Текст книги "Кости, гены и культура"

Коэволюция мозга и макиавеллиевской культуры при отсутствии межгрупповой конкуренции

Для начала посмотрим, как будет работать культурный драйв в популяции, состоящей из одной-единственной группы, то есть без всякой межгрупповой конкуренции. Пусть у этой группы будет возможность создать макиавеллиевскую культуру – разрешим изобретение мемов двух категорий, МАК и БД (да, бесполезные мемы тоже пусть изобретаются, куда же без них).

Социальное обучение ограничивается только объемом памяти (ПАМ). Объем мозга равен 20 + ПАМ (родители должны тратить по два дополнительных ресурса на каждую дополнительную единицу памяти ребенка). Начальное значение ПАМ равно нулю (ПАМ = 0). Единственный ген, который может мутировать (а значит, и эволюционировать), – ген ПАМ. Обучаемость изначально поставлена на максимум и не эволюционирует (ОБ = 1), учительство – на минимуме и тоже не эволюционирует (УЧ = 0).

При таких параметрах численность популяции стабилизируется на уровне 450–500 особей, новый мем изобретается в среднем раз в 5–6 лет.

Популяция с самого начала вполне жизнеспособна: врожденное охотничье мастерство индивидов (ОХМ = 10) достаточно велико, чтобы все могли нормально жить и размножаться. Популяция быстро растет, пока не достигнет потолка несущей способности среды (те самые 450–500 особей). Все отлично! Нет никакой необходимости что-то менять. Однако внутригрупповая конкуренция и культурный драйв заставляют популяцию меняться.

Как только какой-нибудь индивид изобретет и запомнит эффективный мем МАК, он получает преимущество – ему будет доставаться больше ресурсов при дележе добычи. Это поможет ему производить больше потомков, которые унаследуют от родителя ненулевую память.

А главное, присутствие в культуре хотя бы одного полезного мема сразу делает ПАМ полезным признаком! Поэтому в популяции стартует отбор на объем памяти.

Процесс этот автокаталитический: чем выше среднее значение ПАМ, тем выше вероятность распространения в культуре нового мема. Чем больше полезных мемов в мемофонде, тем выгоднее иметь хорошую память.

По мере того как члены группы становятся все более искушенными макиавеллиевскими интриганами, все труднее становится индивидам с небольшим ПАМ (то есть с маленьким мозгом) выживать и размножаться в таком коллективе.

Самоподдерживающаяся коэволюция мозга и культуры чем-то напоминает барона Мюнхаузена, вытаскивающего себя за волосы из болота: нет никаких внешних причин или стимулов для развития, но растущий мозг и развивающаяся культура подталкивают друг друга, заставляя развиваться все сильнее.

Начальные этапы (первые 1500 лет) сопряженной эволюции мозга и культуры при этих параметрах показаны на рисунке 12.3.

Сначала мы видим “спящую фазу”: изобретаемые мемы не сохраняются, потому что у индивидов не хватает памяти, чтобы их запомнить.

Изначально ПАМ = 0, но ген ПАМ мутирует, что ведет к появлению индивидов с ПАМ > 0. Пока в мемофонде нет полезных мемов, память – слабовредный признак. Пользы от нее никакой, запоминать нечего, а затраты на размножение растут (дети обходятся дороже). Но отбор не может полностью вычистить из генофонда все слабовредные мутации. Поэтому среднее значение ПАМ постепенно растет, приближаясь к мутационно-селекционному равновесию, которое в данном случае соответствует среднему значению ПАМ около 0,3. Средний размер изобретаемых мемов равен единице, но эта величина имеет большой разброс. Поэтому рано или поздно достаточно маленький мем будет изобретен индивидом, достаточно мозговитым, чтобы его запомнить. Эффективный мем МАК, поселившийся в чьей-то памяти, сможет запустить отбор на ПАМ и таким образом инициировать культурный драйв.

