Текст книги "Близкие контакты далеких предков. Как эволюционировал наш вид"

Человеческая стопа – путь к человеческому мозгу?

В 1967 г. Винс Сарич и Алан Уилсон из Калифорнийского университета в Беркли опубликовали короткую статью, полностью изменившую взгляды ученых на происхождение гоминин. Их открытие родилось не в полевых условиях в процессе раскопок, а в биологической лаборатории. Исследование в области биохимии и генетики позволило предположить, что эволюционные линии человека и гориллы разошлись 8 млн лет назад, а человека и шимпанзе – лишь около 5 млн лет назад. Ископаемые приматы, когда-то считавшиеся первыми гомининами, Proconsul или Ramapithecus были не нашими древнейшими предками или близкими родственниками, а всего лишь отдаленно родственными приматами.

Проблемой этой гипотезы, выдвинутой на основе изучения ДНК, стало отсутствие ископаемых свидетельств в ее поддержку. До 1970-х гг. самыми древними находками гоминин оставались кости особей вида Australopithecus africanus, впервые обнаруженные в 1920-е гг. в Южной Африке. Однако останки Australopithecus africanus датировались лишь 2−3 млн лет назад, т. е. они жили не так давно, чтобы быть нашими древнейшими предками.

После 1973 г. ряд палеоантропологов, в том числе Мэри Лики и Дональд Джохансон, совершили серию революционных открытий. Были обнаружены ценные останки ископаемых гоминин в Восточной Африке, включая Хадар в Эфиопии и Лаэтоли в Танзании. Датирование радиоизотопными методами показало, что их возраст составляет 3−3,5 млн лет. Самая знаменитая находка, сделанная Джохансоном и его командой, получила имя Люси, это был старейший предок гоминин, обнаруженный на тот момент.

Уверенность в том, что это самый древний ископаемый вид гоминин, была не единственной причиной, по которым открытие Australopithecus afarensis стало историческим моментом в исследовании эволюции человека. Этот вид однозначно доказал, что человечество ходило на двух ногах задолго до появления увеличенного головного мозга. Мозг Australopithecus afarensis едва достигает размера мозга взрослого шимпанзе, зубы крупнее, чем у современного человека, а свидетельства использования орудий полностью отсутствуют. Во всех отношениях, насколько можно судить, Australopithecus afarensis больше похож на древнего шимпанзе, чем на древнего человека, за исключением одного – прямохождения.

Скелет Australopithecus afarensis имеет признаки прямохождения – о нем говорит форма таза, бедренной кости и коленного сустава. Наличие «двойной дуги» стопы на отпечатке в Лаэтоли в Танзании является бесспорным свидетельством прямохождения. Двойная дуга – это уникальная особенность человеческой стопы: одна дуга идет вдоль, другая – поперек, обе гасят ударную нагрузку при контакте с поверхностью. Открытие Australopithecus afarensis изменило парадигму изучения древнейших гоминин. Не размер головного мозга, а двуногий способ передвижения стал определяющей характеристикой предка человека. Другие признаки появляются позже в ходе эволюционной истории человека. В соответствии с этой точкой зрения за Australopithecus afarensis надолго закрепилось звание самого раннего гоминина.

Однако его славе не суждено было длиться вечно. После середины 1990-х гг. было обнаружено несколько древних гоминин намного старше Australopithecus afarensis, и все они также были двуногими, взять хотя бы Australopithecus anamensis, жившего 3,9−4,2 млн лет назад. Ведутся жаркие споры о том, считать ли Australopithecus anamensis третьим кандидатом (в дополнение к Australopithecus afarensis и Australopithecus africanus) на звание самого раннего предка гоминин. О бипедии, или двуногом хождении, с очевидностью свидетельствует строение коленного сустава этого ископаемого вида, а ряд особенностей зубов, плечевой и большеберцовой кости аналогичны признакам Australopithecus afarensis настолько, что многие относят особей Australopithecus anamensis к виду Australopithecus afarensis. Останется ли австралопитек анамский самостоятельным видом в биологической классификации, несмотря на все сходство с австралопитеком афарским, пока неясно.

