsou jeho výklad. Darwinova evoluční teorie měla řadu předchůdců. Možnost, že se živočichové vyvíjejí a vystoupili z moře, napadla již antické řecké filosofy.

Tabulka uvádí tři vývojové kroky evolučních teorií: Darwinova teorie (1859), moderní syntéza neboli neodarwinismus (1959) a současný integrovaný model, označovaný také jako neutrální teorie.

Evoluční teorie se snaží vysvětlit proměnlivost, dědičnost a výběr druhů v čase a prostoru. Podstatu dědičnosti Darwin neznal. Moderní syntéza už s ní pracovala. Integrovaný model je výsledkem velmi rychlého vývoje molekulární genetiky v posledních 50 letech. Dokázala, že dědičná informace, a tedy i biologická evoluce je daleko dynamičtější a plastičtější, než si kdo uměl představit. Ze šesti pilířů neodarwinovské teorie tři padly. Například Darwinův (pozitivní) přírodní výběr se nepovažuje za hlavní hnací motor evoluce. Spíše jím jsou změny genetické informace, například zdvojování genů.

J. Maynard-Smith a E. Szathmáry (1995) mají za to, že biologická evoluce proběhla v následujících velkých krocích:

- Chemická evoluce předcházející vzniku života

- Evoluce replikátorů, jednoduchých molekul, které se umějí bezchybně okopírovat

- Vznik genetického kódu

- Vznik primitivních buněk podobných dnešním bakteriím

- Vznik buněk s jádrem

- Vznik pohlaví

- Vznik živých společností: sociální hmyz, sociálně žijící obratlovci

- Vznik jazyka a vědomí

Carl Woese (1928–2012) definoval posledního společného univerzálního „předka“ (LUCA, Last Common Universal Ancestor). Nejmenší „společný jmenovatel života“ je tvořen asi 60 geny. Za „minigenom“ se považuje přibližně 300 genů. LUCA, náš „prapředek“, mohla být komunita primitivních organismů, které sdílely společné geny a vyměňovaly si je horizontálním přenosem.

Růst objemu mozku proběhl u našich bezprostřednějších vývojových předků v několika skocích a nebyl ani trochu rovnoměrný. Jedním ze základních důvodů rychlého vývoje mozku primátů, zejména větve směřující k lidem, byly jak vlivy životního prostředí, tak rostoucí složitost sociálních vztahů v jejich skupinách.

Zeptají-li se vás děti, proč pořád mluvíte o mozku, řekněte ji třeba, že je to on, kdo umožňuje, že spolu mluvíte a že se mohou ptát právě na tohle.

O genech a mozcích

Odhady celkového počtu lidských genů kolísají, nejčastěji se s nějakým rozptylem pohybují kolem čísla 20 000. Na stavbě a činnosti mozku se jich podílí nejméně polovina, možná víc. Z ohromného počtu genů a jejich proměn majících vztah k vývoji lidského mozku se zmíním jen o několika.

Astronomicky složitý a výbušně rychlý vývoj mozkové kůry v průběhu vývoje lidského druhu charakterizuje rychlá pouť primitivních nervových buněk od povrchu mozkových komor – to jsou dutiny uvnitř mozku, v nichž je mozkomíšní mok – vzhůru do tvořící se mozkové kůry. V tomto období je v nich vysoce aktivní gen HAR-1 (R3). Podílí se na organizaci nitroděložního vývoje mozkové kůry lidí, lidoopů, opic a dalších savců.

Gen / RÁMEČEK 3

Gen je část řetězu „písmen“ DNA. Lze ho chápat jako biologickou informaci. Při dělení buněk tvoří své kopie kopie, ty se přenášejí prostřednictvím zárodečných buněk, spermií a vajíček, do dalších generací.

Různé podoby téhož genu se jmenují alely.

Pravděpodobnost, se kterou se činnost genu projevuje, může být různá, někdy vysoká, jindy nízká. Této pravděpodobnosti se říká penetrace.

Projevy činnosti genu mohou být také různé, tzv. expresivita.

Složitost činnosti genů je dána jejich vzájemnými vztahy i vlivem prostředí včetně epigenetického ovlivnění. Při epigenetickém ovlivnění se stavba genu nemění, zato se mění jeho činnost.

Lidský HAR-1 se od stejnojmenného genu jiných živočišných druhů včetně šimpanzů značně odlišuje. Prošel strmým vývojem a říká: toto bude kůra lidského mozku, nikoli kůra mozku lidoopa nebo opice.

Jiný gen s názvem FOXP 2 se v současné podobě objevil asi před 200 000 lety. Starší podoby téhož genu s námi sdílejí některá zvířata, třeba myši. Spoluodpovídá za vývoj oblastí mozku podílejících se na řízení řeči.

Podobně rychlý byl vývoj genů mikrocefalinu a ASPM-1.

Mutace, to znamená odchylná stavba mikrocefalinu, je příčinou mikrocefalie. Mozek mikrocefalického pacienta je uspořádán normálně, ale dosahuje jen třetinovou velikost mozku dospělého člověka. Je tedy velký podobně jako u australopitéků.

Gen může mít více než jednu podobu. Různým podobám stejného genu se říká alely. Důsledky činnosti různých alel téhož genu se mohou odlišovat. Různé alely téhož genu například odpovídají za různé zabarvení duhovek, čemuž říkáme barva očí.