Бессмысленные мемы (мемы БД) не могут запустить культурный драйв. Более того, если первым мемом, закрепившимся в культуре, случайно окажется маленький, но эффективный мем БД (напомним, что эффективность мема БД – это величина, на которую увеличивается вероятность совершения бессмысленных действий особью, выучившей мем), то большая память может стать существенно более вредным признаком. Ведь на совершение бессмысленных действий тратятся ресурсы, и, если в культуре ничего нет, кроме мемов БД, иметь большую память становится совсем невыгодно. В результате мутационно-селекционное равновесие сместится вниз, к более низким значениям ПАМ, и “спящая фаза” может сильно затянуться.

По мере того как средний ПАМ растет ради мемов МАК, мемы БД постепенно засоряют культуру. В примере, показанном на рисунке 12.3, распространились три бессмысленных мема (моменты их появления отмечены стрелками).

Рис. 12.3. Начальные этапы коэволюции мозга и макиавеллиевской культуры при отсутствии межгрупповой конкуренции. Пояснения в тексте.

Дальнейшие события (вплоть до 70 тыс. лет) показаны на рисунке 12.4.

Общее культурное богатство (количество уникальных мемов в мемофонде) растет по S-образной кривой (первый график на рис. 12.4). Рост среднего числа мемов, хранящихся в памяти индивида (второй график), замедляется быстрее, потому что рост этой величины ограничен продолжительностью жизни и скоростью обучения. Среднестатистический индивид знает лишь около 4 % всех мемов, составляющих культуру популяции.

Рис. 12.4. Семьдесят тысяч лет коэволюции мозга и культуры. Параметры те же, что и на предыдущем рисунке (макиавеллиевская культура, межгрупповой конкуренции нет). Показаны усредненные результаты десяти прогонов модели.

Средний объем мозга растет, подгоняемый все более эффективной макиавеллиевской культурой (третий график), но потом расти перестает и даже уменьшается (четвертый график).

Прекращение роста связано с тем, что в какой-то момент стоимость дальнейшего увеличения мозга перестает окупаться выигрышем от возможности запомнить больше мемов МАК. Стоимость растет линейно: чем больше мозг, тем больше ресурсов приходится тратить родителям на каждого ребенка. Выигрыш, однако, растет с замедлением, потому что на заполнение большой памяти нужно время. По мере роста мозга и развития культуры неизбежно удлиняется период детства, то есть того отрезка жизненного пути индивида, в течение которого он использует свою память не целиком. Индивиды начинают полноценно использовать свою память во все более позднем возрасте, и поэтому выигрыш, приносимый дальнейшим увеличением мозга и памяти, постепенно уменьшается. В какой-то момент выигрыш перестает перевешивать затраты – и рост мозга прекращается.

Причина последующего уменьшения мозга связана с отбором мемов. Начиная с какого-то момента средний размер мемов, хранящихся в памяти индивидов, начинает уменьшаться (пятый график). Этот процесс, который мы назвали упрощением, или измельчанием, мемов, наблюдается практически при любых параметрах (если только не сделать размеры всех изобретаемых мемов строго одинаковыми или память – безразмерной и бесплатной). Измельчание мемов – неизбежный результат меметического отбора, то есть отбора на уровне мемов. Мелкие мемы легче распространяются, поскольку в популяции всегда есть особи, у которых недостаточно свободной памяти, чтобы выучить крупный мем, но достаточно, чтобы запомнить мелкий. Упрощение мемов заметили в своей модели Гаврилец и Воуз (книга 2, глава 4, раздел “Когнитивный взрыв”), и наша модель его отлично воспроизводит.