Появление новых кандидатов

В начале 2000-х гг. ситуация осложнилась. Три новых кандидата, все старше Australopithecus afarensis и Australopithecus anamensis, включились в гонку за звание нашего старейшего предка. Прольет ли кто-нибудь из них свет на зарождение человечества?

Двое из трех новых претендентов были открыты в 1999 г., перед самым началом XXI в. Первым стал Sahelanthropus tchadensis, обнаруженный в пустыне Дьюраб в Чаде (Центральная Африка). Судя по ископаемым останкам, этот вид жил 6−7 млн лет назад. С учетом того что бо́льшая часть останков ранних гоминин была найдена в Восточной или Южной Африке, эта находка в Центральной Африке весьма примечательна. Вид, однако, представлен лишь фрагментами черепа и челюсти и несколькими зубами, чрезвычайно фрагментированными и деформированными, что мешает делать уверенные заключения. Ранние гоминины часто похожи на обезьян, за исключением прямохождения. Если сохранились только фрагменты черепа, мы не можем утверждать, был ли Sahelanthropus tchadensis прямоходящим, а следовательно, неизвестно, чьи это останки, гоминина или древней обезьяны. По мнению некоторых палеоантропологов, череп сахелантропа ближе к эволюционной линии горилл, чем гоминин.

Второй кандидат – Orrorin tugenensis, открытый в районе Туген Хиллс в Кении (Восточная Африка). Этот ископаемый вид также датируется периодом 6−7 млн лет назад. Бедренная кость оррорина имеет черты, свидетельствующие о двуногости, следовательно, велика вероятность того, что это древнейший вид ископаемых гоминин.

Если Sahelanthropus и Orrorin действительно были гомининами, то наши корни уходят на 6−7 млн лет в прошлое. Есть, однако, вероятность, что эти виды были общими предками как людей, так и шимпанзе до разделения их эволюционных линий. Возможно также, что эти виды относятся к какой-то иной эволюционной линии обезьян. В таком случае не исключено, что гоминины появились не настолько давно. Ископаемых находок так мало, что мы пока не можем раскрыть эту тайну.

Третий и самый молодой кандидат в наши родоначальники – это Ardipithecus ramidus, обнаруженный в Арамисе (Эфиопия). Возраст этого ископаемого вида оценивается в 4,4 млн лет – меньше, чем у Sahelanthropus или Orrorin, но больше, чем у Australopithecus afarensis или Australopithecus anamensis. Статьи об Ardipithecus ramidus были опубликованы в 2009 г. в специальном выпуске журнала Science, и его открытие было названо «прорывом года». Оно привлекло огромное внимание ученых-антропологов и представителей естественных наук, а также общества в целом.

Очередной переворот: прямохождение под сомнением

Почему Ardipithecus ramidus вызвал такой ажиотаж? У него были длинные руки, большие кисти и большой палец ноги, отставленный в сторону, как на руке. Этот большой палец ноги (который, как ни странно, не был самым крупным из пальцев его ног) обернулся большой проблемой. Такая стопа обычно наблюдается у обезьян-древолазов, а не у облигатных двуногих, способных только к прямохождению. Если бы Ardipithecus ramidus был облигатным двуногим, как мы, его большой палец стал бы самым крупным пальцем стопы и размещался бы параллельно остальным, как наши большие пальцы ног. Но большой палец ноги Ardipithecus ramidus свидетельствует, что этот вид не только ходил в вертикальном положении, но и был приспособлен к лазанию по деревьям. Разделяемое всеми представление о том, что самые ранние гоминины были только прямоходящими, оказалось под сомнением.

Среда, в которой обитал Ardipithecus ramidus, представляет другую проблему. Долгое время исследователи предполагали, что гоминины стали облигатными двуногими из-за постепенного исчезновения лесов в Африке примерно 5 млн лет назад. Согласно этой гипотезе, в Западной Африке, где до сих пор имеются леса, приспособленность обезьян к лесной жизни сохраняется до сегодняшнего дня, как мы видим на примере шимпанзе и горилл, тогда как в Восточной Африке, где леса перемежаются с травянистыми равнинами, двуногие приматы, которые могли быть активными на безлесых участках, выжили и эволюционировали в гоминин. Однако средой обитания Ardipithecus ramidus была не саванна, а территория, покрытая лесами. Таким образом, с открытием этого вида гипотеза, согласно которой прямохождение возникло как адаптация к плоской травянистой равнине, похоже, дала трещину.

