Текст книги "Сапиенс для пляжа: изучаем происхождение человека"

Зачем нужно ходить на двух ногах?

Прямохождение дает целый ряд преимуществ. Во-первых, оно позволяет использовать окружающую среду с максимальной эффективностью. На самом деле, при ходьбе на двух ногах затрачивается заметно меньше энергии, чем при передвижении на четырех. Человек тратит на 25 % энергии меньше, чем шимпанзе, при равной скорости ходьбы или бега. Шимпанзе тоже, на самом деле, способен ходить на двух ногах, но строение его тела лучше адаптировано к передвижению на четвереньках, поэтому он тратит одинаковое количество энергии при передвижении любым из этих способов.

Десять миллионов лет назад произошло небольшое похолодание, и климат стал более засушливым. В Африке это привело к тому, что густой лес на обширных площадях сменился редколесьем и поросшей кустарниками саванной. Некоторые гоминиды, вероятно, остались жить в лесу, в то время как другие начали осваивать новые ресурсы. Сталкиваясь с многочисленными испытаниями, они вполне могли развить склонность к хождению на двух конечностях, а эволюция закрепила этот более выгодный на тот момент способ передвижения.

На местности, открытой со всех сторон, в отличие от леса, способность подниматься во весь рост позволяла увидеть опасность издалека. Однако бабуины, обезьяны, передвигающиеся в основном на четырех конечностях, прекрасно чувствуют себя в саванне. Таким образом, одной причины недостаточно. Дополнительным фактором, определившим переход к хождению на двух ногах, считают также увеличение расстояний между источниками пищи. И в самом деле, возможность передвижения с ношей в руках – к примеру, собранной пищей для остальных членов группы – дает значительное преимущество. Исследователи полагают, что переход к движению на двух ногах сопровождался обогащением пищевого рациона кореньями и корнеплодами, что привело к заметному утолщению зубной эмали. У тех, кто питается фруктами или нежными листочками, например у горилл, зубная эмаль остается достаточно тонкой.

«Человек начинается со стоп».

Андре Леруа-Гуран, 1982

Еще один важный вопрос: связь между прямохождением и производством орудий. Могли ли освобождение рук и переход к ходьбе на двух ногах способствовать созданию первых каменных орудий? А ведь можно взглянуть на проблему и по-другому, перевернув ее с ног на голову: не потребность ли создавать орудия подтолкнула гомининов к подъему на ноги? Японские палеоантропологи склоняются именно к последней гипотезе. Согласно их выводам, ловкость рук развилась независимо оттого, что наш предок встал на две ноги.

Весьма вероятно, что развитие сильного и крупного большого пальца на руках и ногах стало у нашего вида тоже результатом эволюционного механизма. Естественный отбор, благоприятствовавший особям с крепкими большими пальцами стоп, которым легче давалось хождение на двух конечностях, сказывался и на больших пальцах рук, что привело к усилению их ловкости.

Некоторые палеоантропологи, например американец Оуэн Лавджой, считают, что переход к прямохождению шел параллельно с развитием моногамии. По их мнению, возрастание потребности в пище, связанное с увеличением объема мозга, могло подтолкнуть самок первых двуногих гомининов удаляться на все более далекие расстояния от группы в поисках более питательных плодов. Это расширение поля деятельности усложняло задачу полигамных самцов по охране самок от нежелательных контактов с другими самками и самцами… Но хотя эта гипотеза о раннем возникновении моногамии у наших предков и совпадает с тайными желаниями американских консерваторов, озабоченных моралью (они, по случайному совпадению, являются еще и эволюционистами), она противоречит многочисленным наблюдениям. Во-первых, увеличение объема мозга произошло только несколько миллионов лет спустя. Во-вторых, не следует забывать о половом диморфизме, то есть о разнице в размерах и внешности между самцами и самками. Мы ничего не знаем о том, наблюдался ли он у первых гомининов, однако у австралопитеков, появившихся позднее, половой диморфизм проявлялся очень заметно, что, похоже, несовместимо с сообществом, в котором была бы распространена моногамия.