Чтобы лучше разобраться в природе этого важного процесса, присмотримся к пятому графику. Обратите внимание, что в течение первых примерно 15 тыс. лет средний размер мемов, хранящихся в памяти индивидов, увеличивался. Причины этого понятны: размер мема положительно коррелирует с его эффективностью (то есть полезностью, если говорить о мемах МАК), а объем памяти в это время быстро рос, что давало индивидам возможность запоминать более крупные (и в среднем более полезные) мемы МАК. Позже, однако, рост мозга стал замедляться, а меметический отбор тем временем постепенно насыщал культуру мелкими мемами. Накопление в мемофонде простых (маленьких) мемов делает большую память менее выгодной, потому что на выучивание мемов требуется время. Все чаще возникает ситуация, когда индивиду попросту не хватает жизни, чтобы заполнить всю свою память крохотными мемами, которые все продолжают мельчать[67]67
  Этот эффект должен проявляться при условии, что на выучивание одного мема размером m требуется меньше времени, чем на выучивание n мемов размером m/n. Это довольно-таки правдоподобное предположение. Например, на выучивание одного связного стихотворения длиной в сорок строк при прочих равных условиях должно уходить меньше времени, чем на запоминание десятка никак не связанных друг с другом четверостиший.


[Закрыть]. Общая эффективность использования памяти снижается, и мозг начинает уменьшаться.

Посмотрим теперь, как используется память на разных этапах коэволюции мозга и культуры: какая доля памяти у среднестатистического индивида занята мемами МАК, какая – мемами БД, а какая остается свободной. Об этом рассказывает последняя диаграмма на рисунке 12.5 в следующем разделе.

Видно, что доля памяти, занятая мемами БД, почти не уменьшается со временем, а доля, занятая мемами МАК, не растет. И это притом, что мемы МАК очень полезны индивидам, а мемы БД – немного вредны! Дело в том, что индивидуальный отбор мало что может поделать с содержимым мемофонда. В частности, он практически не способен вычистить из культуры бессмысленные мемы БД. Некоторые авторы уже обращали внимание на то, что бесконтрольное распространение вредных и бессмысленных мемов может стать серьезным препятствием на пути развития культуры (Enquist, Ghirlanda, 2007). Причина, конечно же, в том, что мемы, в отличие от генов, распространяются горизонтально. Если вредный мем не убивает сразу своего хозяина (а мемы БД этого не делают), то у хозяина будет достаточно времени, чтобы распространить свой мем по неокрепшим умам (в нашей модели в роли “неокрепших” выступают любые умы, в которых осталось немного свободного места). Однако межгрупповая конкуренция и групповой отбор позволяют справиться с этой проблемой, как мы скоро увидим.

Поразглядываем рисунок 12.4 еще немного. Эволюцию модельной популяции можно подразделить на три этапа (такие же этапы наблюдаются и при других наборах параметров):

1) Начало самоподдерживающейся коэволюции мозга и культуры: грубая культура стимулирует быстрый рост мозга. Мозг начинает расти, чтобы вместить самые первые появившиеся в культуре мемы. Эти мемы должны быть очень маленькими (чтобы поместиться хоть в чью-нибудь память) и при этом очень полезными (чтобы запустить культурный драйв). Но это только самое начало процесса. По мере того как мозг и память растут, средний размер мемов тоже очень быстро растет, причем среднее отношение эффективности к размеру у них снижается (шестой график). Этот этап можно назвать фазой экстенсивного культурного развития. Культура, формирующаяся на этом этапе, грубая: она состоит из крупных мемов с низким соотношением “эффективность/размер”. Однако именно такая культура, как ни странно, стимулирует наиболее быстрый рост мозга!

2) Переходный период: объем мозга достигает максимума. Возможности для продолжения экстенсивного культурного развития в какой-то момент исчерпываются. Отбор мемов приводит к их постепенному измельчанию. По мере того как культура насыщается мелкими мемами, рост мозга замедляется и наконец прекращается. Это приводит к еще более сильному отбору мемов на малый размер. При этом интегральная эффективность макиавеллиевской культуры продолжает расти – это видно по увеличению среднего значения МАК (макиавеллиевской приспособленности) индивидов. Среднее соотношение “эффективность/размер” у мемов МАК начинает снова расти.

3) Уменьшение мозга на фоне изощренной культуры. Этот этап можно назвать фазой интенсивного культурного развития. Продолжающееся измельчание мемов способствует уменьшению объема мозга. Детство (начальный период жизни, в течение которого память заполняется мемами) становится все длиннее. При этом интегральная эффективность культуры продолжает расти; культура становится изощренной.