Впрочем, Ardipithecus ramidus могли не быть самым ранним видом гоминин. У него сильные конкуренты, Sahelanthropus tchadensis и Orrorin tugenensis, но и у них слишком много аномалий, чтобы без сомнений объявлять их древнейшими гомининами. Все три претендента могли принадлежать к разным эволюционным линиям обезьян, существовавших до появления гоминин, а не к самым первым представителям линии гоминин. Например, они могли быть частью общей предковой линии людей и шимпанзе, а не первым предком человека после расхождения этих эволюционных линий. Это объяснило бы обезьяноподобные черты, наблюдаемые у Ardipithecus ramidus и других видов, но, несмотря на их перспективность в качестве претендентов на роль «мостика» между обезьянами и гомининами, было бы неправильно объявлять их древнейшими гомининами. А раз так, то следовало бы признать, что самые первые гоминины принадлежат к роду Australopithecus – вида afarensis или anamensis – и датируются 3−4 млн лет назад.

Кто был первыми гомининами? Как они выглядели? На эти вопросы человечество ищет ответ уже больше 150 лет с тех пор, как Дарвин выдвинул теорию эволюции. Споры продолжаются, постоянно порождая диаметрально противоположные аргументы. Новые открытия и исследования в любой момент могут сузить список претендентов или дать совершенно новых кандидатов. С развитием эволюционной теории развивается и наше знание о происхождении гоминин, которое мы получаем, задавая бесчисленные вопросы и пытаясь ответить на них.

ДОПОЛНЕНИЕ

ИЗГОТАВЛИВАЛИ ЛИ ПЕРВЫЕ ГОМИНИНЫ ОРУДИЯ?

Наряду с большим головным мозгом, маленькими зубами и прямохождением к числу отличительных признаков человека относят изготовление и использование орудий. Луис и Мэри Лики, знаменитая семейная команда палеоантропологов, совершившая много открытий (читайте о них в главе 15), назвали обнаруженного ими гоминина – первый вид рода Homo – Homo habilis, «человек умелый». Смысл этого названия в том, что пользование орудиями делает наш род Homo уникальным. Что в таком случае можно сказать об изготовлении и применении орудий древнейшими гомининами? Пожалуй, ничего. Находки каменных орудий датируются начиная с 3−2,5 млн лет назад, что намного позже появления гоминин.

Первые гоминины имели мозг, довольно близкий по размеру к мозгу среднего шимпанзе или гориллы: около 350−400 см³, что весьма мало для эволюционной линии человека. Неясно, мог ли биологический вид с таким относительно маленьким мозгом изготавливать и использовать орудия. С учетом того что шимпанзе способны применять умеренно сложные орудия, нельзя с уверенностью утверждать, что древнейшие гоминины не пользовались орудиями или что археологические свидетельства их существования невозможно обнаружить. Не всякий инструмент, конечно, способен сохраниться до нашего времени, особенно если он изготовлен не из камня. Каменные орудия, однако, сохраняются очень долго.

Прекрасным примером являются орудия, изготовленные видом Australopithecus garhi, который был открыт в 1996 г. в Эфиопии. У этого вида, существовавшего около 2,5 млн лет назад, была технология производства каменных орудий, аналогичная олдувайской культуре (2,5−1,7 млн лет назад). Каменные орудия классифицируются по способу изготовления. Олдувайские орудия изготавливались путем скалывания фрагментов с камня-заготовки – ядрища – другим камнем для получения острой кромки. Останки особей Australopithecus garhi были найдены рядом с костями животных, имеющими отчетливые следы каменных орудий. Стоянка Australopithecus garhi подарила нам древнейшие каменные орудия и самые ранние свидетельства их использования на сегодняшний день. Еще более потрясающим открытием стало то, что головной мозг Australopithecus garhi едва достигал 450 см³. Это аналогично размеру мозга шимпанзе или других гоминин-австралопитеков, а значит, большой мозг не обязателен для изготовления и использования орудий.

