Mozek je, co se týče příjmu energie, náročný orgán. Jak to lidé dělají, že můžou mít mozek mnohem větší než mozek srovnatelně velkých primátů, aniž by jim to způsobovalo zásadní obtíže s energetickou bilancí?
Široce přijímaným vysvětlením je hypotéza o nákladných tkáních od Aiello a Wheelera [PDF], která přišla s předpokladem, že hmota mozku byla vyměněna za hmotu jiných energeticky náročných orgánů; zvláště pak zažívacího traktu.
Studie s názvem „Energetics and the evolution of human brain size“ od Navarette a kol. otištěná v listopadu 2011 v časopise Nature na stovce druhů savců věrohodně dokládá, že žádná taková výměna neproběhla. Vyvrací tak hypotézu, že nákladné tkáně spolu bojují o energii…a ještě mnohem více.
Hlavními zjištěními Navarrete a kol. jsou:
- U žádného druhu savců neexistuje záporný vztah mezi velikostí mozku a délkou střev.
- Existuje však silná záporná korelace mezi velikostí mozku a zásobami tukových tkání, což znamená, že tlustší zvířata mají menší mozek než ta štíhlejší.
- Lidé se zdají být výjimkou z tohoto pravidla, protože naše tukové zásoby nezasahují příliš nepříznivě do naší schopnosti se pohybovat. Díky tomu jsme v minulosti měli možnost použít energii na vývoj mozku, zatímco jiní primáti ji využívali na přenášení tělního tuku.
Na této studii je zvláště zajímavé, že autorky a autor nejenže testovali hypotézu na nových datech, ale také znovu otestovali data z původní studie za použití novějších statistických metod a vzali také v potaz zkreslující faktory, které Aiello a Wheeler opomenuli.
Jejich závěr je, že pokud se vezmou v potaz tukové tkáně, fylogenetické vztahy, náhodnost vzorku a rozdíly mezi pohlavími, samotná původní data od Aiello a Wheelera nepodporují jejich hypotézu o nic lépe než údaje nové. Řečeno lapidárně, hypotéza o nákladných tkáních je v jádru chybná (ne jen v okrajových případech).
Co říkala hypotéza o nákladných tkáních
Jedna z nejpalčivějších otázek paleoantropologie posledních 80 let (s lidstvem se však táhla už od Aristotela a zaujala i Darwina) byla: „Jak můžou mít lidé tak obrovské mozky, vzhledem k ostatním primátům jejich velikosti, ale přesto si zachovat stejný bazální metabolický výdej (tedy energetický výdej v klidovém stavu)?“ Otázka pramení z principu známého jako Kleiberův zákon, jenž říká, že „metabolický výdej většiny zvířat se blíží čtvrté odmocnině ze třetí mocniny hmotnosti zvířete (tj. hmotnost zvířete¾)“. Jak se zdá, tento experimentálně zjištěný zákon platí pro bakterie i rostliny, a to i v jednotlivých buňkách. Kleiberův zákon se dá použít k přesnému vypočtení metabolického výdeje jakéhokoliv zvířete, stačí znát jeho hmotnost. Pro nás je v tomto kontextu důležité, že u podobně vážících zvířat by měl být bazální metabolický výdej stejný. A tady do toho vstupují lidé a jejich velké mozky.
Zjistilo se, že metabolické výdeje u zvířat nejsou mezi tkáněmi distribuovány rovnoměrně. Některé tkáně jako třeba mozek, srdce, plíce, játra a trávicí trakt spotřebovávají více energie než ostatní, což je činí nákladnými. Takže i když zvířata různých druhů ale stejné hmotnosti budou mít stejně velké bazální metabolické výdeje, neznamená to nutně, že jejich plíce, srdce a mozky budou u obou spotřebovávat stejné množství energie. Aniž by se u jedince se silným srdcem zvýšila váha, nebude mít extra silné plíce a naopak. Protože platí Kleiberův zákon, musí některé orgány a tkáně dostat prim před ostatními.
Aiello a Wheeler vzali v potaz Kleiberův zákon a všimli si, že 36kilový Austrolopithecus by měl mít zhruba stejný bazální metabolický výdej jako 36kilový Homo sapiens, a to navzdory různým velikostem mozku. Lidský mozek by měl u takového jedince 4 až 5krát větší metabolický výdej než ten Australopithékův, jenž je velký jako míček na softball. Aiello a Wheeler logicky odvodili, že aby takovýto člověk měl bazální metabolický výdej roven tomu Australopithékovu, měl by v nějakém evolučním bodě přesunout spotřebu energie z nějakého orgánu směrem k mozku. Jinými slovy, když se něco zvětšilo něco jiného se muselo zmenšit.
Potom co Aiello a Wheeler u dnešních lidí ohodnotili náklady různých tkání, vyvodili, že tkáň, která je u lidí nejvíce zmenšená oproti ostatním primátům, je trávicí trakt. Tvrdili, že: jak se náš mozek zvětšoval, střeva se zkracovala. Výsledkem zkracování střev mělo být, že jsme se stali závislí na kvalitnější, výživnější a stravitelnější potravě než jakou jedli ostatní primáti. Museli jsme na ní přejít proto, abychom i přes zkrácená střeva, která by už nezvládala původní stravu, jenž naši předci přijímali po miliony let, dokázali uživit své mozky. Přišli s domněnkou, že tím nejpravděpodobnějším zdrojem takových kalorií bylo maso a jiné živočišné produkty. Dramatické zvýšení živočišných produktů v homininí stravě zmírnilo energetická omezení uvalená na velké mozky a dovolilo našim mozkům, aby vyrostly do obřích rozměrů a zároveň neporušily Kleiberův zákon.
