Александр Березин. Предки людей встали на ноги уже семь миллионов лет назад. Стоило ли оно того?

Наконец, довольно простая мутация может сделать человека современного вида четвероногим — и такие люди в наше время определенно есть.

В то же время следует признать: по своей воле основную часть жизни на двух ногах из млекопитающих проводим только мы. Гиббон редко слезает на землю, панголин вынужден вставать на пару ног, чтобы рыть землю «руками», а шимпанзе вообще предпочитают все конечности при передвижении использовать как ноги.

И все эти факты не прибавляют понимания, почему мы стали ходить на двух ногах. Долгое время не было даже понимания, когда именно это случилось. И одновременно ясно, что без прямохождения ничего особенного из нас не вышло бы: не освободив руки, нельзя построить цивилизацию.

Новая работа в журнале Nature, кажется, проясняет последний вопрос: искомое событие случилось не менее семи миллионов лет назад, еще на стадии сахелантропа чадского. Анализ бедренной кости сахелантропа, найденного там, где сейчас пустыня, а семь миллионов лет назад, в теплом миоцене, было озеро, четко указывает на прямохождение. Авторы так и пишут: «Сравнивая с современными гоминоидами, <…> [остатки бедра] больше всего напоминают типичного Homo sapiens».

Слева направо: цифровые модели бедренных костей сахелантропа (уцелевшей ее части), современного человека, шимпанзе и гориллы / ©Franck Guy/Palevoprim/CNRS – Université de Poitiers

Ответ на вопрос «почему мы начали ходить прямо», однако, от этого не становится очевиднее. Классические объяснения «почему мы ходим на двух ногах» создавались под австралопитеков, живших три-четыре миллиона лет назад, в два раза менее древних. Более того: одно из объяснений прямохождения, гипотеза Лавджоя, наводит на мысль, что вскоре после появления прямохождения мы должны были стать разумными.

Но если мы стали ходить прямо семь миллионов лет назад, получается что-то странное. Орудия появились у австралопитеков. Выходит, наши предки где-то три миллиона лет ходили почем зря и свободные передние конечности не давали им серьезных преимуществ? Почему же потом все изменилось, и австралопитеки сделали мощный шаг к разуму — создали орудия?

Две ноги — минус или плюс?

Где-то с полвека назад Оуэн Лавджой — специалист по функциональной анатомии — начал категорически настаивать: прямохождение энергетически неэффективно. Гепард с его четырем ногами и длинным поясничным отделом позвоночника тратит меньше усилий на поддержание равновесия при беге. Вот и скорость у него до 110 километров в час, а у человека — до 44 километров в час (в случае Усэйна Болта). Самый обычный самец шимпанзе на своих четырех конечностях дает 40 километров в час без проблем, а подавляющее большинство самцов людей на двух ногах не могут выдать и 20.

Звучит убедительно. Да и исследования на приматах (правда, не человекообразных), которых жизнь заставила освоить двуногость, показывали: на четырех ногах они тратят меньше энергии, чем на двух. На этом фоне переход к двуногости у наших предков — настоящая детективная история.

Люди отделились от предков шимпанзе 8-10 миллионов лет назад, причем с точки зрения строения скелета это отделение, судя по сахелантропу, почти сразу было связано с переходом к прямохождению. / ©Franck Guy/PALEVOPRIM/CNRS – University of Poitiers

В XXI веке верх взяла другая точка зрения. Двуногость, стали говорить ее сторонники, напротив, энергетически эффективна. Ученые измерили количество углекислого газа, выдыхаемого шимпанзе и людьми на беговой дорожке при разных типах движения. В итоге оказалось, что человек тратит на ходьбу на 75% меньше энергии, чем шимпанзе (в случае шимпанзе, высшего примата, это остается верным при ходьбе и на четырех, и на двух ногах).

Правда, возникли и вопросы: у шимпанзе в целом затраты что на двуногое, что на четвероногое хождение были близки. Получается, бипедальность помогает в смысле энергоэффективности только людям, но не их ближайшим живущим родственникам из африканских лесов.

