Hoe kwam dat brein in beeld?

15 juli 2012 Blogs

We zijn er aan gewend om nogal achteloos vast te stellen dat zelfs in vergelijking met onze naaste verwanten (chimpansee en bonobo), de mens een erg groot hersenvolume heeft. Ik wil het nu niet hebben over hoe optimaal of rationeel we dat surplus aan volume gebruiken (als je naar een willekeurige discussie tussen politici luistert begrijp je al snel dat enkel volume niet zo veel zegt). Ik wil het alleen hebben over dat enorme verschil met die naaste verwanten. Want wat betekent die term ‘naaste verwant’? Het betekent niets anders dan dat we niet zo heel ver in de tijd terug hoeven te gaan om een gemeenschappelijke voorouder van mens en chimpansee te vinden (ongeveer zes miljoen jaar). Daar kunnen we uit afleiden dat het complete verschil in hersenvolume in die beperkte tijd geëvolueerd moet zijn. We denken inmiddels dat er sprake is geweest van een verdrievoudiging van ons hersenvolume in maar zo’n twee tot drie miljoen jaar. Dat is uitzonderlijk snel in evolutionaire termen. Hoe heeft dat kunnen gebeuren?

Geschreven door Dr. Dave Speijer (evolutiebioloog en biochemicus)

Als biologen wat kritiekloos over ‘evolutie’ spreken, hebben zelfs zij de neiging om dat in ondoordachte termen van doelgerichtheid te doen. Superieure intelligente ontstaat ‘omdat’ het een voordeel in de strijd om het bestaan oplevert. We weten echter sinds Darwin dat een niet doelgerichte combinatie van variatie en selectie de enorme diversiteit van het leven (vermoedelijk al vanaf haast vier miljard jaar geleden) heeft opgeleverd. Een verandering zoals die ongehoord snelle toename van ons hersenvolume, die het meest wegheeft van een doelgericht proces, kan alleen verklaard worden door een onafgebroken periode van positieve selectie. Die term ‘positieve selectie’ vraagt enige uitleg. Met uitzondering van veranderingen die echt nadelig zijn voor een organisme (een blinde leeuw) zijn heel veel ‘mutaties’ neutraal. Wat we vaak zien zijn langere perioden van neutrale veranderingen zonder die opvallende ontwikkeling in een bepaalde richting die door krachtige voordelen van een bepaalde eigenschap verklaard kan worden. Daarbij, die grote hersenen hebben evolutionair ook nadelen, zoals we zullen zien. Hoe kunnen we dan die onafgebroken periode van steeds maar selecteren op grotere hersenen verklaren?

De nadelen van een groot brein

Eigenlijk zijn er twee aspecten van die hersentoename die we moeten proberen te verklaren. Allereerst: wat waren de voordelen die steeds maar weer aanleiding gaven tot verdere toename? Ten tweede: hoe konden onze voorouders dat allemaal bekostigen? Onze hersenen (maar twee procent van ons totale lichaamsgewicht) gebruiken voortdurend (!) ongeveer twintig procent van alle energie die we uit ons voedsel halen. Alhoewel sommigen van ons het geluk hebben zich niet meer druk te hoeven maken over hun dagelijkse voeding, is dat voor het grootste gedeelte van de mensheid en haar voorouders tot nu toe bepaald niet het geval geweest. Voedsel was schaars en hoe de energie daaruit over het lichaam verdeeld wordt was van levensbelang. Dat brengt ons nadeel 1: de hersenen zijn veelvraten. Daarbij komen menselijke baby’s met uitzonderlijk grote hoofden ter wereld waarmee, zoals vrouwen kunnen bevestigen, de limiet van het geboortekanaal wel bereikt lijkt te zijn. Nadeel 2: minder nageslacht en meer kans op moeder en kindersterfte bij de geboorte. Mensenkinderen hebben een extreem lange periode van verdere rijping van de hersenen en dus van zorg nodig voor ze op eigen benen kunnen staan. Nadeel 3: mensen blijven na hun geboorte zeer lang extra kwetsbaar. Met al die nadelen is het duidelijk dat daar heel wat tegen over moet staan. Dat ‘heel wat’ lijkt letterlijk het geval te zijn.

Verdrievoudiging in een kleine drie miljoen jaar

Om de zoveel tijd is er weer een nieuwe theorie die met een verklaring komt voor die waargenomen positieve selectie. Ik zal echter proberen duidelijk te maken dat er niet een exclusieve verklaring voor de snelle toename van het hersenvolume bij de mens te vinden is, maar dat het bijzondere ligt in het feit dat al die redenen elkaar versterkt hebben. Een dergelijk model met zogenaamde ‘positive feedback loops’ tussen verschillende selectieve voordelen lijkt het meest in overeenstemming met onze waarneming van zeer snelle evolutie. Welke individuele verklaringen zijn naar voren gebracht?