Глава 4
Младенец с большим мозгом – проблема для матери

«Сердце матери» – корейская песня, которую часто исполняют в мае, когда празднуют День матери. В ней есть строчка: «Ты совсем забыла о боли, когда родила». Деторождение сопровождается самой сильной и длительной болью, которую женщины испытывают в жизни. До появления современной медицины роды были величайшим риском в жизни молодой женщины. Многие умирали во время или после тяжелых родов от кровопотери или инфекции.

Даже одно-два поколения назад, когда уже существовали необходимые медицинские средства и больницы, будущая мать, прежде чем лечь на акушерскую койку, смотрела на свои туфли и думала, суждено ли ей снова их надеть. К счастью, сейчас женщины в развитых странах значительно реже умирают в родах, а благодаря введению обезболивающих непосредственно в позвоночный столб могут подарить жизнь ребенку, не испытывая родовые муки в полной мере. Тем не менее роды до сих пор пугают и тревожат женщин.

Это странно, поскольку с эволюционной точки зрения наличие большого числа детей является показателем жизненного успеха. В животном мире практически всегда организм проходит в своем развитии периоды детства и юности и по достижении зрелости начинает размножаться. Пережив многочисленные опасности в периоды уязвимости, здоровое взрослое живое существо вступает в период репродукции, являющийся частью нормального жизненного цикла. Видимо, поэтому для многих животных в родах нет ничего особенного. Люди являются исключением, для нас деторождение – серьезное дело и серьезная опасность. Как такое получилось?

Большой головной мозг, узкие родовые пути

У животных новорожденные обычно имеют голову не больше родовых путей своей матери. Это значит, что прохождение детеныша через них не представляет особенно сложной задачи. У человека все совершенно иначе. Процесс рождения значительно осложняется увеличенным головным мозгом и необходимостью пройти через узкие родовые пути.

Рассмотрим этот вопрос подробнее. Ранние гоминины 4−5 млн лет назад в отношении морфологии были очень близки к обезьянам. Размер головного мозга у них был, как у шимпанзе, около 450 см³. Единственным различием являлось прямохождение. Шло время, и мозг гоминин увеличивался: 2 млн лет назад он удвоился (до 900 см³), у неандертальцев превосходил по размерам мозг современного человека, а у ископаемых особей возрастом 10 000 лет мозг был аналогичен нашему – 1400 см³. Общий размер тела, однако, за последние 2 млн лет изменился несильно.

С увеличением размера мозга возник ряд проблем. Чтобы выносить ребенка с большой головой, нужен максимально широкий таз. Широкий таз означает широкие родовые пути, но для эффективного прямохождения на двух ногах лучше подходит узкий таз. При ходьбе ноги должны двигаться или раскачиваться вперед-назад. Широко расставленные ноги приводят к появлению переваливающейся походки, требующей больших затрат энергии.

Людям пришлось сделать выбор между прямохождением и деторождением. Мы выбрали прямохождение. Наш таз фактически не увеличился в размерах за последние 2 млн лет эволюции, тогда как головной мозг вырос с 900 до (в среднем) 1400 см³. Вследствие этого на мать ложится трудная задача протолкнуть большеголового ребенка через узкие родовые пути. За прямохождение мы расплатились самым тяжелым процессом родов в животном царстве.

С учетом этого поразительно, что человеческие дети благополучно рождаются тысячелетиями. Чтобы женщина могла родить ребенка с головой, бóльшей по размеру, чем родовые пути, связки ее таза размягчаются, и он становится шире. Расширение сочленений таза запускается гормоном релаксином, причем размягчаются и все другие сочленения в теле женщины. Но даже после этого родовые пути все равно меньше головы плода, о чем свидетельствует значительный риск и боль во время родов.