Действительно, охотники, включая современных бушменов, регулярно используют бег как средство загона четвероногих: даже лишенные серьезного меха антилопы под жарким африканским солнцем где-то через 35 километром теряют способность бежать, после чего человек, легко бегущий в полуденном зное Калахари, просто подбегает и убивает антилопу копьем.. Но, как это часто бывает, есть нюанс… / ©Wikimedia Comons

Возникла и модификация этого подхода — гипотеза бега на выносливость. Согласно ей, человек бежит на двух ногах медленнее, чем гепарды на четырех. Но зато мы можем бежать без остановки буквально десятки и сотни километров. Именно поэтому пешие охотники и в нашу эпоху загоняют и убивают гепардов: те просто не способны поддерживать бег так же долго, как люди.

Этот вариант гипотезы казался здравым. Но и у него есть крупный недостаток. Дело в том, что он требует от носителя двуногости двух вещей: а) он не должен бояться, что его нагонят на короткой дистанции, б) он должен регулярно охотиться на крупную добычу. Потому что погоня за мелкой десятки километров подряд требует существенного количества энергии, но не даст особого вознаграждения: мяса на мелкой дичи просто слишком мало.

Самец куду весит 250 килограмм (и его рога — не просто украшение), а сахелантроп весил 40-50 килограмм. Без орудий загонный бег имел бы немного смысла: зубами примата убить подобное животное затруднительно / ©Wikimedia Comons

Да, современные бушмены могут преследовать бегом антилопу весом в пару центнеров 35 километров под африканским солнцем. Но в конце пути они убивают ее копьем: куду — серьезный зверь, голыми руками шею ему не сломать, да и просто бросая камни убить очень трудно.

А чем мог убивать добычу древний австралопитек или — как теперь выяснилось, тоже прямоходящий — сахелантроп? Копьем? Оно означает разум, а объем мозга сахелантропа всего 340-360 кубических сантиметров. Это мозг шимпанзе или примерно одна четвертая от мозга человека.

Череп сахелантропа резко отличается от нашего не только по зубам, но и по той части, что содержала мозг: она низкая и продолговатая, как у обезьян. Мощный сплошной надбровный валик (сегодня у людей и надбровные дуги-то сохранились очень умеренно, и только у мужчин) не дает забыть, что перед нами весьма древний родственник. Многие антропологи даже ставили под вопрос тот факт, что это наш предок, а не параллельная форма. Впрочем, явное прямохождение говорит скорее в пользу их оппонентов / ©Wikimedia Comons

Да, у карликового человека флоресского объем головного мозга — всего 417 сантиметров кубических, при этом он явно использовал орудия. Однако форма его черепа радикально менее примитивна, чем у сахелантропа: это уменьшенный череп Homo erectus, существа довольно продвинутого, точно знавшего и копья, и огонь.

Череп человека флоресского, напротив, довольно похож на наш, только очень небольшой / ©Wikimedia Comons

Сахелантроп отличается по форме черепа чрезвычайно: мощный надбровный валик, череп по-обезьяньи вытянутый. Что-то не слишком похоже на того, кто мог охотиться с копьем. Да и потом: копье встречается у тех, у кого есть каменные орудия. Первые известные каменные орудия вдвое моложе сахелантропа и относятся уже к эпохе австралопитеков.

Гипотеза Лавджоя: освободить руки, чтобы обрести моногамию

Упомянутый выше Оуэн Лавджой в свое время с большим скептицизмом оценивал все имевшиеся гипотезы перехода к прямохождению. В чем-то его логика понятна: прямохождение прямохождению рознь. Мы, люди, обладаем не самым лучшим его вариантом. Взглянем на страуса: он развивает скорость до 70 километров в час, причем может бежать, как считается, очень долго — до десятков километров без остановки (впрочем, достоверно подтвердить это сложно).