Střední doba, v níž se objevila jedna z alel mikrocefalinu, odpovídá výtrysku tvořivosti v raném paleolitu. Zatím však není známo, zda tato alela odpovídá za nějaký druh vylepšení poznávacích funkcí, nebo nikoli.

Střední doba, kdy se objevila zmíněná alela ASPM, zase odpovídá vzniku prvních měst, přibližně 10 000 let před současností. (Dohoda stanoví, že „současnost“ je od r. 1950 n. l.)

V obou případech však může jít o časovou, nikoli příčinnou souvislost.

Novým a velmi slibným směrem postupuje zkoumání genu SRGAP 2. Nějakou dobu už se ví, že se podílí na vývoji mozku. Zjistilo se, že lidé nosí v jádrech svých buněk jeho čtyři kopie, označované písmeny A–D, a tyto kopie nejsou zcela totožné. Naši vývojoví bližní mají jen jednu. Když vědci porovnali lidský gen SRGAP 2 se stejnojmenným genem šimpanzů a orangutanů, zjistili, že se ve vývojové větvi směřující k současným lidem přibližně před 3,4 milionu let zdvojil a objevila se jeho podoba A, kterou sdílíme se svými vývojovými bližními, a podoba pojmenovaná B. Před 2,4 milionu let došlo k dalšímu zdvojení, objevila se podoba C a před jedním milionem let proběhlo čtvrté zdvojení, na světě byla podoba D.

Podoby B a D se chovají jinak než podoby A a C. Vědci z toho soudí, že podoba C, tedy SRGAP 2C, může být důvodem, proč se před 2–3 miliony let objevila vývojová linie směřující k dnešním lidem.

Geny SRGAP 2 odpovídají za tvorbu spin, což jsou drobné trnovité výběžky na povrchu nervových buněk, které jsou součástí synapsí, míst, kde si nervové buňky vyměňují informace. Lidé jich mají víc než ostatní primáti a také hlodavci. Podle odhadu může být v lidském mozku jeden trilion synapsí, ale i řádově víc (obr. 3).

Vznik genu C se tedy zřejmě podílel na větší hustotě synapsí a na vývoji mozkové kůry našich předků, doba jeho vzniku odpovídá době, kdy se po Africe pohybovali australopitékové.

Obr. 3 Synapse

Dendritické spiny jsou výběžky dendritu, tj. části větvení nervové buňky, která přivádí informace. Spiny jsou zakončení synapsí, míst, kde si neurony vyměňují informace. U každé spiny je totiž zakončení axonu, osového vlákna, které přivádí informace od jiného neuronu. Synapsi tedy tvoří obal axonu, následuje nepatrná štěrbina a pak obal spiny. Z obalu axonu se poté, kdy k synapsi doběhne nervový vzruch, uvolňují nervové přenašeče. Ty vstoupí do synaptické štěrbiny a navážou se na chemické antény, jimž se říká receptory, v obalu spiny. Vazba přenašeče ovlivní chování nervové buňky.

Synapse na fotografii z elektronového mikroskopu. Šipka cílí na synaptickou štěrbinu. Okrouhlé terčíky jsou váčky, které obsahují nervový přenašeč. Spina je světlý útvar v levé boční části obrázku.
Odhady říkají, že v lidském mozku může být až 100 trilionů synapsí. S částí synapsí přicházíme na svět, jsou evolučním dědictvím. Podstatná část synapsí vzniká kontaktem mozku se zevním a vnitřním prostředím. Tvorba synapsí se považuje za podklad učení. Synapse mohou vznikat velmi rychle – během desítek sekund. Nepotřebné nebo neužívané synapse zanikají. Mozek se v tomto směru celý život dostavuje a přestavuje. Nejbouřlivějšími obdobími jsou doba před narozením, první rok života a pak dospívání.

Placenta a čtyři kroky ve vývoji lidského mozku

Obecně platí: mozek je tím výkonnější, čím je větší jeho relativní váha. Ta se měří poměrem váhy mozku k váze celého těla, případně objemu mozku k objemu jeho prodloužené míchy. Její objem se během vývoje mění – na rozdíl od objemu mozkové kůry včetně spojů – jen nepatrně.

První vývojový krok mohutného lidského mozku je možné vysledovat u poloopic. Jejich mozek váží 0,17–0,19 % váhy jejich těla.

Krok druhý dokázali pokročilejší primáti. Jejich mozek váží 0,66–0,78 % váhy těla.

Třetí krok udělali naši raní vývojoví předci, váha jejich mozku tvořila 1,0–1,2 % váhy těla.

Čtvrtý vývojový krok se už týká neandertálců a našeho druhu: hmotnost mozku činí 2,1–2,7 % hmotnosti těla.

Jedním ze základních předpokladů vývoje tak velkých mozků je výkonnost placenty. Byly to některé geny, které v průběhu vývoje změnily její stavbu a činnost. Málo výkonná placenta by rychle se vyvíjející mozek plodu jednoduše neuživila.

Proč máme tak velký mozek?

Zkusím vyprávět, jak jsme se vyvinuli.

Od svých předků si neseme víc, než bychom si chtěli připustit. A malé děti ještě víc. Což je ovšem jen teoretická úvaha.

Zoology i antropology upoutává už dlouhou dobu fakt, že primáti, mezi něž patříme i my, mají ve vztahu k velikosti těla nápadně objemné mozky. Jsou přibližně dvakrát tak velké, než by „správně“ měly být. „Správně“ znamená objem plynoucí ze vztahu velikosti těla a mozku ve vývojové řadě ostatních obratlovců.