Будет ли слишком большой натяжкой, если мы проведем параллель между этими тремя этапами и ранним, средним и поздним палеолитом? Кое в чем (особенно в соотношении развитости культуры и скорости роста мозга) аналогия напрашивается! Например, в раннем палеолите мозг у наших предков быстро рос, хотя культура оставалась крайне примитивной. А в среднем и позднем палеолите, когда культурное развитие резко ускорилось, объем мозга достиг максимума, перестал расти и даже начал чуть-чуть уменьшаться.

Но отличий, конечно, тоже предостаточно. Упомянем два из них. Во-первых, в нашей модели культурное развитие идет с замедлением, а в реальном антропогенезе оно шло с ускорением. Во-вторых, относительные длительности этапов модель воспроизводит с точностью до наоборот (в реальности ранний палеолит продолжался гораздо дольше, чем средний и тем более поздний). Скорее всего, эти несоответствия объясняются тем, что культура в нашей модели не является кумулятивной. Это значит, что мемы не могут модифицироваться, улучшаться и становиться основой для новых изобретений. Возможно, когда-нибудь мы попробуем смоделировать кумулятивную культуру, но для начала полезно разобраться вот с такой упрощенной, некумулятивной версией.

Коэволюция мозга и макиавеллиевской культуры в конкурирующих группах

Теперь посмотрим, как пойдет коэволюция мозга и культуры в условиях межгрупповой конкуренции.

Оставим все параметры прежними за единственным исключением: сделаем поменьше значение параметра G, который определяет максимальный размер группы. В предыдущем разделе использовалось значение 800. В этом случае популяция всегда состоит из единственной группы, потому что при заданном количестве ресурсов (R = 3000) прокормиться в нашей модельной саванне может не более 500–600 индивидов.

Посмотрим, что произойдет, если максимальный размер группы будет равен 40 или 15. В первом случае популяция состоит в среднем из 20–25 групп, во втором – из 55–65. Это соответствует умеренной и очень сильной межгрупповой конкуренции. Результаты показаны на рисунке 12.5.

Рис. 12.5. Коэволюция мозга и культуры при трех уровнях межгрупповой конкуренции: нулевом (G = 800), среднем (G = 40) и высоком (G = 15). Культура макиавеллиевская, все остальные параметры – как на предыдущем рисунке.

Межгрупповая конкуренция сильно меняет характер эволюции мозга и культуры.

Исход этой конкуренции зависит, во-первых, от культурных различий между группами, которые могут давать каким-то группам конкурентное преимущество (это называют культурным групповым отбором), во-вторых – от объема мозга, поскольку большой мозг затрудняет размножение и, следовательно, сдерживает рост численности группы.

Мемы МАК мало влияют на конкурентоспособность группы, как уже говорилось выше. Они влияют на распределение ресурсов внутри группы, но не мешают ей ни охотиться, ни наращивать численность. Затрудненность размножения наивных индивидов (это в основном молодежь) компенсируется усиленным размножением умелых интриганов (это по большей части индивиды старшего возраста). В группах с развитой макиавеллиевской культурой складывается логичное разделение труда: молодежь по-честному ходит на охоту и потихоньку учится плести интриги, а старшие изо всех сил размножаются, порой пропуская охоту по той причине, что после рождения ребенка у родителей не всегда остаются свободные ресурсы для затратных действий.

Однако, хотя мемы МАК и не влияют напрямую на исход межгрупповой конкуренции, они делают это опосредованно, запуская культурный драйв. В каком-то смысле макиавеллиевская культура все-таки вредит группе, потому что стимулирует рост мозга, а это, в свою очередь, негативно сказывается на плодовитости. Поэтому преимущество, по идее, должны получить те группы, которым удалось как-то обуздать культурный драйв.