Действительно, у приматов существенная разница размеров тела представителей разных полов соответствует социальной организации семьи по гаремному типу, когда самец строго контролирует группу из нескольких самок. К примеру, самцы гориллы значительно крупнее и тяжелее, чем самки, между самцами идет серьезная половая конкуренция. Доминантные самцы занимают свое место в иерархии благодаря физической силе и огромным клыкам. Отбор способствует тому, что выживают самые мощные самцы, они передают свои особенности потомкам. Самцы горилл и бабуинов активно пользуются устрашающими клыками, чтобы наводить ужас на соперников или побеждать их в драках. У самок клыки заметно меньше. У шимпанзе социальная структура гораздо более гибкая, доминирование самцов имеет менее выраженный характер, чем у горилл. И половой диморфизм менее выражен. У гиббонов, живущих в моногамных парах, самки и самцы примерно одного роста, и клыки у них совсем невелики.

У гомининов переход к прямохождению шел одновременно с уменьшением размеров клыков. Половой диморфизм ярко выражен у австралопитеков, но у первых представителей рода Homo он стал заметно слабее, что свидетельствует о снижении остроты конфликтов между самцами и вероятном распространении моногамии.

Однако существует и другая гипотеза: половой отбор, согласно мнению ряда ученых, базируется не на соперничестве между самцами, а на выборе самки; эта ситуация довольно распространена в мире животных. Самки могли проявлять большую благосклонность к самцам, которые охотнее вставали на задние ноги, и это направило развитие популяции в сторону все более и более активного прямохождения (поскольку именно самцам, предпочитавшим ходить на двух ногах, чаще удавалось передать свои гены потомству), которое в свою очередь давало преимущества при поиске пищи. Скорее всего, в процессе перехода гомининов к ходьбе на двух ногах сыграл свою роль целый набор разнообразных факторов, которые взаимно усиливали друг друга: изменения внешней среды, преимущества, которые возникли при освобождении рук, укрепление социальных связей и, несомненно, усложнение и увеличение многообразия сексуальных связей!

Эволюция человека: Дарвин против Ламарка

В относительно недавних статьях еще можно найти утверждение, что мощная челюсть неандертальцев выдвинулась вперед якобы потому, что «они активно пользовались зубами». Однако сегодня такие объяснения уже неприемлемы – не существует механизма, благодаря которому использование или не использование того или иного органа могло бы объяснить его эволюционирование. Орган может натренироваться у конкретной особи, однако его особые свойства не передаются по наследству. Это противоречит тому, что утверждал Ламарк в начале XIX века. Точно так же органы не изменяются под непосредственным воздействием окружающей среды.

Процессы в природе не столь очевидны: было бы удобно думать, что прямохождение возникло из-за потребности освободить руки и дать нашим предкам возможность изготавливать орудия, поскольку у них попутно увеличился еще и объем мозга. Или наоборот, эволюция мозга была направлена на то, чтобы научиться делать орудия, тем более что тут как раз и руки освободились, когда человек поднялся с четверенек и приспособился к прямохождению.

Во Франции, к примеру, идеи Ламарка долгое время доминировали в области зоологии и изучения доисторического периода развития человека. Считалось, что наши предки эволюционировали в определенном направлении и с конкретной целью: «очеловечиться». Этот взгляд на эволюцию как на определенным образом направленный, несомненно божественной волей, процесс не изжит полностью, однако вытеснен дарвиновской теорией и его идеями.

Сегодня большинство палеоантропологов, чтобы объяснить природу изменений, произошедших с гомининами за последние несколько миллионов лет, используют механизмы естественного отбора, в частности полового отбора.

