הגידול בנפח המוח באבולוציה של המין האנושי

המאפיין הפיזי יוצא הדופן של סוג האדם הוא היחס החריג בין משקל הגוף לנפח המוח. בעלי חיים הדומים לאדם במשקלם מתאפיינים במוח קטן הרבה יותר, של פחות מ-500 סמ"ק בהשוואה ל-1300 סמ"ק בממוצע לזכר אנושי בוגר.
מקובל לראות בחריגה זו את הסיבה ליכולת השכלית יוצאת הדופן של המין האנושי בכלל, ובפרט את מה שאפשר למיני האדם לפתח כלים, תרבות, מדע וטכנולוגיה. במסגרת תהליך זה השתנה מעמד אבות האדם מקופי אדם בעלי תפוצה מצומצמת לטורפי-על בעלי תפוצה כלל עולמית, ממועמדים להכחדה למכחידים הגדולים ביותר בין בעלי החיים.
להתפתחות זו באבולוציה של האדם, של הגידול בנפח המוח ממעט יותר מ-400 סמ"ק ללמעלה מ-1300, יש מחיר לא קטן: המוח העצום בגודלו צורך משאבים הרבה מעבר למשקלו. כ-20 אחוז מתצרוכת החמצן של האדם מופנית למוח, למרות שהוא מהווה רק כשני אחוזים ממשקל הגוף. בנוסף, הגודל הפיזי החריג של המוח מהווה בעיה קשה בעת הלידה, ונשים מוּעדות לסיבוכי לידה קטלניים הרבה מעבר ליונקים אחרים. 
במונחים אבולוציוניים, התפתחות כה חריגה וכה יקרה מחייבת מניע אבולוציוני חזק.

גישות מוקדמות

עד שלהי המאה ה-20 נהוג היה לחשוב שהתפתחות נפח המוח קשורה באופן הדוק לשני תהליכים: המעבר להליכה על שתי רגליים עקב הירידה מהעצים, והשימוש בכלים. על פי סברות אלו, ראשית התהליך בתקופת היובש שארעה לפני כ-2.5 מיליון שנים באפריקה, שבעטיה נאלצו אבות המין האנושי להסתגל לחיים בשטח פתוח. הסתגלות זו, המעבר מסביבת היער לסביבת הסוואנה, העניקה יתרון לעמידה זקופה, ומשם למעבר להליכה על שתי רגליים. בכך השתחררו ידי אבות האדם וניתן היה להתחיל לייצר כלים. על פי סברות מוקדמות אלו, בכך נוצר תהליך שהגביר את עצמו, משוב חיובי שנתן עדיפות למוח גדול יותר שמאפשר עיצוב טוב יותר של כלים וחוזר חלילה.

פסילת הגישות המוקדמות

עם זאת, הצטברו עדויות שסתרו הסברים אלו. הסתבר שקופי אדם דוגמת האורורין הלכו על שתיים חמישה מיליון שנים לפני המעבר לסוואנה, מה שפוסל את המעבר להליכה זקופה כמניע התהליך. יתר על כן, תהליך גידול המוח החל בשושלת האדם כבר אצל האוסטרלופיתקוס אפרנזיס, לפני ארבע מיליון שנים לכל המאוחר, כמיליון וחצי שנים לפני תקופת היובש המדוברת. עדיין ניתן לקבל את הסברה שיצירת כלים האיצה את גידול המוח במידה רבה.

גישות חליפיות

מספר הצעות חלופיות הוצע על מנת להחליף את הגישות המוקדמות. הגישות החדשות הללו מציעות תהליכים סבירים, שאפשר והתקיימו במקביל, ואינם סותרים את הידע הפלאונטולוגי הקיים. למרות ויכוחים עזים בתחום, אין אפשרות כרגע להעדיף הסבר זה או אחר, או לפסול אחד מהם.

ריצת סיבולת ו"אני רץ, משמע אני חושב"