Nejde ovšem o objem všech částí mozku. Nejnápadnější je objem neokortexu, vývojově „nové“ mozkové kůry, která u lidí připomíná svou vnější strukturou jádro vlašského ořechu, kryje celý povrch mozku a tvoří o něco víc než 95 % jejího celkového objemu. Zbytek je kůra vývojově stará a prastará.

Primáti včetně lidí mají tak velký mozek právě proto, že mají velký neokortex. Ptáme-li se tedy, proč mají primáti včetně lidí velký mozek, zní otázka ve skutečnosti: „Proč mají tak velký neokortex?“

Tradiční odpověď říkala, že jde o důsledek tlaku zevního prostředí. Například sledování velikosti mozku kopytníků a masožravců, kteří je lovili, dokázalo, jak v průběhu dlouhé doby rostl objem mozku kořisti a jak poté následoval i růst objemu mozku lovců.

U vývojové řady živočichů směřující k dnešním lidem se předpokládal růst velikosti neokortexu v souvislosti například s užíváním nástrojů.

Teprve před jednou generací se objevila nová hypotéza, která tvrdí, že růst objemu neokortexu primátů může být podmíněn růstem složitosti sociálních vztahů v jejich skupinách. Byl tedy podmíněn sociálními dovednostmi přinejmenším v podobné míře jako dovednostmi technologickými.

Jak lze tenhle předpoklad dokázat?

Nejprve je nutné ověřit vztah objemu neokortexu k chování primátů, které má dále zase vztah k jejich ne-sociálnímu prostředí, například k podílu listů a plodů v potravě (plody jsou energeticky vydatnější, ale jejich výskyt je vzácnější). Jinou souvislost lze vidět ve vzdálenosti, na jakou primáti putují při denním obstarávání živobytí, protože větší vzdálenost znamená větší nároky na prostorovou paměť a orientaci.

Složitější a úspěšnější druhy chování vyžadují ve všech těchto směrech větší „výpočetní“ mohutnost mozku, a právě zejména neokortexu. Analýza však vztah těchto veličin k relativní velikosti neokortexu – tj. vztah jeho objemu k velikosti těla – neprokázala.

Na druhé straně některé typy analýz ukazují, že relativní objem neokortexu roste úměrně užívání nástrojů a schopnosti chovat se nerutinně, novým způsobem.

Je ovšem možné, že schopnost chovat se v tomto směru novým, adaptivnějším způsobem vyžaduje činnost poněkud jiných částí mozku, než jsou části zvládající sociální vztahy.

Podvádím, podvádíš, podvádíme

Jestliže objem neokortexu skutečně roste úměrně složitosti sociálních vztahů, je nutné najít několik veličin, které tento vztah měří.

První z nich je samozřejmě velikost skupiny. Čím je skupina početnější, tím jsou její sociální vztahy složitější. Nejde přitom jen o to, zapamatovat si všechny členy skupiny, nejde tedy jen o paměť. Jde o schopnost manipulovat informacemi o členech skupiny. Paměťové úlohy řeší velké části kůry na spodině a zevní ploše týlních a spánkových laloků, zatímco problémy spjaté s manipulací řeší zejména kůra čelních laloků mozku.

Jistě jste v zoologické zahradě nebo v televizi viděli opice, jak si navzájem „vybírají blechy“. Odborně se tomuto vzájemnému pečování o kožich říká grooming a ve skupinách primátů má velký význam. Vyjadřuje vztah nadřazenosti a podřízenosti, stanoví, které dvojice, případně větší počet členů skupiny tvoří kliku, a kdo tvoří jinou kliku. Velikost klik, které si vzájemně poskytují grooming, je druhým měřítkem sociální složitosti. Něco velmi podobného platí i pro lidi. Stačí sledovat lidské chování v průběhu „párty“, kde se potkají lidé s nižším a vyšším společenským postavením.

Třetí veličinou jsou dovednosti, které samečkové polygamních druhů užívají během páření, například jak dokáží se samičkami obcházet moc vedoucího samce. Objem neokortexu samečků, kteří byli v „podvodném“ páření úspěšní, je relativně větší, i když nejsou na úplně horním místě. Znamená to, že jsou „chytřejší“, dokáží výpočetní mohutnost svého mozku využít například při tvorbě koalic vůči vedoucímu samečkovi nebo při získávání spolupracujících samiček. I zde stačí sledovat lidské chování v průběhu jakékoli „párty“.

Čtvrtým měřítkem sociální složitosti je četnost taktického podvádění. Je to smutné, ale je to tak: podvádění je měřítkem sociální inteligence. Opice dokáží stejně jako chytré malé děti předstírající nezájem o vytouženou hračku proto, aby se jí nezmocnil sourozenec, předstírat naprostý nezájem o potravu, která jim velmi chutná, takže se ostatní členové skupiny nepokusí o krádež.

Gorilí samička se páří s nedominantním samcem tajně proto, aby se vyhnula výprasku od samce dominantního.

Malý pavián, jenž se chtěl vyhnout energickému napomenutí své matky, se náhle vztyčil a pozorně prohlížel obzor. Choval se, jako by se blížila cizí, tedy soupeřící paviání tlupa. Svou vlastní tlupu doslova vmanévroval do stavu vysoké pohotovosti. Tím se sám vyhnul trestu.

