Текст книги "Сапиенс для пляжа: изучаем происхождение человека"

Древо австралопитеков

Со времени обнаружения Таунгского ребенка исследователи описали множество похожих видов. Большая часть находок была сделана на юге и востоке африканского континента и датируется периодом между 4,5 и 2 миллионами лет тому назад. Подобное изобилие объясняется тем, что в течение этого длительного периода виды могли эволюционировать и обретать новые характеристики (анагенез) или разделяться на отдельные популяции, чье постепенное расхождение приводило к появлению новых видов (кладогенез).

Многие из этих видов жили в одном регионе и в одно время. Это не является чем-то невозможным, если они не вступали в прямое соперничество из-за еды или какого-то иного ресурса. Если же происходило обратное, конкуренция, как правило, заканчивалась вымиранием одного из видов или его трансформацией.

«Если бы небольшая и еще слабая популяция протолюдей не смогла пережить сотни ударов нелегкой судьбы (и реальную угрозу гибели) в африканской саванне, Homo sapiens никогда бы не появился на свет и не смог занять весь земной шар».

Стивен Дж. Гулд, 1996

Исследователи описывают небольшие различия, как правило, в строении зубов, что подтверждает гипотезу о параллельном проживании различных видов, занимавших разные экологические ниши.

Самые древние гоминиды считаются в основном вегетарианцами. В выборе пищи их можно сравнить с современными крупными обезьянами, питающимися в основном плодами и свежими листьями деревьев. Однако шимпанзе не отказываются и от термитов и охотятся на мелких обезьян. Не известно, охотились ли австралопитеки на обитателей деревьев, но в их рацион, несомненно, входили насекомые и мелкие животные, которых достаточно просто было поймать.

Род и вид

Биологи каждому виду – ныне существующему или ископаемому – дают научное название, состоящее из двух частей. Таким образом, у всех австралопитеков есть общее название рода, Australopithecus, которое подчеркивает их сходство и одно происхождение. Однако в самом роду выделяются отдельные виды, такие как Australopithecus afarensis или Australopithecus africanus.

У современных животных вид объединяет особей, которые родственны друг другу и способны скрещиваться между собой. Что касается ископаемых видов, или палеовидов, для них не подходят эти критерии: мы не можем проверить их способность скрещиваться и узнать, являлись ли они родственными в далеком прошлом. Даже если они и имели общего предка, их представители за прошедшее время могли разойтись столь далеко и стать такими разными, что их уже невозможно рассматривать как один вид.

Идентификация нового вида в основном базируется на открытии различных костных останков, отличающихся от тех, что были найдены ранее (бывают и исключения, например, Денисовский человек, которого идентифицировали по ДНК; см. раздел «Денисовский человек»). Дать название виду гоминидов на основе всего нескольких фрагментов бывает весьма затруднительно, поскольку часто исследователи имеют дело с особями весьма близкородственных видов, которые отличаются строением только некоторых костей. Помимо того, следует учитывать также отличия между самцами и самками или возрастные характеристики. Например, две особи, которых сочли представителями разных видов и назвали Ramapithecus и Sivapithecus, впоследствии оказались самцом и самкой одного вида.

К тому же ученым редко удается оценить естественную разницу между представителями одного вида. Если у исследователей имеется значительное количество ископаемых останков, они могут провести статистический сравнительный анализ и отнести те или иные из них к определенной группе. Когда же специалист располагает только редкими и фрагментарными ископаемыми останками, степень неопределенности возрастает неизбежно и существенно. На исследование влияет важный, но не имеющий отношения к науке фактор: поиск останков гомининов столь трудоемок, что ученые порой бессознательно преувеличивают уникальность новой находки и дают ей отдельное имя. К тому же это помогает найти финансирование, особенно если представить находку как человеческого предка, однако генеалогическое древо, и так достаточно сложное, делается еще более запутанным. В научных публикациях многочисленные новые виды то появляются, то исчезают, по мере накопления знаний и пристрастий исследователей. Среди них выделяются последователи разделения и обобщения, то есть те, кто стремится создавать новые виды, выискивая малейшие детали, которые отличают одних ископаемых особей от других, и те, кто предпочитает объединять находки в группы, учитывая характерное для различных биологических групп довольно широкое природное разнообразие (см. раздел «Генеалогическое древо первых людей»).