האנתרופולוג פיאלקווסקי התבסס על מחקרים בדבר יכולתו יוצאת הדופן של האדם לריצת סיבולת בתנאי עקת חום, כמו גם בשימוש שנעשה עד ימינו בתרבויות תקופת האבן ביכולת זו למטרות ציד.
למין האנושי יכולת יוצאת דופן לקיים ריצה קלה לאורך זמן ממושך וטווחים ארוכים, בתנאי עקת חום. ליכולת זו אין מתחרים בין החיות היבשתיות. רק באזורים קרים יכולות חיות אחרות להתחרות באדם בריצת סיבולת.
"גידי הרגל הארוכים, העור החשוף משיער, קצב נידנוד הידיים... הכל מתוכנן כך שהאדם ירוץ לאורך שעות במשך היום מהר מהקצב בו חיה ארבע רגלית מסוגלת ללכת. כשחיה רצה היא אינה יכולה להזיע, והחום הולך ונאגר בגופה.... כך אני יכול לרוץ בעוד הכלב שלי הולך ונתקף בהיפרתרמיה (עליית חום הגוף)" (פרופ' דניאל ליברמן, הרווארד)
ציידים בני תרבויות תקופת האבן הקיימות בימינו, דוגמת בני הסאן (בושמנים), משתמשים ביכולת יוצאת דופן זו לציד גם כיום. הם מנהלים מרדף התשה אחרי טרפם בשעות החום, חמושים בנשק קל יחסית ובמים. היתרון של ציד בשיטת ההתשה הוא כפול: הם נמנעים ממפגש בטורפים, שאינם מיטיבים להתמודד עם החום ולכן אינם פעילים בשעות אלה, והחיה הניצודה מותשת הרבה לפני האדם הרודף אותה עד שאינה מסוגלת לברוח עוד. 
פיאלקווסקי ראה קשר בין היכולת לריצת סיבולת לנפח המוח. לשיטתו נפח מוח מוגדל מביא עמו יתירות בתאי העצב, כך שגם בתנאי סף-כשל, המוח כולו יכול להמשיך ולתפקד. על פי פיאלקווסקי, התהליך מתחיל בתת-אוכלוסייה של אבות האדם, האוסטרלופיתקנים, שהחלה לנצל נישה חדשה של מרדף-סיבולת בשעות החום למטרת צייד, נישה שנפתחה בזכות המוח הגדול יחסית של קופי האדם. תת-אוכלוסייה זו זוכה ביתרון, משום שבשר הוא מקור תזונה עשיר לאין ערוך מפירות, שורשים ואפילו דגנים. כך מתחיל משוב חיובי חדש, בו יתרון בנפח המוח גורר הצלחה גוברת בציד, וחוזר חלילה. על פי השערה זו האינטליגנציה האנושית אינה אלא תוצר לוואי של תהליך זה. כמובן מאליו, התהליך הואץ במידה רבה מרגע שאבות האדם החלו בייצור כלים.
ממשיכיו של פיאלקווסקי, דוגמת דניאל ליברמן, ממשיכים את הקו, שהתפתחות המוח חלה בזכות יכולת הריצה, אך אינם מייחסים חשיבות מיוחדת למוח כיתרון בריצה בתהליך. לשיטתם שפע החלבון שזכו בהם הציידים הראשונים שנקטו ציד-התשה די בו להסביר את ההתפתחות המוח הבזבזני.

משפחת הגישות הסוציאליות

מספר גישות דומות מבארות את הגידול בנפח המוח במונחים של יתרון חברתי. מוח מפותח יותר מוצלח יותר בראיית מקומו של הפרט בחברה, בהבנה של מניעי הפרטים האחרים, בתחזית-מראש של מעשיהם והתנהגותם. על פי גישה זו המוח הגדול של האדם הוא תוצאה של מרוץ-חימוש חברתי: מאחר שהאדם הוא חיה חברתית, הצלחתו תלויה ביכולותיו החברתיות.
ככלל גישה זו לוקה בביסוס חסר של ידע על המבנה החברתי ומידת החיברות (סוציאליזציה) של אבות האדם האוסטרלופיתקנים. כמו כן, אין בה כדי לבאר מדוע איננו חוזים במירוץ-חימוש מקביל בקרב שימפנזים, גורילות, או אפילו זאבים או כלבי-הדינגו. אף על פי כן, משפחת הבאורים מגישה זו הולכת ומתרחבת.

מספר דונבאר והמספר האופטימלי של חברי קבוצה לכידה

הפסיכולוג האבולוציוני רובין דונבאר מבאר את התפתחות המוח במונחים של היכולת למיין ולנהל כ-150 קשרים חברתיים במקביל, במסגרת קבוצה מלוכדת אחת. הוא מציין שבעוד שלקבוצת שימפנזות המספר האופייני הוא 50 פרטים, אצל בני אדם המספר המקביל הוא 150 - מספר המכונה מספר דונבאר. מאחר שמעקב אחרי כל יחסי הגומלין מחייב עלייה אקספוננציאלית, הדרישות מהמוח על מנת לעקוב אחרי כל יחסי הגומלין גדולות לאין ערוך. דונבאר מציין שקבוצות גדולות, מלוכדות ומשתפות-פעולה מהוות יתרון הישרדותי ברור, מה שמבאר בנקל פתיחה של מרוץ חימוש אבולוציוני, כמו גם המשך שלו עד לממדי המוח של ימינו.