Inteligence a četnost taktického podvádění odpovídají relativnímu objemu neokortexu. Poloopice nebo opice s menším relativním objemem této části mozku podvádějí méně než opice a lidoopi, kteří mají neokortex objemnější – příkladem jsou makakové, šimpanzi praví i bonobové, gorily a orangutani. O lidech nemluvě. Je nejisté, zda si opice a lidoopi uvědomují, že podvádějí. Pravděpodobnější je, že nikoli. Zato se rychle naučí, že je tento druh chování výhodný.

Pátým měřítkem je sociální hra. Například šimpanzí matky podobně jako lidské si s mláďaty v prvním roce jejich života hrají, lechtají je a převalují všemi směry. Mláďata odpovídají mimicky a vydávají zvuky podobající se lidskému smíchu. Sociální hra, která má řadu podob, odpovídá relativnímu objemu neokortexu podobně jako taktické podvádění. Mláďata připravuje na vstup do sociálního života skupiny.

Relativní objem neokortexu dospělých jedinců odpovídá u primátů délce doby, po kterou probíhá nejintenzivnější učení, období, jemuž se říká juvenilní, nikoli tedy délce těhotenství nebo délce kojení.

Posledních přibližně šest milionů let

Nejdřív trochu terminologie.

Pojmy, které se pletou, vytvářejí snad všechny vědy. Stává se, že je v přednáškách zmotají i jejich tvůrci, nejvíc ve chvílích, v nichž rozzlobeně nebo posměšně sdělují, jak jejich pojem, který je jedině správný, sokové užívají naprosto chybně. Tak je tomu i u pojmu hominid/hominin. Hominidi jsou skupina tvořená všemi současnými a vymřelými veleopy, to znamená šimpanzi, gorilami, orangutany a moderními lidmi včetně všech jejich bezprostředních předků. Hominini se týkají jen lidské větve: jsou tedy skupinou tvořenou moderními lidmi a všemi našimi bezprostředními předky včetně druhů Homo, Australopithecus, Paranthropus a Ardipithecus. Pojem hominidi byl původně užíván pro skupinu, kterou nová definice označuje jako hominini, takže terminologický zmatek je častý. Řada pramenů doposud užívá původní vymezení.

Evoluce člověka, ještě donedávna chápaná jako přímá cesta od předka, kterého jsme měli společného s dnešními šimpanzi, je dnes obrazně uchopena jako něco podobného hustšímu keři s větvemi, jež směřovaly do stran a vyhynuly, aniž by geneticky našemu druhu cokoli předaly.

Větev směřující k současným gorilám se od společné vývojové větve oddělila přibližně před 10 miliony let, větev směřující k orangutanům ještě dříve. Současné poznatky ukazují, že se vývojová větev směřující k dnešním šimpanzům a bonobům oddělila od vývojové větve mířící k dnešním lidem v rozmezí 6,5–4,5 milionu let před současností.

Genetický výzkum dokázal, že poslední společný předek šimpanzů a lidí žil přibližně před 6–7 miliony let. Najít kosterní pozůstatky tohoto tvora se zatím nepodařilo.

Předpokládá se, že se tento prapředek uměl pohybovat mezi větvemi stromů zavěšen za horní končetiny. Na druhé straně uměl chodit i po čtyřech, asi podobně, jako to dovedou současní giboni. Je pravděpodobnější, že se náš vývojový prapředek naučil chodit vzpřímeně podobně jako giboni. Nešlo přitom o chůzi, kdy se šimpanzi opírají o klouby a základní články prstů zavřené pěsti, takzvanou „chůzi po kotnících“, odborná literatura jí říká knucklewalking, při níž by se náš prapředek postupně postavil do vzpřímené polohy. Chůze po dvou značně předcházela vývoj mozku lidským směrem.

Jinak řečeno: naši prapředkové se postavili poté, co se spustili z větve, nikoli až poté, co nejprve chodili po čtyřech a něco je přimělo, aby se vzpřímili.

Australopitékové

Australopitékové byli malí hominidé, kteří se v Africe objevili před 4,4 milionu let. Současní badatelé zjistili, že se vyskytovali v sedmi druzích. Mohli se podobat dnešním bonobům, „trpasličím“ šimpanzům, kteří ovšem nejsou ani trochu trpasličí, neboť dospělý samec může vážit až 80 kg. Podobají se jim jak velikostí, tak sociální strukturou skupiny. Pojem „trpasličí“ je nedorozumění, první popsaný jedinec bylo totiž mládě. Bonobové žijí ve stabilních skupinách tvořených mnoha samečky a samičkami. Ty jsou schopny oplodnění během menstruačního cyklu. Mezi samečky a samičkami existují pevné vazby, samečkové se podílejí na péči o mláďata. Bonobové jsou kromě lidí jediný druh živočichů, jenž se příležitostně páří tváří v tvář.

U kosterních zbytků australopitéků nebyly nalezeny nástroje, to ale nevylučuje, že jako nástroje neužívali kameny nebo větve.