Кроме видов Australopithecus afarensis и Australopithecus africanus, которые описаны выше, в качестве примера можно привести множество (без преувеличения) весьма любопытных ископаемых существ.

AUSTRALOPITHECUS ANAMENSIS

Этот австралопитек был описан по ископаемым останкам, обнаруженным в Восточной Африке. Их возраст составляет от 4,2 до 3,2 миллиона лет.

Австралопитек был ростом около 1,40 м и жил в заросшей кустарником, достаточно влажной местности. Он чаще ходил на двух ногах, чем Люси. Его нижняя челюсть была довольно узкой и длинной и выглядела несколько архаично по контрасту с небольшими зубами вполне современного вида. Палеоантропологи определили его в прародители рода Homo.

Некоторые специалисты предлагают назвать этот вид Praeanthropus africanus, то есть Прачеловек африканский.

AUSTRALOPITHECUS BAHRELGHAZAU

В 1995 году группа под руководством Мишеля Брюне нашла нижнюю челюсть на территории Чада. Существо, которому она принадлежала, назвали Абелем. Его возраст составлял 3,6 миллиона лет, и это был единственный австралопитек, найденный вне обычных мест обитания в Южной и Восточной Африке. В те времена пустыня Сахара была саванной, местами заросшей лесом. Возможно, находка не была самостоятельным новым видом, однако в любом случае она свидетельствует о том, что ареал проживания австралопитеков был гораздо обширнее, чем считалось ранее.

AUSTRALOPITHECUS BARHI

Этот австралопитек проживал в Эфиопии 2,5 миллиона лет назад. Его останки были найдены в 1997 году группой палеонтологов под руководством эфиопского ученого Берхана Асфау. У австралопитека был маленький мозг и огромные зубы, и соавтор исследования Тим Уайт предположил, что он вполне мог быть нашим предком. Однако тот факт, что он жил одновременно с первыми людьми, говорит не в пользу этой гипотезы.

AUSTRALOPITHECUS DEYIREMEDA

Australopithecus deyiremeda был найден в Эфиопии в гоп году. Возраст его останков специалисты определили в 3,4 миллиона лет. Таким образом, он был близок Люси и хронологически, и географически, но отличался особенно мощными челюстями и формой зубов. Это свидетельствует о том, что он питался немного другой пищей.

AUSTRALOPITHECUS SEDIBA

Один из самых молодых видов (останкам от 2 до 1,8 миллиона лет). Был описан Ли Бергером в 2010 году после обнаружения двух скелетов в весьма хорошем состоянии в пещере Малапа (Южная Африка). Мозг этого вида был относительно невелик, но по форме, более асимметричной, чем у других австралопитеков, напоминал мозг рода Homo. Таз у представителей этого вида стал шире, что палеонтологи обычно связывают с увеличением объема черепа. Грудная клетка имела коническую форму, сужающуюся кверху. Это позволяло более свободно двигать руками, приспособленными к лазанию по деревьям. Пятки были довольно архаичной формы, характерной для крупных обезьян, однако щиколотка имела более современный, чем у других австралопитеков, вид. Удлиненный мизинец на руке, расширенные на концах фаланги пальцев ассоциируются у ученых с большей ловкостью кистей, присущей человеку. А зубы у этого вида, наоборот, были меньше, чем у Australopithecus afarensis.