Рисунок 12.5 показывает, что на самом деле происходит в этой ситуации в нашей модели. Межгрупповая конкуренция, во-первых, усиливает отбор мемов на измельчание, во-вторых – успешно вычищает из групповых мемофондов бессмысленные мемы БД. И то и другое помогает мозгу оставаться маленьким – несмотря на культурный драйв.

Результатом межгрупповой конкуренции также становится в целом более бедная культура (первый график на рис. 12.5). Это объясняется в основном даже не культурным групповым отбором, а культурным дрейфом: группы соревнуются, часто вымирают (вместе со своей культурой) или дробятся, распространяя свою культуру в популяции. В итоге общее разнообразие мемов в популяции снижается (по сравнению с ситуацией, когда межгрупповая конкуренция отсутствует). При этом среднестатистический индивид знает примерно столько же мемов, что и в предыдущем случае (второй график). В общем, культура получается менее разнообразной и более стереотипной.

Межгрупповая конкуренция не позволяет мозгу и памяти развиться так же сильно, как в первом случае. Если межгрупповой конкуренции нет (G = 800), росту мозга противостоит только индивидуальный отбор. При наличии же межгрупповой конкуренции на помощь индивидуальному отбору приходит групповой. В результате ограничения на рост мозга усиливаются – и мозг растет медленнее (четвертый график). Это, в свою очередь, усиливает отбор мемов на малый размер (пятый график). Насыщение культуры мелкими мемами делает дальнейший рост мозга менее выгодным, отбор на увеличение мозга слабеет. Получается петля обратной связи, которую мы назвали порочным кругом измельчания мемов (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Порочный круг измельчания мемов. Необходимое допущение состоит в том, что на выучивание одного большого мема требуется меньше времени, чем на выучивание нескольких маленьких мемов такой же суммарной величины (а это похоже на правду). В такой ситуации насыщение культуры мелкими мемами делает большую память менее полезной, поскольку чем мельче мемы, тем больше времени уходит на ее заполнение – и получается, что значительную часть жизни индивид использует свою память лишь частично.

Хотя межгрупповая конкуренция и не может остановить “эгоистичную” коэволюцию мозга и культуры, подстегиваемую мемами МАК (все-таки культурный драйв – страшная сила), однако она отлично справляется с выбраковкой бессмысленных мемов БД. Группы с дополнительной дорогостоящей памятью, заполненной вредной ерундой, проигрывают соревнование.

Кооперативная культура

Давайте теперь посмотрим, как поведет себя модельная популяция, если культура в ней будет не эгоистичной (макиавеллиевской), а кооперативной или общественно полезной, то есть в нашем случае охотничьей (ведь мы помним, что охота – коллективное действо, приносящее пользу всем членам группы, а не только самим охотникам).

Оставим все параметры без изменений, за исключением одного: разрешим изобретение мемов ОХМ (охотничьего мастерства) вместо мемов МАК. Параметры для мемов ОХМ сделаем такими, чтобы все было максимально похоже на ситуацию с мемами МАК в предыдущих экспериментах. Единственная существенная разница сводится к тому, что до сих пор изобретаемые мемы (МАК) были полезны индивиду, но бесполезны для группы, а теперь мемы будут полезны не столько индивиду лично, сколько всей группе в целом. Расплачиваться за большую память, необходимую для хранения мемов ОХМ, будет индивид, которому из-за этого будет труднее производить потомство, а выигрыш (дополнительные ресурсы, добытые на охоте) будет делиться на всех членов группы. В принципе, это классическая ситуация из теории эволюции альтруизма (книга 2, глава 5), которую называют “трагедией общего выпаса”[68]68
  Всем крестьянам выгодно сберечь общее пастбище, однако каждому из них в отдельности выгодно пасти на нем как можно больше своего скота. Если каждый будет следовать только своим корыстным интересам, пастбище придет в негодность из-за перевыпаса.


[Закрыть]. Группе выгодно, чтобы у всех были большие мозги, набитые охотничьими мемами, однако корыстные интересы каждого индивида состоят в том, чтобы сэкономить на собственных мозгах, паразитируя на охотничьем мастерстве сородичей.