Homo habilis

Spory o to, kteří hominini mají být řazeni k rodu Homo, jak dlouho žili a kdo z nich je náš předek, jsou velké. Není jasné, který druh australopitéka je naším vývojovým předchůdcem a zda větev směřující k moderním lidem zahrnuje Homo habilis nebo Homo rudolfensis. Homo habilis se objevil v průběhu klimatických změn, které postihly Afriku před 2,5 milionu let a proměnily většinu pralesů na savanu. Vyráběl a užíval kamenné nástroje, některé se uchovaly. Nejstarší nástroje jsou menší kameny, z nichž byly odštípnuty okraje tak, že vzniklo ostří. Zůstává otázka, zda byla užívána jádra těchto kamenů, nebo spíše odštěpená ostří. Současná věda v těchto nástrojích spatřuje škrabky, dláta nebo sekáče – právě proto, že jde o pohled současníků. Nepředpokládá se, že by mentální kapacita Homo habilis stačila na výrobu různých nástrojů. Tvar nástrojů je spíš důsledkem náhod, s nimiž se „lidem“ dařilo odštěpování. Nástroje nejsou souměrné.

Tyto nástroje (jmenují se tak podle místa nálezu, Olduvajské rokle v dnešní Etiopii) neznamenají v porovnání s nástroji užívanými šimpanzi žádný technologický průlom. Nepovažují se za jasný důkaz symbolického myšlení.

Na rozdíl od šimpanzů, kteří nástroje tvoří jen pro okamžitou potřebu, se ale z olduvajských nástrojů soudí na schopnost uvažovat o budoucnosti. Byly nalezeny v místech, která jsou daleko od zdroje suroviny, z níž byly vyráběny. Je možné, že si Homo habilis pamatoval, kam nástroje odložil, poté je vyhledal a užíval znovu, což žádné zvíře nesvede. Odštěpování olduvajských nástrojů přesahuje schopnosti dnešních lidoopů.

Někteří badatelé mají za to, že Homo habilis zvládal základy jazyka, soudí tak z odlitků vnitřku jejich mozkoven, na nichž spatřují otisk budoucí Brocovy oblasti. Jiní jsou přesvědčeni, že jazyk je vymožeností až Homo sapiens.

Známé jsou v tomto směru experimenty s Kanzim. Bonobo Kanzi je chován v zajetí. Rozumí některým slovům mluvené angličtiny a naučil se užívat znakový jazyk. Je schopen užít ostrý odštěpek k přeříznutí lana, jež drželo dvířka umožňující získat odměnu. Kanzi nekopíroval odštěpování, jež pozoroval, ale udeřil kamenem o zem a pak sbíral odštěpky. Učil se metodou pokus – omyl. Teprve poté, co mu experimentátoři měkce vystlali podlahu, odštěpoval tak, jak to viděl. Je však zřejmé, že Kanzi není zdaleka tak zručný, jako jsou lidé. Žádný lidoop dosud nevyrobil kamenný nástroj, jenž by byl souměrný. Nadto Kanzi je bonobo, který celý život prožil s lidmi, kteří ho něco učili. Usuzovat z jeho chování na přirozené chování příslušníka jeho druhu ve volné přírodě lze jen velmi opatrně.

Homo ergaster a Homo erectus

Homo ergaster a Homo erectus jsou rozlišováni jako dva druhy, nicméně se soudí, že jejich způsob života byl vzájemně podobný. Někteří vědci pojmem Homo ergaster označují africkou formu homini(n)da, jejíž asijské formě se říká Homo erectus.

Z analýzy DNA plyne možnost, že Homo ergaster byl předchůdce jak moderních lidí, tak druhu Homo erectus, z něhož se stala slepá vývojová větev. Nejstarší kosterní nálezy obou forem pocházejí z doby 1,8–1,5 milionu let před současností. Objem mozku Homo erectus byl podstatně větší než objem mozku Homo habilis. Homo ergaster/erectus po sobě také nezanechal žádnou stopu, která by dokládala symbolické myšlení. Jeho poznávací schopnosti však překonaly poznávací schopnosti Homo habilis. Přibližně 1,4 milionu let před současností předčily jeho nástroje olduvajský typ. Vytvářel dokonalé pěstní klíny, odsekané souměrně po obou stranách, připomínající tvarem mandli, s hrotem na jedné straně, ohlazeným koncem na straně opačné. Jsou svým způsobem standardizované, ve třech typech, takže nejde o výsledek náhodného odštěpování. Právě jejich symetrie, byť dosti hrubá, je jedním z důvodů, proč si vědci myslí, že poznávací funkce jejich nositelů byly vyvinutější než u Homo habilis. Proč jsou takto standardizované a proč se statisíce let neměnily, není známo.

Předpokládá se, že oheň začal Homo ergaster/erectus užívat v rozmezí 1,4 milionu – 700 000 let před současností. Schopnost oheň uměle rozdělat a kontrolovat, na rozdíl od jeho získávání z přirozeného zdroje, se dokládá v rozmezí 400 000–300 000 let před současností.

Homo ergaster/erectus putoval do obrovských vzdáleností. Z Afriky se dostal do Indonésie, Číny, na Střední východ a do jižní Evropy. Předpokládalo se, že byl prvním hominidem, jenž Afriku opustil. Nálezy v dnešní Gruzii ukazují, že Afriku mohl opustit už menší, ranější hominid, než je Homo ergaster/erectus.

Někteří vědci předpokládají, že Homo erectus byl hominid, u něhož evoluce překročila hranici lidského mozku. Je možné, že se ve skupině domlouval posunky doprovázenými jednoduchými zvuky. Byl schopen vědomých záměrných akcí, které ještě nebyly jazykové. Tento druh komunikace ve skupině umožňuje skupinový lov, možnost mimické komunikace umožňuje sdělovat i vlastní niterné stavy.