Такое сочетание архаичных и современных (так называемых производных) черт получило название «мозаики». Эволюция не затрагивает все органы одинаково, в синхронном режиме – это затрудняет определение места некоторых видов на генеалогическом древе гомининов. Палеонтологи встретились и с иными трудностями: один из скелетов принадлежал юному самцу, тело которого к моменту смерти не было полностью сформировано анатомически, поскольку большинство костей меняют форму в процессе роста и развития особи. Компьютерная симуляция роста скелета показала, что во взрослом возрасте он бы имел анатомическое строение, близкое к виду Australopithecus africanus. Поэтому некоторые исследователи предполагают, что найденные останки принадлежат потомку Australopithecus africanus, впоследствии вымершему. Другие же ученые, вслед за первооткрывателем вида, рассматривают его как вероятного предшественника Homo erectus. Это отражено в названии вида: sediba на языке местных племен означает «источник».

Впрочем, и этот вид кажется слишком молодым для нашего предка, поскольку в те времена, когда он населял африканские пещеры, род Homo вовсю обживал Африку уже в течение нескольких сотен тысяч лет. Однако самые древние ископаемые останки имеют слишком фрагментарный характер, и их принадлежность весьма спорна (см. раздел «Первые представители рода Homo»). Следует отметить, что Australopithecus sedlba мог появиться и раньше, просто пока никто не нашел соответствующих свидетельств.

KENYANTHROPUS PLATY0PS

В 1999 году ископаемый череп возрастом 3,4 миллиона лет был найден в районе Ломекви, в Кении. Своим плоским лицом в сочетании с выдающейся челюстью а ля австралопитек существо напоминало скорее самых ранних представителей первобытных людей, вид Homo rudolfensls. Мив Лики, палеоантрополог, которая первая описала этот вид, заметно отличающийся от других австралопитеков, отнесла его к отдельному роду (в переводе с латыни «человек из Кении с плоским лицом»). Однако следует отметить, что ископаемые останки были сильно деформированы давлением осадочных пород, поэтому новое название до сих пор вызывает споры.

В 1976 году совершенно новый тип ископаемых останков взволновал исследователей – впервые были найдены отпечатки следов австралопитеков! Их обнаружила Мэри Лики в районе Лаэтоли, местности в Танзании. Примерно 3,7 миллиона лет тому назад три австралопитека прошлись цепочкой друг за другом по вулканическому пеплу, который потом затвердел. Их прогулка стала важным доказательством прямохождения этих представителей гомининов!

И среди множества столь разных видов австралопитеков какой-то один эволюционировал и дал начало племени первых людей. Другой вид, а может быть, и тот же самый, породил группу парантропов. Остальные же продолжили жить жизнью австралопитеков и постепенно угасли, не оставив потомства.

Парантропы

Во второй половине XX века были обнаружены останки весьма похожих на австралопитеков существ с массивным черепом. Сначала их даже назвали «мощными австралопитеками» по контрасту с остальными, которых именовали «грацильными австралопитеками». Впоследствии «мощные австралопитеки» были выделены в отдельную группу под названием Paranthropus, и с этим согласились большинство ученых.

Для парантропов характерна крупная голова с массивными тяжелыми челюстями. Их моляры, то есть коренные зубы, были приспособлены к пережевыванию твердой, волокнистой пищи. Химический анализ состава зубов одного из видов показал, что они питались в основном травянистыми растениями, гораздо более грубыми, чем молодая листва или фрукты. Эти растения были богаты кремнием, что оставляло на зубах характерные следы. Самцы парантропов были гораздо крупнее самок, и на черепе у них вырастали костные гребни, похожие на те, что можно наблюдать у современных самцов горилл. Эти гребни служили местом крепления мощных жевательных мышц. Увы, находки черепов парантропов достаточно многочисленны, а вот остальных частей скелета весьма редки.

Самый древний из известных ископаемых видов парантропов – Paranthropus aethiopicus (датирован периодом от 2,7 до 2,3 миллиона лет тому назад) – был найден в Эфиопии. Следующим в хронологии считается Paranthropus boisei, проживавший в Восточной Африке примерно 1,2 миллиона лет тому назад. И третий вид, Paranthropus robustus, обитал в Южной Африке в период примерно между 2,2 миллиона и 1 миллионом лет тому назад. Всех этих парантропов объединяют общие черты, однако они не обязательно родственные друг другу виды. Сходные характеристики возникают у видов, проживающих в похожих условиях. Это явление распространено в истории эволюции, и были случаи, когда оно вводило ученых в заблуждение – исследователи путали сходство, вызванное одинаковой средой обитания, со сходством, являвшимся результатом общего происхождения.