V masových médiích se tato hypotéza objevila pod zkratkovitým titulky jako „maso nás udělalo chytrými“, nebo „díky masu jsme se stali lidmi“. Což ale není to, co Aiello a Wheeler napsali a rozdíl mezi tím, co tvrdili oni a jak to přijímali karnisté a karnistky, kteří je nepřesně citovali, je podstatný pro pochopení toho, co Navarrete a kol. touto novou studií dosáhli.
Pro samotnou hypotézu o nákladných tkáních nebylo maso vůbec důležité. Ačkoliv ho Aiello a Wheeler navrhli, jako možný zdroj nezbytných kalorií, naznačili, že dalšími možnými zdroji mohlo být ovoce s vysokým obsahem cukru, hlízy a olejnatá semena a ořechy. Bližší pohled také ukazuje, že hypotéza není založena na specifických zdrojích kalorií, ale na celkovém kalorickém příjmu. Přesto všechno mělo maso ve studii prominentní místo a de facto legitimizovalo různé fantazie o nezbytnosti masa v lidské stravě, což nakonec vyústilo až v takzvané paleolitické stravování.
Hlavní myšlenka, na které celá hypotéza stojí, je tvrzení, že Kleiberův zákon je v lidském těle podržen v platnosti pomocí výměny hmoty mezi nákladnými tkáněmi. Zvýšené jedení masa bylo jenom důsledkem tohoto tvrzení ne jeho opodstatněním. Přesto diskuze o nezbytnosti jedení masa po patnáct let zakrývaly mnohem důležitější, a zjevně testovatelnější, tvrzení o výměně proběhlé mezi nákladnými tkáněmi.
Každá dobrá hypotéza musí přijít s alespoň jednou testovatelnou předpovědí. A ta u této hypotézy je: Pokud je hypotéza o nákladných tkání pravdivá, měli bychom skrz celou živočišnou říši (ne jenom u primátů) nalézt silnou zápornou korelaci mezi hmotností mozku a hmotností ostatních nákladných tkání. A tuto předpověď, tedy ne jestli jeskynní lidé jedli maso, se Navarrete a kol. rozhodli otestovat.
Za všechno může tuk
Navarette a kol. přišli na zajímavý způsob, jak hypotézu otestovat: hypotéza byla testována na různých druzích savců a při kalkulaci se vzaly v potaz jedincovy tukové zásoby. Ve zkratce, prohlásili tukové zásoby za proměnnou, která by měla být eliminována. Byla to vhodně zvolená taktika, kterou Aiello a Wheeler nepoužili, protože množství tukových zásob se mění v závislosti na ročním období a aktuálním prostředí, a proto mohou být významnou veličinou, která může nepříznivě ovlivnit přesnost výsledků. Jedině když se eliminují tukové zásoby, říkají autorky a autor, a porovnává se váha mozku s váhou těla bez tuku, bude moci být potenciální výměna mezi tkáněmi spolehlivě zaznamenána.
Za takových podmínek nebyla žádná záporná korelace mezi velikostí mozku a délkou trávicího traktu nalezena. Ve skutečnosti nebyla nalezena žádná záporná korelace mezi velikostí mozku a jakoukoliv nákladnou tkání. Byla avšak pozorována silná záporná korelace mezi velikostí mozku a množstvím tukových tkání: čím tlustší zvíře, tím menší mozek.
Bereme li v potaz platnost Kleiberova zákona, zdá se, že máme dilema: tukové tkáně nespotřebovávají příliš energie, tak proč by omezovaly velikost mozku? Odpovědí je, že zvíře spotřebuje spoustu energie na přenášení těchto tkání, zvláště při lezení a běhání. A tady mají lidé – spolu s velrybami a tuleni – značnou výhodu: jejich tuk jim příliš nebrání v pohybu, protože bipedalismus a dorzoventrální [směřující od zad k břichu] stahování (metoda plavání, kterou používají kytovci a ploutvonožci) jsou efektivnější metody pohyb.
Abychom pochopili, jak velký vliv má bipedalismus na výdej energie u lidí, podívejme se na doplňkový materiál přiložený ke studii věnující se výdejům energie na přenášení tuku u lidí a u šimpanzů. Lidé vydají 18 až 22 procent své energie na pohyb. Šimpanzi mají srovnatelný i když o něco věší rozsah denního výdeje na pohyb: 16-30 %. Ale vzhledem k různým způsobům pohybu, zvýšení tělního tuku o 10 % způsobí u lidí jen 1% nárůst vydané energie, ale u šimpanzů 2-3 procenta. Jinými slovy, šimpanze stojí dvakrát až třikrát více energie přenést tu samou váhu než člověka. U čtyřnožců je to ještě horší – zvláště vezmeme li v potaz evoluční měřítko.
Protože lidé ušetřili spoustu energie díky efektivnějšímu pohybovému aparátu, zachovali si schopnost uložit si relativně velké množství tuku. A navíc k tomu všemu si vyvinuli velké mozky.
Tato studie přináší silné a vědecky podložené argumenty, které nemají nic společného s právy zvířat, proti tvrzení, že jedení masa bylo nezbytné v naší evoluci. Nicméně, tato studie by neměla být chybně chápána jako důkaz toho, že homininé nejedli maso nebo, že naši předci byli plodožraví. Jak se tedy zná, maso nás neudělalo chytrými…
Přeloženo z článku „It’s Curtains For The Expensive Tissue Hypothesis“ (upraveno a kráceno)