Homo heidelbergensis

Homo heidelbergensis je znám od r. 1907, ale coby druh byl uznán až počátkem 90. let minulého století. Jeho kosterní zbytky a nástroje se podobají kosterním zbytkům a nástrojům Homo erectus i Homo neanderthalensis, proto byla tato podoba našeho předchůdce považována za přechodnou formu. V současnosti mají někteří paleoantropologové za to, že jde o potomka Homo ergaster, z něhož se odvětvil jak Homo neanderthalensis, tak Homo sapiens. Pozdní vývojové podoby Homo heidelbergensis byly zvány archaickým Homo sapiens. Nástroje tohoto našeho předka nejsou ve srovnání s nástroji předchozího druhu nijak pokročilé.

Homo neanderthalensis

Homo neanderthalensis (R4) byl dlouhou dobu považován za předchůdce našeho druhu. Analýzy DNA však dnes tuto možnost zamítají. Pravděpodobnější je, že jde o jednu ze dvou vývojových větví, které se odštěpily od Homo heidelbergensis. Ta druhá vedla k nám.

Co jedli a jak žili neandertálci? / RÁMEČEK 4

Že jde o lebku Homo neanderthalensis, i pro nepříliš cvičené oko lze poznat na první pohled. Je mohutná. Velké nadočnicové oblouky se dívají dopředu, vzadu je masivní týlní hrbol, na který se upínaly objemné a velmi výkonné svaly. Jde o podobu člověka adaptovanou na krajní chlad ledových dob. Nedávno se zjistilo, že mají jiné vnitřní ucho než my a že se jejich DNA odlišuje od DNA našeho druhu. Není jisté, zda a jak neandertálci mluvili. Žili vedle našeho druhu desítky tisíc let. Možná že napodobovali některé výrobky našich předků a pak, víceméně „náhle“, snad během několika tisíc let, možná v době kratší, přibližně 30 tisíc let před současností zmizeli. Neví se přesně proč, ale s našimi předky se určitě mísili. Současné populace nesou několik procent jejich genů.

Docela praktická otázka zní: co v tak tvrdých dobách, v nichž žili, jedli? Kolik toho potřebovali? Jejich mohutné hrudníky svědčí pro velké a výkonné plíce, tedy pro značnou spotřebu kyslíku.

Fyziologové výzkumem dnešních lidí dospěli k rovnicím „obsahujícím“ velikost těla, plochu tělesného povrchu a bazální metabolický obrat (počet kalorií, které tělo „spálí“ pro udržení tělesné teploty v klidu). Vědce napadlo tyto rovnice aplikovat na neandertálce. Podle neandertálské kostry nalezené v La Ferrasie ve Francii si vytvořili model v poloviční životní velikosti, oblékli jej do svalů a silikonové kůže a zjistili, že kožní povrch 171 cm vysokého, 84 kg vážícího neandertálského muže obnášel 2,1 m2. Z rovnic platících pro dnešní lidi (doufejme, že je neandertálcova látková výměna respektovala) vyplynulo, že potřeboval asi o čtvrtinu kalorií víc, než je příjem dnešního průměrného, neobézního Američana.

Kromě toho si vědci změřili látkovou výměnu Inuitů (jimž se nemá říkat Eskymáci, protože je to pohrdlivé označení) žijících a lovících v podmínkách podobných těm, v nichž žili i neandertálci. Jestliže loví, spotřebovávají asi 2–2,5krát víc kalorií, než obnáší jejich bazální látková výměna – ta by je udržela při životě, pokud by byli v naprostém klidu. Jestliže Inuité, mají-li přežít, spálí asi 3000–4000 kcal denně, potřebovali jich neandertálští mužové asi 4500–5000. To je spotřeba tvrdě pracujícího horníka nebo těžkého atleta.

Z kostí neandertálců je možné stanovit jejich izotopové složení – izotopy jsou varianty téhož prvku. Chemicky se chovají totožně, ale odlišují se fyzikálně. Takže i z izotopového složení neandertálských kostí plyne, že se živili doslova čistou Atkinsovou dietou – to znamená téměř výlučně masem.

Karibu připomíná našeho jelena. Jejich stáda putují Aljaškou dodnes. Z řečeného lze spočítat, že průměrný neandertálský muž snědl 2 kg jeho masa denně. Jestliže měli látkovou výměnu blízkou dnešním Inuitům, pak skupina deseti neandertálců obojího pohlaví musela, nechtěla-li hladovět, ulovit dva karibu týdně.

Zuby neandertálců stejně jako zuby získané z koster Inuitů svědčí pro opakovaná období hladovění. Přesto žili neandertálci v Evropě v krutých podmínkách připomínajících dnešní Arktidu několik set tisíc let.

Neandertálci vyráběli oblečení, užívali oheň a stavěli velmi jednoduchá topeniště. I z toho lze soudit na plánování budoucnosti.

Vyráběli kvalitní kamenné nástroje, jež archeologové označují jako mousteriánské. Různé druhy nástrojů užívali neandertálci k různým druhům činností. Nástroje byly nalezeny na různých kontinentech a byly téměř totožné.

Z doby přibližně před 100 000 lety pocházejí nejstarší vykopané neandertálské hroby. Jsou mělké a prosté. Pohřbívání bylo zřejmě vzácnějším jevem, protože v místech, kde neandertálci tábořili, se nalezl velký počet úlomků lidských kostí. O tom, zda je možné z jejich hrobů soudit na symbolické myšlení, se vede debata, podobně jako zda je možné, aby vyráběli jednoduché přívěsky nebo ryli do kostí – někteří autoři tyto nálezy vykládají působením přírodních sil. Nález okru v místech, kde neandertálci žili a kde se toto barvivo běžně nevyskytuje, vedl k úvaze, že si barvili těla. S našimi přímými předky se mísili. Současné populace nesou několik procent jejich genů.