Как бы то ни было, примерно миллион лет тому назад все парантропы исчезли, не оставив потомков. Возможно, их пищевые предпочтения затруднили адаптацию к изменениям климата или внешней среды. Может быть, люди сыграли свою роль в их исчезновении. Парантропы одно время проживали по соседству с другими гомининами, которые принадлежали уже к роду Homo, то есть к человеческому роду.

Глава 3
Первобытные люди

Долгое время мы представляли свою историю как простое линейное развитие: австралопитек в этих представлениях постепенно эволюционировал в первобытного человека, Homo habilis, который, в свою очередь, породил человека с уже вполне современным телом, Homo erectus, непосредственного предка Homo sapiens. Однако открытия последних лет ставят под сомнение эти этапы и рисуют гораздо более хитроумно устроенное генеалогическое древо человека.

Перед появлением рода Homo

Согласно современным принципам теории эволюции, исследование происхождения человека не может сводиться к поиску гипотетического предка.

Как мы можем быть уверены в том, что именно та или иная ископаемая находка является останками прародителя того или иного вида?

Исследуя ископаемые виды животных, палеонтологи предпочитают искать родственные связи независимо от позиции вида на хронологической шкале. Если два ископаемых существа обладают одинаковыми характеристиками, демонстрируют схожие анатомические изменения, их считают родственными. Скорее всего, у них общий предок, но, как правило, определить это абсолютно точно не представляется возможным, даже если ископаемые останки кажутся очень похожими. Только применение современных методов так называемого кладистического анализа позволяет построить филогенетическое древо (то есть схему, описывающую родственные взаимоотношения между видами). Это древо основано на строгих эволюционных принципах, и его можно обсуждать с научной, объективной точки зрения.

А вот изучая наш собственный вид, мы часто забываем о строгой теории, поскольку подпадаем под символическое обаяние образа предка, ищем место останков в той самой шеренге прародителей. Так или иначе, но непосредственный предок кажется гораздо интереснее, чем какой-то дальний родственник, сгинувший, не оставив потомства, во тьме времен. Толпа австралопитеков и сходных с ними видов (Kenyanthropus, Paranthropus и т. д.) прямо призывает вглядываться в их лица в поисках того, кто стоял у истоков человечества: кто же был непосредственным прародителем первых представителей Homo?

Палеоантропологов буквально вынуждают исследовать ископаемые останки на предмет выявления наиболее «человеческих» характеристик. Ученые сталкиваются из-за этого с многочисленными трудностями. С одной стороны, ископаемые останки чаще всего представлены только фрагментами костей и определить их место на генеалогическом древе затруднительно. С другой стороны, древние виды гоминидов воспринимаются часто с точки зрения сочетания черт, условно называемых «архаическими» и «современными», то есть менее или более «человеческими». Такой взгляд на мир можно условно назвать антропоцентрическим, то есть ставящим человека в центр мироздания (см. раздел «И древние, и современные»).

Наконец, как мы уже могли убедиться, эволюция может трансформировать разные виды похожим образом под давлением одинаковых природных явлений. То есть появление той или иной «человеческой», «современной» черты у гоминида вовсе не доказывает, что именно этот конкретный вид относится к нашим непосредственным предкам. К примеру, многие представители гомининов умели делать каменные орудия, но далеко не всех их можно числить среди наших прародителей.

Кого можно назвать человеком?

Даже если нам удастся найти вид австралопитеков, наиболее подходящий на роль нашего непосредственного предка, это не поможет ответить на принципиальный вопрос: в какой момент своей эволюции он превратился в человека? Существуют ли признаки, которые можно недвусмысленно, объективно назвать присущими человеку и не свойственными австралопитеку?