היפותזת הסחר

גם באור זה מתחיל ממניעים חברתיים, אך שם דגש על יתרונות הסחר בין קבוצות המאכלסות סביבות שונות. זאבים החיים על גדות נהרות אינם סוחרים בדגים עם זאבים החיים ביער, שמצידם אינם סוחרים באיילים. חשבון פשוט מראה שמאחר שלשתי הסביבות יש יתרונות שאין לרעותה, סחר כזה היה טומן בחובו רווח לשתי האוכלוסיות - הזאבים שוכני הנהר יהנו מסעודות של איילים בעת שהנהר קפוא בחורף, ושוכני היער יהנו ממקור מזון נוסף שיעצים את אוכלוסייתם.
אך על מנת שסחר שכזה יצליח, על הזאבים להבין את היתרונות הגלומים בו, וחובה שתהיה לאוכלוסיות הזאבים יכולת תקשורת שתאפשר עסקאות שכאלה, ומוח הזאב אינו מסוגל לכך. על פי באור זה מאחר שלאוסטרולופיתקנים כבר היה מוח גדול במידה ניכרת ממוח הזאבים, ניתן לשער שהתחלה של תקשורת וסחר היא אפשרות סבירה, ומרגע שהסחר מתחיל, התהליך נכנס למשוב חיובי בו נפח מוח גדול יותר מניב סחר פורה יותר וחוזר חלילה.

עקרון ההכבדה וסלקצייה מינית

פסיכולוג אבולוציוני נוסף, ג'פרי מילר, טוען שהאינטליגנציה האנושית מיותרת בחלקה הגדול באורח החיים של צייד-לקט. לטענתו, אין להסביר את העלייה בנפח המוח והגידול באינטליגנציה הנובע ממנה ביתרונות השרדותיים, אלא במופע-ראווה של הוכחת יכולת לשרוד למרות העקה של פרנסת מוח גדול. גישה זו מקובלת בביולוגיה בשם עקרון ההכבדה, ורואה למשל בזנב הטווס המרהיב אך המסורבל תצוגת יכולת של זכרי הטווס, בבחינת "למרות המשקולת המפוארת הזו, הנה אני שרדתי", ומשתלבת היטב בכך שיפי הזנב מושפע באופן ישיר מבריאות וכושר הטווס, כך שלא ניתן להציג מצג שווא של יכולת שאינה קיימת.
התוצאה של מופע הראווה היא העדפה מינית של פרטים בעלי מוח גדול על פני אחרים, וכך נוצר לחץ אבולוציוני קבוע המעדיף מוח הולך וגדל. שאלת מצג השווא נותרת פתוחה, שכן באותה מידה יכול להתפתח ראש גדול המכיל מוח קטן. 
הטענה של מילר בדבר מיותרותה של אינטליגנציית הצייד-לקט עומדת בסתירה למחקרי אנתרופולוגים על מאות חברות של ציידים-לקטים, המעידים על כך ששרידה כצייד-לקט מחייבת גוף ידע שהקפו לכל הפחות זהה לדוקטורט במדעי החברה. על הצייד-לקט לזהות מאות מיני צמחים, ומאות מיני בעלי חיים. עליו לדעת אלו טובים למאכל ללא טיפול, אלו מתאימים לאחר בישול או על ידי סתירת רעלים בשימוש בחומצה חלשה, מאילו מקורות ניתן לבנות את סט הכלים החיוני לו וכיצד לבצע זאת. היכן כדאי לבנות מחסה וכיצד לבנות אותו מחומרים הזמינים. ציידים-לקטים מומחים בהכרת כיפת השמים, מה שבא לידי ביטוי ביכולתם להעריך מתי נוצרו סימני מרבץ סביב עץ בהתחשב בשעה בה היה במקום המרבץ צל. 
מנגד קיימות הוכחות של מודלים מתמטיים המוכיחות שמרוץ-ראווה שכזה סביר, וייתכן שהניע את התהליך והביא אותו רחוק די הצורך ליצירת כלים וליצירת משוב חיובי חדש שקיים את העלייה בנפח עד ימינו כמעט.

אינטליגנציה כעדות אמינה לעמידות בפני חולי

באור דומה אך לא זהה הוצע ב-2007 על ידי לג'וס רוזה. המחקר מביא הוכחות לכך שהתפתחות מוחית תקינה מחייבת כושר עמידה טוב בפני מחלות, ובפרט זיהומים בקטריאליים, פטרייתיים וויראליים. כושר העמידה עומד במבחן הולך ומחמיר ככל שנפח המוח גדול יותר. מכאן ההעדפה של בעלי מוח גדול כשותפים גנטיים. הסבר זה נמנע מהנקודות השנויות במחלוקת ברעיונותיו של מילר מחד, ומביא לתוצאה זהה, של לחץ אבולוציוני קבוע ומתמשך למוח גדול יותר מאידך.