Результаты показаны на рисунке 12.7 (средний ряд диаграмм). Чтобы можно было охватить взглядом больше информации, теперь мы будем показывать на рисунках не весь ход развития популяции в течение 70 тыс. лет, а усредненные – как бы итоговые – значения показателей за 50–70 тыс. лет.

Диаграммы показывают, что если рост мозга подстегивается кооперативной культурой, то главным фактором, определяющим силу культурного драйва, становится межгрупповая конкуренция. Макиавеллиевская культура, как мы помним, обеспечивает максимальный рост мозга при наименьшей интенсивности межгрупповой конкуренции (G = 800). Кооперативная культура, наоборот, лучше всего способствует увеличению мозга при максимально острой межгрупповой конкуренции.

Если конкуренции нет вовсе (G = 800, вся популяция – единая группа) или она слабая (например, при G = 300, когда популяция состоит из 3–5 групп), кооперативная культура вообще не может запустить культурный драйв. Мозг остается маленьким (на уровне мутационно-селекционного равновесия), а культура – зачаточной. Никакого развития не происходит. Так что макиавеллиевская культура оказывается в каком-то смысле более универсальной: она все-таки худо-бедно запускает культурный драйв при любом уровне межгрупповой конкуренции.

Если межгрупповая конкуренция сильна (G = 15, много маленьких групп), кооперативный культурный драйв чрезвычайно эффективен. Объем мозга в итоге получается даже больше, чем при макиавеллиевской культуре без конкуренции (G = 800). Кроме того, при сильной конкуренции и кооперативной культуре процессы упрощения мемов и уменьшения мозга выражены слабее и начинаются позже. Причина в том, что в этой ситуации каждый мем ОХМ, независимо от своего размера, крайне важен для выживания группы. Культурный групповой отбор благоприятствует группам с наиболее эффективной охотничьей культурой.

Ситуация, которая складывается при острой межгрупповой конкуренции и кооперативной культуре, вообще-то довольно забавная, если отвлечься от сухих цифр и попытаться представить себе “реальную” жизнь наших модельных гоминид. Исходно индивидам вполне достаточно их врожденных охотничьих способностей, чтобы прокормиться. Но межгрупповая конкуренция заставляет их бесконечно развивать и совершенствовать охотничье мастерство. Теперь, чтобы выжить, им нужно не просто догнать и убить виртуальную антилопу в виртуальной саванне – а сделать это лучше и быстрее всех конкурентов! Ведь среда по-прежнему позволяет добыть лишь 3000 антилоп в год, которые достанутся лишь самым умелым охотникам. В итоге получается, что виртуальные гоминиды носятся сломя голову за несчастными антилопами, поражая их каким-то сверхэффективным оружием, мощь которого во много раз превосходит необходимый минимум, требующийся, чтобы просто добыть антилопу в спокойной обстановке.

Диаграммы также показывают, что межгрупповая конкуренция – мощный механизм, препятствующий засорению культуры бесполезными мемами. Он отлично работает как при макиавеллиевской культуре, так и при кооперативной.

Рис. 12.7. Результаты моделирования для трех разных культур (макиавеллиевской, кооперативной и комплексной) при трех уровнях межгрупповой конкуренции: очень высоком (G = 15), среднем (40) и нулевом (800). Для каждой ситуации показаны усредненные результаты десяти прогонов модели. Для признака “Засоренность памяти мемами БД” показаны усредненные результаты за годы 1–70 000, для всех остальных – за годы 50 000–70 000.

Сравнивая верхний и средний ряд диаграмм на рисунке 12.7, можно заметить, что средний размер мемов меняется согласованно с объемом мозга: если мозг вырастает большим, то мемы в памяти индивидов оказываются в среднем крупнее. Причина, очевидно, в том, что маленькие мозги усиливают отбор мемов на малый размер, а насыщение культуры мелкими мемами, в свою очередь, ослабляет отбор на увеличение мозга (см. рис. 12.6).