Для палеонтологов этот вопрос имеет первостепенное значение, поскольку они должны точно классифицировать найденные ископаемые останки. А названия, такие i<ai<Australopithecus или Homo, не являются пустым звуком, поскольку важны для привлечения публики, журналистов, организаций, которые могут выделить финансирование на новые раскопки! Очевидно, что это не должно влиять на научные исследования, однако на самом деле влияет, и весьма существенно.

Ответ на вопрос «что есть человек» важен для философии (что означает понятие «человеческий»?), биологии (наш вид генетически весьма близок к человекообразным обезьянам, должны ли шимпанзе быть интегрированы в род Homo?) и палеоантропологии – с какого момента, на каком этапе накопления изменений гоминида можно считать превратившимся в человека? Можно перевернуть вопрос, сформулировав его по-другому: до какого момента в прошлом, спускаясь по оси времен от современного человека, можно исчислять историю человечества?

С самого начала исследований доисторического периода эти вопросы волновали ученых, и они давали на них различные ответы, часто прибегая к весьма размытому и устаревшему понятию «присущий человеку». Эти ответы, в свою очередь, быстро устаревали под влиянием прогресса в различных областях знаний, отэтологии до палеонтологии человека, от нейрологии до молекулярной биологии.

Тому есть два ярких примера: долгое время орудия труда или охоты считались чисто человеческим атрибутом, пока не было доказано, что ими активно пользуются шимпанзе (например, они изготавливают ловушки для термитов или используют специальные камни для колки орехов), дельфины (они используют губки для защиты клюва от травм) и даже птицы (ловко орудуют иголками, извлекая личинок из-под коры деревьев). Самые древние обработанные камни относятся к периоду, когда в саванне жили только австралопитеки (см. раздел «Первые орудия»), А в качестве второго примера можно привести увеличение объема мозга. Этот феномен настолько важен для нашей истории, в том числе и для определения нашего нынешнего положения в животном мире, что долгое время ему придавалось значение своеобразного «мозгового Рубикона»: при объеме мозга ниже определенной величины его обладателя относили к обезьянам, а выше – к людям. Но и этот критерий оказался слишком ненадежным, чтобы на его основе проводить какую-либо классификацию.

Идет ли речь об анатомии или генетике – все наши органы эволюционировали совершенно по-разному и с неравномерной скоростью. Поэтому столь трудно зафиксировать конкретное событие, после которого человекообразную обезьяну можно уже назвать человеком. На практике палеонтологи опираются на целый комплекс различных черт, которые наиболее часто присущи ископаемым видам; среди них и объем мозга, и размер и форма зубов. Однако консенсуса достичь не всегда удается, как мы увидим на примере изучения нескольких видов древних представителей рода Homo.

Первые представители рода Homo

В 1961 году Мэри и Луис Лики нашли в Олдувайском ущелье в Танзании фрагменты черепа и кистей рук гоминина возрастом 1,8 миллиона лет, отличавшегося от представителей уже известных к тому моменту видов австралопитеков и парантропов. А за некоторое время до этой находки исследователи обнаружили на том же участке каменные орудия и кости парантропа и предположили, что орудия изготовил именно он. Однако новая находка изменила контекст – руки были похожи на человеческие больше, чем у других ископаемых существ, коренные зубы уменьшены по сравнению с зубами парантропа, а объем мозга по первым приблизительным оценкам составлял 600 см³, что явно превышало объем мозга австралопитека. Средние фаланги пальцев существа были изогнуты, как у шимпанзе, однако верхние фаланги, конечная часть пальцев, расширялись, что могло облегчать использование различных предметов. Этот гоминин показался ученым более подходящим кандидатом на роль изготовителя каменных орудий. Поэтому его назвали Homo habilis, то есть Человекумелый.