Если сравнить то, как бежит он и лучшие бегуны-люди, сразу понятно, что не так с нашим прямохождением — в отличие от его. Беговой шаг страуса — 4,8 метра. Беговой шаг хорошего марафонца — 1,5 метра, обычного человека без опыта в беге — 1,2-1,3 метра. У отличного спринтера он 2,2 метра, а у Усэйна Болта — 2,6 метра. Мы перебираем ногами не реже страуса (даже быстрее, если речь о лучших спринтерах), но разница в длине шагов слишком велика.

https://youtu.be/rJ0Ex4Xp3gM

Почему страус так может, а мы — нет? Ответ прост: если страус будет медленнее, то жизнь его будет незавидна. Для начала, их самки отказывают в спаривании самцу, которого она может догнать. Дальше не лучше: гепарды группами охотятся на них и могут настигнуть на короткой дистанции. Страус пользуется тем, что при его прямохождении голова поднята над саванной метра на два-три — куда выше, чем у гепардов. Поэтому он замечает опасность раньше, но все равно бежать надо быстро, иначе осмотрительности не хватит, чтобы вымотать гепарда.

Прямохождение этой птицы действительно связано с выгодами при длительном беге. За счет того, что он, как и мы, двигается на двух ногах, его значительно лучше охлаждает набегающий воздух, и он не перегревается даже на большой дистанции — а вот гепард, покрытый мехом и имеющий «низкий профиль», обдувается куда хуже. Поэтому он не может догнать вовремя заметившего его страуса и не может убежать от ныне живущего человека (конечно, если этот человек не ведет современный образ жизни), способного бежать десятки километров подряд с копьем.

Мы явно не страусы. Наше прямохождение “делалось” в спешке, и за семь миллионов лет не стало многим лучше. Бедренная кость сахелантропа очень похожа на кость человека в том же весовом диапазоне (40-50 килограмм). Эволюция прямохождения если и была, то явно не очень-то быстрая. По каким-то причинам наши предки миллионы лет назад обходились «демо-версией» прямохождения, так и не перейдя на «полную версию» — как у страуса.

Оуэн Лавджой считал, что причину тут проста: ключевым бонусом прямохождения был не бег. Им было то, что такой стиль передвижения освобождает руки. Ученый обратил внимания на тот факт, что у человекообразных обезьян уход за детенышем длится по 4-5 лет. Пока идет этот процесс, самка обычно не может забеременеть (не дает гормональная регулировка от близости детеныша). Иметь больше одного детеныша за раз и довести его до взрослого возраста самке шимпанзе очень сложно: потомство высших обезьян взрослеет медленно, его надо носить на руках годами. Это не детеныши низших обезьян, который сами хватаются за шерсть матери, и которых еще и сложно от нее оторвать.

Строение костей сахелантропа указывает на то, что по земле он ходил, а вот по деревьям лазал, причем плотно захватывая ветки кистью / ©Sabine Riffaut, Guillaume Daver, Franck Guy/Palevoprim/CNRS – Université de Poitiers

В такой ситуации численность шимпанзе даже в благоприятных условиях растет медленно. Однако если какой-то родственник шимпанзе сможет иметь одновременно пару детей, то размножаться будет вдвое быстрее. Что весьма важно для выживания в сложных условиях Африки.

Прямохождение давало человеку то, что не могло дать не имевшему развитых верхних конечностей страусу. Самки тех же сахелантропов (хотя Оуэн формулировал свою гипотезу для австралопитеков), высвободив пару рук, могли носить на них пару детей, не боясь, что те свалятся с ее шерсти.

Что не менее важно, самец сахелантропа мог свободными руками принести самке добычу. Если детей вдвое больше, чем раньше, то одной самке их уже «не потянуть». Современные шимпанзе тоже делятся добычей — в случае мяса — но это происходит только в том случае, если достать мясо получилось недалеко от «лагеря» этих наших родственников. Тащить мясо на десяток километров без наличия рук — это очень и очень непростое занятие.

Лавджой отмечает, что система «больше детей за счет свободных рук» слабо совместима со стандартной моделью полового поведения многих приматов. Это павианы (или лидеры шимпанзе) могут при течке каждой самки отгонять от нее более слабых конкурентов, показывая более крупные зубы или прямо кусая соперника. Носить добычу самке в рамках такого образа жизни самец не будет: она выберет того, кто сильнее, пока он рядом, а когда он отойдет в сторону, выберет того самца, который при этом будет поближе. Тем же самцам шимпанзе такая модель поведения, мягко говоря, не очень интересна. Если он заподозрил, что у самки детеныш не от него, он может его убить (и, увы, даже съесть), чтобы та смогла забеременеть уже от него самого.