Homo sapiens

Homo sapiens se podle současných názorů vyvinul z heidelberského člověka ve východní Africe 300 000–200 000 let před současností. Zkoumání mitochondriální DNA však prokazuje, že všichni současní lidé jsou potomky tzv. „mitochondriální Evy“ spíše než jedné příslušnice druhu Homo sapiens, úzce spřízněné skupinky žen, které žily v rozmezí 200 000–130 000 let před současností.

Nejstarší kosterní nálezy nepochybně anatomicky moderních lidí pocházejí z doby asi 160 000 let před současností. Vědci se shodují, že náš druh vznikl ve východní Africe asi 150 000 let před současností a odtud pak vyšel do celého světa.

Současné studie mužského pohlavního chromozomu Y (ženy ho nemají, jejich chromozomální pohlaví je XX, muži jsou XY) zamítly možnost, že se některé lidské skupiny v Asii a Austrálii vyvinuly z místního Homo erectus. Praotec všech současných mužů pochází z Afriky, žil tam v rozmezí 89 000–35 000 let před současností.

Z těchto genetických skutečností plynou tři nové poznatky:

- poslední společný předek všech současných lidí žil ve východní Africe

- v mateřské linii zanechala dnešním lidem potomky jediná populace heidelberského člověka

- všechny současné lidské rasy pocházejí ze společného předka, jenž žil 150 000 let před současností.

Vývojová linie není jednoduchá

V roce 2008 byl v Děnisovově jeskyni na Sibiři nalezen kostní článek malíčku, který patřil malému děvčeti. Stáří bylo určeno na 41 000 let. Z kůstky se podařilo získat mitochondriální DNA (viz obr. 5). Připomenu, že mitochondrie dědíme jen po matkách. Mají svou vlastní DNA, která se odlišuje od DNA buněčného jádra. Je jednoduchá, takže se s ní podstatně lépe pracuje.

Z vývojové linie směřující k dnešnímu člověku se asi před 500 000 lety odštěpila větev směřující k neandertálcům a děnisovanům. Děnisované se od ní oddělili později. Části jejich genomu byly zjištěny v genomu moderních lidí. Mísili se s předky australoidní rasy, 4–6 % jejich genomu nosí dnešní Melanésané, Austrálci a filipínští Negrité. Nepatrný zlomek jejich genomu, asi 0,2 %, byl nalezen u kontinentálních Asiatů a amerických Indiánů.

V roce 2013 byly v Sterkfonsteinských jeskyních v Jihoafrické republice nalezeny pozůstatky asi 15 jedinců různého věku a pohlaví. Tento náš vývojový předek byl pojmenován Homo naledi, člověk hvězdný. Jeskynní systém, v němž byly objeveny jeho ostatky, se totiž jmenuje Stoupající hvězda. Homo naledi měřil na výšku asi 150 cm, objem jeho mozkovny byl podobný, jako měli australopitékové. Stavba lebky je v něčem jedinečná, v něčem se podobá lebce Homo erectus, Homo habilis a Homo rudolfensis. Jeho ruce umožňovaly šplhání po stromech i užívání nástrojů. Lidské se podobá také stavba nohou a celých dolních končetin. Trup, ramena, pánev a horní část stehenních kostí se naopak podobají kostrám australopitéků. Vědce překvapily jeho drobné zuby a hlavně hromadný nález. Jedná-li se o pohřební komoru, pak Homo naledi „předběhl“ vývoj o více než 2 miliony let. Bytost s mozkem velkým asi jako pomeranč by v tom případě byla schopna abstraktního myšlení a rituálního chování.

A do třetice „hobit“, Homo floresiensis, člověk floréský. Pozůstatky čtrnácti jedinců byly objeveny na indonéském ostrově Florés. Jejich nástroje pocházejí z rozmezí 94 000–13 000 let před současností. Jedna fosilizovaná kostra a jedna čelist se datují do doby před 18 000 lety. Hobit byl tedy současníkem moderního člověka.

Tělesná výška hobitů se pohybovala těsně nad jedním metrem. Jejich váha se odhaduje na 25 kg. Objem mozkovny typového jedince je pouhých 380 ml.

Hobit je předmětem vědecké diskuse i laického sporu. Někteří autoři se domnívají, že jde o dosud neznámý druh našeho vývojového předka. Další mají za to, že se jedná o větev známých vývojových předků, která se přizpůsobila nedostatečným zdrojům potravy. Třetí škola říká, že to byli lidé stižení genetickou odchylkou, a to buď mikrocefalií (malý mozek, malá hlava), nebo Laronovým syndromem. (Buňky neodpovídají na růstový hormon, proto byli tito lidé malí.) Další domněnka uvažuje možnost, že jde o důsledky poruchy štítné žlázy spjaté s nedostatkem jódu. Dokonce byla vyslovena hypotéza, že jeden jedinec z nalezené skupiny trpěl Downovým syndromem. Jiní vědci tyto závěry popírají.

Centra nebo sítě?

Bezmála dvě stě let se vede spor, který v současné době pravděpodobně končí. Je mozek tvořen centry různých funkcí? Nebo je tvořen neuronálními sítěmi?