Согласно теории эволюции, ДНК постоянно мутирует, эти мутации случайны, но могут вызвать в популяции различные анатомические или поведенческие изменения. Если новшество помогает особи и дает ей больше шансов выжить, у нее появляется больше возможностей размножиться и передать эти изменения по наследству. Это часто заканчивается распространением выгодных новаций на всю популяцию, по мере смены поколений. Такой механизм называется естественным отбором. Он присущ всем живым существам, в самых разнообразных вариациях. И нет никаких оснований думать, что наши предки избежали законов, общих для всего живого на Земле.

Глава 2
Австралопитеки

В период между пятью миллионами и миллионом лет назад африканскую саванну заселяли австралопитеки и родственные им парантропы. В течение длительного времени единственным известным ископаемым представителем этого вида была знаменитая Люси. Однако уже в начале XXI века во время раскопок были найдены новые ископаемые скелеты, которые расширили наши знания об этих представителях гомининов.

Таунгский ребенок

В основании филогенетического древа австралопитеков учеными поставлено совсем юное существо, получившее прозвище «Таунгский ребенок». Череп малыша был найден в карьере Таунг в Южной Африке и исследован в 1925 году австралийским антропологом Раймондом Дартом (1893–1988). Дарт описывал череп как принадлежащий молодой особи с поразительными данными, относящейся к промежуточному между обезьяной и человеком виду. Он назвал новый вид Australopithecus africanus (южная африканская обезьяна).

Ископаемая находка представляла собой окаменелый мозг. Судя по останкам, австралопитек был прямоходящим. Сегодня исследователи полагают, что этого четырехгодовалого ребенка убил какой-то хищник около 2,3 миллиона лет назад. В свое время коллеги подвергли жесткой критике выводы Раймонда Дарта. По их мнению, Таунгский ребенок никак не мог быть искомым «недостающим звеном», ибо все ожидали существа с человеческим мозгом, но обезьяним телом, а нашелся обезьяноподобный череп с человеческими зубами. К тому же недостающее звено все искали в Азии, а никакие в Африке.

Однако со временем исследователи согласились с мнением Дарта, тем более что новые открытия не заставили себя ждать. Например, в 1947 году в пещерах Стеркфонтейн в Южной Африке был найден еще один череп, «мисс Плэз». Вначале череп получил название Plesianthropus transvaalensis, однако позднее ученые пришли к выводу, что он принадлежит представительнице того же вида, что и Таунгский ребенок. Австралопитек был прямоходящим существом ростом примерно 1,10 м, с длинными руками и короткими ногами. Объем его черепа составлял от 450 до 500 см³, чуть больше, чем у шимпанзе.

В 1997 году палеоантрополог Рональд Дж. Кларк нашел в тех же пещерах Стеркфонтейн почти полный скелет представителя Australopithecus africanus (или очень близкого вида). Его назвали Маленькая Нога (Little Foot) и определили его возраст в 3,7 миллиона лет. Это оказалась самка ростом около 1 м 30 см, умершая в возрасте примерно 30 лет. Скелет был закован в очень прочную окаменелую породу, и его извлечение потребовало 20 лет кропотливой работы. Поэтому описать останки исследователи смогли только в 2017 году.

Поиск недостающего звена

Термин «недостающее звено» возник еще в XIX веке и использовался для обозначения отсутствующих ископаемых останков, способных заполнить промежуток между видами, например, между обезьяной и человеком. Питекантроп Эжена Дюбуа (см. главу 4), позднее квалифицированный как Homo erectus, мог бы претендовать на роль официального «недостающего звена», на что намекало и его имя (в переводе с латыни «обезьяночеловек»). Однако он уж слишком отличался от того, что воображали себе специалисты того времени в качестве переходного вида.

Сегодня этот термин безнадежно устарел. Во-первых, на эволюцию уже никто не смотрит как на линейный процесс, когда отдельные виды следуют друг за другом, словно звенья цепи, она скорее представляется деревом с многочисленными ветвями. А во-вторых, этот процесс не является единым и непрерывным (в виде отдельной ветки на дереве), специалисты знают, что недостающие звенья, этапы в этом процессе трансформации видов, можно искать бесконечно. К тому же возникновение окаменелости – процесс весьма редкий. Далеко не все промежуточные формы сохранились, особенно если эволюция шла достаточно быстро (по меркам геологического времени).