Попросту говоря, гипотеза «свободные руки нужны, чтобы прокормить больше детей» требует той или иной формы моногамии. В противном случае для самца она не имеет никакого смысла. Если самка может растить не его детеныша, то шансы на воспроизводство генов такого представителя мужского пола будут не очень высоки.

В принципе, у приматов есть пожизненная моногамия: ночные обезьяны из Нового Света, вероятно, гиббоны, и медные прыгуны (Южная Америка). Условная моногамия есть и у людей — условная в том смысле, что в отличие от ночных обезьян или гиббонов у людей, во-первых, есть разводы, а, во-вторых, генетический анализ стабильно показывает, что небольшая часть детей в популяции — результат тайного адюльтера.

Если гипотеза Лавджоя верна, то сахелантроп должен иметь сниженный половой диморфизм — например, клыки у его самцов должны быть не сильно больше, чем у самок (к примеру, у гиббонов, у которых самцы не дерутся клыками, нет и особого диморфизма по клыкам). К сожалению, на сегодня остатков сахелантропов найдено очень немного, и с их однозначной половой идентификацией все не очень хорошо. Однако у имеющихся находок клыки не так уж и сильно выражены (не сравнить с павианьими). Либо они все самки, либо, всё же, у самцов сахелантропов действительно не было нужды бороться за самок клыками, и они уделяли большее внимание прянику, чем кнуту.

Как же он выжил?

Прямохождение сахелантропа действительно может объясняться так, как это предполагал Лавджой. Если один вид имеет одного детеныша на одну самку раз в пять лет, а самки другого вида может рожать нового уже через три года — «папа» прокормит — то второй вид получает несомненное преимущество.

Но возникает вопрос: а почему никто при этом всех их, что самца, что самку, просто не съел? Четвероногие шимпанзе в среднем все-таки бегают быстрее двуногих людей, хотя и на куда меньшие дистанции. Им было бы проще уйти от львов — достаточно вовремя их заметить. Добежать до ближайшего дерева на 40 километрах в час — много быстрее, чем получится у среднего Homo sapiens в наши дни.

В случае людей каменного века все понятно. У них копье — им никуда не надо бегать. Львы бегают от подростков масаев (те должны убить льва, чтобы считаться мужчиной), но масаи не бегают от львов. Сахелантроп, судя по не очень большому мозгу и архаичному строению черепа, копьем обладал вряд ли. Получается, он не мог ни убежать, ни отбиться. Как же он жил в таком интересном и увлекательном месте, как Африка?

Наиболее вероятный ответ: в той части новой работы в Nature, где анализируется локтевая кость нашего древнего родственника. Она несет следы активного древесного образа жизни. Попросту говоря, сахелантроп старался не отходить от деревьев слишком далеко — чтобы увидев льва, иметь шансы добежать до дерева первым. Лев слишком тяжел, чтобы последовать за быстрым приматом на тонкие ветки. А леопард, как мы знаем по современным приматам Африки, может иметь серьезные проблемы, атакуя взрослого и крупного самца обезьяны.

В наши дни на месте былого озера и деревьев, где жили первые прямоходящие приматы, довольно скучное зрелище (на фото). Впрочем, в ближайшие сто лет эта картина может существенно измениться: глобальное озеленение не стоит на месте / © MPFT2004

Выходит, в итоге переход к прямохождению все-таки того стоил. Да, мы не так ловко лазаем по деревьям, как наши ближайшие живущие родственники — шимпанзе. Да, их самцы выглядят более тяжелоатлетично сложенными, а их тестикулы (моногамии-то нет, приходится компенсировать) несопоставимо больше относительно размеров тела, чем у самцов людей.

Но свободные передние конечности связаны не только с моногамией (хотя бы условной). Еще они дали нам возможность тратить меньше энергии на разборки «а чья это самка» и больше — на прокорм потомства. Что еще важнее, со временем это позволило нашим предкам перейти к изготовлению каменных орудий и оружия в целом. А там и цивилизация своей участи не избежала.

Источник

Другие публикации по теме: Александр Добровольский. Обезьяна произошла от человека?