Franz Joseph Gall (1758–1828), jinak vynikající vídeňský neuroanatom, vytvořil pseudovědu později známou jako frenologie. Představoval si, že složité lidské vlastnosti mají v mozkové kůře svá „centra“, což měly být „orgány“ těchto vlastností. Nauka se udržela několik desítek let navzdory prosté úvaze: lidských vlastností je tak velký počet, že se do mozkové kůry prostě nevejdou. Kromě toho není známo, které tyto vlastnosti by měly být „základní“ a které odvozené nebo složené. Podle frenologie se na lidské vlastnosti dalo usoudit z tvaru lidské lebky, jejich drobných prohlubní a výstupků. Vznikaly nejrůznější frenologické mapy a modely.

Frenologie sice padla, nicméně se na jejím základě houževnatě udržuje a udržovat bude představa mozku jako soustavy „center“ odpovídajících za různé funkce, například za pohyby, smyslové funkce, emotivitu nebo rozhodování. Řada zkušeností této možnosti odpovídala. Jestliže byla poškozena mozková kůra a přilehlá bílá hmota v levém dolním čelním závitu, což je častý důsledek cévních mozkových příhod, lidé přestanou mluvit. Jestliže je poškozena kůra a bílá hmota na hranicích levého temenního a spánkového laloku, lidé přestanou mluvené řeči rozumět. Sami často spíše drmolí, než mluví, ale moc srozumitelné to nebývá.

A tak se pojem mozku jako soustavy center zabudoval do povědomí lékařů i široké veřejnosti, přestože fyziologové namítali už v první polovině 19. století, že něco takového možné není.

Spor rozhodl vynález funkčních zobrazovacích metod. Zatížíme-li mozek nějakou úlohou, ukazují, kde a jak se namáhá nebo kde a jak činnost tlumí. Protože je možné sledovat nejen místa zvýšené nebo snížené aktivity, ale i jejich vzájemná spojení, objevil se pojem neuronální síť velkého rozsahu nebo jednodušeji konektom. U konektomů lze sledovat jak jejich stavbu, tak jejich funkci.

Mozková nebo neuronální síť velkého rozsahu, také neurokognitivní síť, je definována na základě svých spojení neboli konektivity a na základě vzájemné funkční závislosti.

Vědci chápou neuronální síť jako systém, který má vlastnosti grafu. Takové sítě popisuje matematická teorie grafů.

Uzly neboli vrcholy jsou složky sítě vzájemně propojené hranami. Uzly konektomů jsou tvořeny různě velkými skupinami nervových buněk jak v mozkové kůře, tak v hloubce mozku, obvykle jde jejich počet do desítek nebo stovek milionů. Hrany jsou složky sítě propojující jejich uzly. Hrany sítě jsou tvořeny svazky nervových vláken, které vedou informace mezi uzly, a to nejčastěji v obou směrech. Informace si konektomy vyměňují v synapsích, tj. v místech vzájemného kontaktu.

Velké uzly, kterým se říká globální, mají tři základní vlastnosti:

- počet spojení se zbytkem sítě, tedy stupeň (node degree)

- výkonnost, to je schopnost uzlu předávat informace spolu s ostatními uzly sítě (node efficiency)

- vzájemnost, což je vliv uzlu na informační tok mezi všemi ostatními uzly sítě (node betweenness).

V lidském mozku existuje mnoho desítek konektomů. V běžném životě platí: jeden konektom řeší mnoho typů zátěže, jeden typ zátěže je řešen více než jedním konektomem.

Za stavbu a funkci konektomů odpovídají geny zrovna tak jako všechny vlivy zevního světa od nitroděložního prostředí po složité kulturní vlivy v dospělosti (obr. 4).

Obr. 4 Příklad globálního konektomu

Zakreslené jsou jen uzly (vrcholy) sítě, nikoli její hrany neboli spoje mezi uzly. Písmena označují anatomické oblasti mozkové kůry.

U každého uzlu se rozlišuje počet spojení se zbytkem sítě (stupeň), schopnost uzlu propagovat informaci společně s dalšími uzly (výkonnost) a vliv uzlu na informační tok mezi všemi ostatními uzly sítě (vzájemnost). Rozdíly vystihuje velikost uzlů.

Koukolík, 2015

Proč je o tom řeč?

Protože v nás stopy našich vývojových předků žijí – jak v nás lidech dospělých, tak v našich dětech. Sledujeme-li chování nejmenších dětí, sledujeme šest až sedm milionů let vývoje našeho druhu. Platí: my máme hodinky, evoluce má čas. Smete všechno, co se jí nemoudře postaví do cesty.

Literatura

Aiello, L. C.: Five years of Homo floresiensis. American Journal of Physical Anthropology 2010; s. 167–179, doi:10.1002/ajpa.21255. PMID 20229502.

Berger, L. R. – Hawks, J. – de Ruyter, D. J. et al.: Homo naledi, a new species of the genus Homo from the Dinaledi Chamber, South Africa, http://elifesciences.org/content/4/e09560#sthash.GRMqAFBb.dpuf

Cole, L.: The evolution of the primate, hominid and human brain. J Primatol 2015, doi:10.4172/2167-6801.1000124

Dennis, M. Y. – Nuttle, X. – Sudmant, P. H. et al.: Evolution of human-specific neural SRGAP2 genes by incomplete segmental duplication. Cell 2012; 149, s. 912–922.

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Před úsvitem, po ránu.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.