‘Slim is beter’. Deze verklaring is natuurlijk juist, maar heeft als nadeel dat hij zo algemeen is dat je er weinig mee kunt. Pas als we die grotere slimheid in de context van het milieu plaatsen waarin de mens probeerde te overleven krijgen we misschien een idee hoe die grotere hersenen de mens en zijn voorouders geholpen hebben. Intelligentie helpt vanzelfsprekend bij het reageren op snelle en geleidelijke veranderingen in het milieu. Je bent je natuurlijke vijanden, mededingers en prooidieren te slim af. Meer in het geheugen opgeslagen kennis stelt je in staat om beter op lange termijn veranderingen in je omgeving te reageren.’Sociale intelligentie’. Om sterker te staan is goede samenwerking vaak een uitstekende strategie. Maar daarvoor moet je goed met je soortgenoten kunnen communiceren en de daden en bedoelingen van anderen kunnen interpreteren. Opnieuw een factor die steeds meer hersencapaciteit nodig maakt. Die ‘sociale’ voordelen maken op de lange duur taal en cultuur mogelijk, waardoor het zelfs mogelijk wordt voor mensachtigen om enigszins voorbereid te zijn op veranderingen die de tijdschaal van individuele generaties overstijgen: mensachtigen verbeteren hun kansen over (veel) langere perioden in wisselende milieus. ‘Koken en vuur’. Het is mogelijk dat onze voorouders al meer dan twee miljoen jaar geleden gecontroleerd vuur gingen gebruiken. Richard Wrangham betoogt in zijn boek ‘Koken. Over de oorsprong van de mens.’ dat we door koken veel makkelijker uit allerlei bronnen energierijke verbindingen konden opnemen zonder dat daarvoor onze darmen moesten worden aangepast (in feite zonder dat deze veel langer moesten worden). Ook sociaal zou dat gevolgen hebben gehad, met de opkomst van een groepsstructuur waarin jagen, plantvoedsel verzamelen, en koken aan verschillende individuen toeviel. Zo stelt koken een grotere hoeveelheid energie voor de aanleg van hersenen beschikbaar en zorgt het voor een omgeving waarin grotere intelligentie ook weer een voordeel is. Koken is een voorbeeld van een meer algemene verklaring: ‘Het gebruik van gereedschappen.’ Voor het ontwikkelen van gereedschap is grotere intelligentie duidelijk nuttig en door die gereedschappen wordt de omgeving beter onder controle gebracht zodat onder andere de kans op stabiele voedselvoorziening toeneemt.

Een vaak gehoorde verklaring is die van de ‘Seksuele selectie’. Vrouwen zouden mannen verkiezen die intelligentie ten toon spreiden, waardoor steeds de meest intelligente mannen zich preferentieel konden voortplanten. Voor die mannelijke lezers die nu denken dat hier uit af te leiden valt dat mannen dus slimmer zijn dan vrouwen even het volgende. De dochters van slimme mannen zijn zelf vaak ook weer slimmer en het vraagt ook veel intelligentie om vermeende leepheid te beoordelen. Laat ik hierbij toegeven nogal van deze verklaring gecharmeerd te zijn: persoonlijk lijk ik gebaat bij een beoordeling die ook andere factoren dan het uiterlijk laat meespelen… Samenvattend kunnen we stellen: ‘Onze hersenen stelden ons in staat om onze omgeving te veranderen in een omgeving waarin we onze hersenen steeds beter konden gebruiken.’ Dat is nog eens een voorbeeld van een ‘positive feedback loop’!

De toekomst

Zal ons hersenvolume blijven toenemen? Zeker is dat onze samenlevingen in sommige opzichten steeds meer van onze hersenen eisen. Anderzijds is het zo dat we ook steeds meer werktuigen creëren die onze hersenen taken ontnemen. Ook lijkt er bij voorbaat geen reden om te veronderstellen dat de mogelijke seksuele selectie van intelligentie nu niet meer zou opgaan. Daar staat weer tegenover dat het er bepaald niet op lijkt dat intelligente mensen relatief meer kinderen bijdragen aan de volgende generaties. De beperking van voldoende en gevarieerd voedsel voor het verder vergroten van de hersenen lijkt voor sommigen in ieder geval te zijn opgeheven maar ook daarbij is de trend op lange termijn onvoorspelbaar (zie onder). Zo als Niels Bohr al zei: ‘Prediction is very difficult, especially about the future’. Maar het volgende lijkt in ieder geval van belang. Ten eerste, de snelheid van maatschappelijke, culturele, en technologische verandering is veel groter dan het trage proces van biologische evolutie, dus die vraag naar het hersenvolume is mogelijk niet zo relevant meer. Ten tweede, zoals gezegd, tot voor kort stelden onze hersenen ons in staat om ons milieu te manipuleren op een wijze waardoor onze hersenen beter tot hun recht kwamen. Helaas zou het succes van onze soort daar wel eens een einde aan kunnen maken. Onze wereld wordt inmiddels bevolkt door 7 miljard mensen met nog steeds een sterke bevolkingsgroei, en vertoont uitputting van grondstoffen, grootscheepse milieuverontreiniging, klimaatverandering, en sterke aantasting van alle ecologische systemen. Of onze hersenen ons voldoende zullen kunnen helpen bij de aanpassing aan het milieu dat we nu aan het bewerkstelligen zijn is de grote vraag. Zal ons brein ook weer snel uit beeld verdwijnen? Laten we het in ieder geval zo goed mogelijk gebruiken om dat te voorkomen…