Со времен Дарвина противники теории эволюции в качестве аргументов приводят именно факт отсутствия «переходных форм», чтобы доказать свою правоту. Палеонтологи уже нашли множество останков ископаемых существ, например археоптерикса – птицы с признаками рептилии. И эта находка показала наглядно, как из мелких динозавров могли возникнуть пернатые. Описаний подобных находок со времен Дарвина было сделано предостаточно, а впоследствии были найдены и другие промежуточные формы. Однако для антидарвинистов открытий всегда будет слишком мало. Сточки зрения креациониста никакое исследование эволюционного процесса не может быть успешным!

В палеонтологии человека питекантроп Дюбуа теперь далеко не одинок – он окружен целой толпой ископаемых существ, демонстрирующих настоящую мозаику из разнообразных архаичных и революционных характеристик, черт, присущих их предкам и подвергшихся эволюции. Их очень трудно сравнивать между собой. Они слишком многочисленны, чтобы их можно было выстроить в один ряд. Проблема уже не в нехватке какого-то звена, наоборот, этих звеньев слишком много!

Люси

И все же самым популярным в мире австралопитеком стала знаменитая Люси. Ее скелет был найден 24 ноября 1974 года в Эфиопии во время экспедиции, организованной Морисом Тайебом, Ивом Коппенсом и Дональдом Джохансоном. Находка была идентифицирована под номером AL 288, но потом переименована в Люси, в честь песни Битлз «Lucy in the Sky with Diamonds» (Люси в небе с алмазами).

Почти 40 % скелета Люси дошло до нашего времени. Ее останки сохранились лучше всех прочих ископаемых гоминидов, когда-либо обнаруженных учеными. Сегодня этот вид, Australopithecus afarensis, насчитывает уже почти 300 ископаемых особей, правда большинство останков весьма фрагментарны.

Эти австралопитеки жили в период между 4,1 и 2,9 миллионалет назад в Восточной Африке, в лесистой саванне. На сколько руки Люси были длиннее человеческих, на столько же ее ноги были короче. Она одинаково ловко могла и ходить на двух ногах, и лазать по деревьям. Ее плечи и кисти были хорошо приспособлены к лазанию по деревьям, в то же время таз был широким, бедренные кости ориентированы вовнутрь, что повышало устойчивость тела при ходьбе. Большой палец на ногах все еще был крупным и отставленным в сторону, а вес тела она переносила на внешнюю сторону стопы, пятка же была выпуклой, как у современных шимпанзе. Колени при ходьбе полностью не распрямлялись, что делало походку более энергетически затратной, чем у человека.

Основу питания Люси составляли фрукты и древесные листья и, несомненно, мелкая живность, например термиты, насекомые, которых легко было поймать – они питательны и водились в этих местах в изобилии. К тому же следы, оставшиеся на костях травоядных животных, найденных в 2010 году рядом с ископаемыми останками австралопитеков, позволяют предположить, что они подбирали падаль и использовали в пищу мясо мертвых животных. А это, в свою очередь, наводит на мысль о возможности использования каменных орудий для перерезания сухожилий (см. раздел «Первые орудия»).

Большинство исследователей полагают, что Люси была молодой самкой ростом примерно 1 м 5 см. Самцы этого вида достигали 1 м 35 см, а самки 1 м 10 см, вес их колебался между 25 и 45 килограммами. Череп был относительно невелик (его объем составлял примерно 400 см³), лобная кость заметно выдавалась вперед, а лицевые кости, наоборот, были утоплены. Небольшие клыки, похожие на человеческие, контрастировали с крупными коренными зубами, оставшимися от древних предшественников.