После родов суставы и связки женщины по большей части возвращаются к исходному состоянию, но полностью не восстанавливаются. Мы часто отмечаем, что после родов одежда сидит уже не так. Даже если ваш вес становится таким же, как до беременности, форма тела изменяется навсегда. Более того, таз многодетной матери имеет следы от многократных расширений и сужений[12]12
  Правильнее говорить, что на тазовых костях появляются признаки гормонально индуцированной локальной резорбции костной ткани, но автор имеет в виду механические изменения. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Рождение – это травматическое переживание и для младенцев. Прежде чем рассматривать уникальный процесс рождения человека, посмотрим, что испытывает рождающийся детеныш примата. Во время родов самка обезьяны садится на корточки, чтобы ей помогала сила тяжести. Плод входит в родовые пути, повернувшись лицом в сторону пупка матери, поэтому он появляется на свет лицом к лицу матери. Самка, оставаясь на корточках, руками помогает новорожденному выйти из ее тела и держит его, когда он покидает родовые пути. Новорожденная обезьяна с помощью матери впервые смотрит ей в лицо, лежа у нее на руках, и получает первое кормление.

Роды у человека: в одиночку не справиться

Роды у человека значительно отличаются от родов у остальных приматов – фактически мы совершаем разворот на 180°. Во время родов матка женщины сокращается и толкает плод вперед, но родовые пути слишком узки для его головы, поэтому он должен и сам изо всех сил протискиваться через них. При этом плод поворачивается вокруг своей оси, чтобы пройти через узкий канал.

Карен Розенберг из Делавэрского университета и Венда Треватан из Университета штата Нью-Мексико провели революционное исследование процесса родов у человека. Оказалось, плод входит в родовой канал головой вперед. Как и у других приматов, он при этом обычно повернут лицом к передней части тела матери. Поскольку родовой канал имеет овальное сечение, в какой-то момент продвижения плод должен повернуться так, чтобы его плечи располагались вдоль длинной оси овала. Чуть ниже родовой канал меняет форму, его длинная ось оказывается перпендикулярной длинной оси начального отрезка, и плод снова поворачивается.

Как результат, в момент рождения плод уже не обращен лицом к матери – он повернут на 180° и смотрит в направлении ее спины. Таким образом, женщина не имеет визуального контакта с ребенком при его рождении, не может она и дотянуться до него и подхватить, как самки приматов. Стоит чуть промедлить, и шея новорожденного сломается. Его должен принять другой человек и передать новоявленной маме. Кто-то должен быть рядом, чтобы помогать женщине во время родов.

Когда самка животного чувствует боль схваток, то чаще всего уходит одна в безопасное спокойное место. Как правило, это место, которое она специально для этого приготовила, например нора. Если кто-то приблизится к ней во время родов, самка может испугаться и даже убить новорожденного детеныша – одиночество совершенно необходимо матерям в царстве животных. В отличие от этого, рожающие женщины не хотят оставаться одни. В организме оставленной в одиночестве роженицы выделяется гормон стресса кортизол, препятствующий продолжению родов, и иногда родовая деятельность прекращается. Роженица практически всегда должна находиться в обществе человека, которому доверяет и на которого может положиться. Некоторые, возможно, слышали рассказы матерей о том, как у них случились роды во время работы в поле, и они разродились в полном одиночестве, а через несколько часов вернулись к работе. Безусловно, такую историю стоит рассказать, поскольку это большая редкость!

На протяжении долгой истории человека до возникновения современной системы больниц при родах обычно присутствовала мать роженицы, ее сестра, взрослая дочь или другая родственница, которая уже рожала сама. Эта доверенная женщина находилась рядом с будущей матерью, помогала ей в ходе родов и принимала новорожденного, беря его так, чтобы защитить шею, а затем передавала матери. Родственница также принимала послед, рождающийся после ребенка, и даже брала на себя многие другие повседневные заботы, пока молодая мать была занята с новорожденным. Процесс рождения человека подтверждает эволюционную гипотезу, согласно которой люди нуждаются друг в друге с самого первого мгновения: мы социальные животные с момента рождения.