В последующие годы палеоантропологи обнаружили множество новых находок, которые классифицировали как останки доисторических людей, хотя они и отличались по своим характеристикам настолько, что порой появлялась необходимость выделять их в отдельный вид, например Homo rudotfensis (человек с озера Рудольфа, ныне озеро Туркана). Этот человек был выше ростом, крупнее и с более плоским лицом. Все останки датировались периодом от 2,3 миллиона до 1,8 миллиона лет назад. В 2015 году половинка челюсти, найденная в национальном парке Леди-Герару в Эфиопии, отодвинула момент появления рода Homo на 500 тысяч лет, до границы в 2,8 миллиона лет назад.

Как и в ситуации с австралопитеками, останки представлены фрагментами отдельных костей, часто расколоты на мелкие кусочки, и реконструкция первоначального облика вызывает дискуссии.

Проживали ли когда-то на земле два разных вида людей или это была популяция, обладавшая большим внутривидовым морфологическим разнообразием? Проблема дополнительно усложняется тем фактом, что у найденных представителей рода Homo наблюдается заметный половой диморфизм. Часть различий поэтому может объясняться просто полом особей. Совсем недавно под сомнение была поставлена даже классификация останков как представителей рода Homo. Некоторые палеоантропологи полагают, что многие из недавних находок на самом деле останки все тех же австралопитеков, а настоящие Homo появились гораздо позже.

Трудности с определением принадлежности останков связаны еще и с тем, что в большинстве случаев находки представляют собой куски черепа и челюстей и ученые ничего не могут узнать о строении тела этих людей. До сих пор не удалось найти скелет, который бы по сохранности соответствовал скелету Люси. По обнаруженным исследователями кусочкам костей можно предположить, что первые люди были более крупными, чем австралопитеки, более приспособленными к ходьбе, хотя и оставались еще частично обитателями деревьев. Для их стоп характерен короткий, но крупный большой палец – с таким удобнее было ходить. И у них стопа получила свод, смягчавший нагрузку при ходьбе и беге.

География находок

Все останки гомининов возрастом старше 2 миллионов лет были найдены в Африке. Этот фактлег в основу теории об африканском происхождении рода Homo. Все ископаемые представители рода были обнаружены на востоке африканского континента (в Эфиопии и Танзании, очень многие – в Кении). В Южной Африке ископаемые останки часто находятся в пещерах, где гоминины служили пищей для крупных хищников. Эти останки трудно датировать, поскольку обычно слои пород перемешаны из-за частых оползней и воздействия водных потоков, стекающих с гор.

В Западной Африке, наоборот, датировать находку проще – из-за частых извержений вулканов, которые создают четко привязанные к геохронологии слои пород.

Климат полупустыни тоже помогает датировке ископаемых. Геология полупустынной Африки в основном благоприятна для исследователей. Большинство раскопок проходят на бортах гигантского африканского разлома, длинного провала, созданного геологической активностью тектонических плит, которые сталкивались и наползали друг на друга в этом регионе планеты. Осадочные породы были вздыблены и опрокинуты, в результате отдельные слои легко определяются, предоставляя палеонтологам возможность увидеть последовательность накопления осадков на небольшой площади и тем самым определить возраст пород и, соответственно, останков с точностью до нескольких тысяч лет.

Однако к югу от Сахары, на остальных почти 95 % африканского континента, раскопки затруднены или вовсе невозможны. Во влажных и теплых тропических лесах слои, находящиеся под верхним слоем почвы, практически недоступны; останки часто просто растворяются без следа в подобном климате. Севернее тропиков, в самой Сахаре, раскопки достаточно затруднены, но тем не менее часто дают плоды, как показало обнаружение Тумая и австралопитека Australopithecus bahrelghazali. В Северной Африке породы слишком молоды для того, чтобы стать хранилищем для останков первых людей. На самом деле, гомининов находят тогда, когда их ищут в заранее определенных геохронологических стратах, в хорошо сохранных породах, потенциально богатых палеонтологическими останками. Локализация находок, таким образом, не является достаточным аргументом для назначения Восточной Африки колыбелью человечества и рода Homo.