Зубы были покрыты толстым слоем эмали, что защищало их от быстрого стирания. На челюсти зубы были расположены по дуге, форма которой представляла собой нечто среднее между вытянутыми параллелями (характерное расположение зубов у крупных обезьян) и параболой (характерное расположение зубов у человека).

Половой диморфизм, то есть разница в облике между самцами и самками, был довольно ярко выражен. Можно предположить, таким образом, что между самцами шло жесткое соперничество. Вероятно, развитие молодняка тоже шло медленнее, чем у современных крупных обезьян, и родители (скорее всего, матери) занимались детьми куда как дольше. Химический анализ зубов показал, что пищевой рацион самок изменялся после наступления зрелости, в отличие от рациона самцов. Специалисты объясняют это тем, что подросшие самки покидали родную группу и присоединялись к другой группе, в точности как современные шимпанзе.

Место вида Australopithecus afarensis в семействе гомининов долгое время было предметом дискуссий. Хотя Люси и стала столь знаменитой, это никак не свидетельствует о том, что она – наш прямой прародитель! Еще 30 лет назад американские исследователи полагали ее нашим предком, однако Ив Коппенс называл Люси «внучатой тетей», относящейся к затухшей ветке, не имевшей потомков. Другие специалисты относили ее к парантропам. Сегодня известно уже такое количество различных видов австралопитеков, что говорить уверенно что-либо об их месте на эволюционном древе стало еще труднее. Среди специалистов согласия по вопросу места того или иного ископаемого вида на генеалогическом древе гоминидов нет вовсе.

Датировка

Возраст тех или иных ископаемых останков не говорит вообще ничего о вероятных родственных связях: более древний гоминид совсем не обязательно является предком более молодого! Тем не менее точная датировка находок имеет огромное значение для понимания эволюции видов.

Первые датировки имели очень приблизительный характер: ископаемые останки не лежат друг на друге, одни над другими, более близкие по времени к нам над более древними. В наши дни многочисленные технологии позволяют определить «абсолютный» возраст ископаемых, точно установить их положение во времени. Большинство методов основано на естественной радиоактивности пород и природных материалов. Наиболее характерный пример – изотоп углерода-14.

Углерод, как химический элемент, может существовать в виде разных изотопов – в виде распространенного углерода-12 и гораздо более редкого радиоактивного углерода-14. Растения поглощают из воздуха углекислый газ СО₂, чтобы превращать его в углеродистые вещества, и при этом они используют оба изотопа. То же самое и с травоядными животными, которые питаются растениями, и хищниками, которые в свою очередь съедают травоядных. После смерти животного изотоп С14 постепенно превращается в азот N14. Период полураспада С14 составляет 5734 года, это значит, что ему нужно столько лет, чтобы потерять половину своей радиоактивности. Измеряя пропорциональное соотношение разных изотопов углерода в костном материале, можно узнать, сколько лет останкам. Однако при возрасте более 40 тысяч лет точность метода резко падает – в ископаемых останках остается меньше 1 % первоначального количества изотопа С14.

Для более древних пород и ископаемых специалисты используют другие «атомные часы» аналогичного типа. Например, для костных останков, пещерных сталагмитов старше 500 тысяч лет применяется метод «уран-торий». А часы типа «калий-аргон» (К-Аг) пригодны даже для вулканических пород возрастом в несколько миллионов лет.

Иные методы определения возраста ископаемых основаны на самых различных физических принципах. Например, палеомагнитный метод использует ориентацию магнитного поля Земли, его направление фиксируется в вулканической лаве с большим содержанием железа во время ее остывания. Термолюминесцентный метод датирования основан на феномене эмиссии света при нагревании минералов, которые когда-то уже перетерпели сильное нагревание. Этот метод используют для определения возраста изделий из кремня или керамической посуды.

Метод электронно-спинового резонанса основан на похожем физическом явлении, но применяется при определении возраста зубной эмали, ископаемых, богатых карбонатами (сталагмиты, кораллы и т. п.), или зерен кварца в осадочных породах.