Заведующий Межинститутской лабораторией молекулярной палеогенетики и палеогеномики СО РАН, кандидат биологических наук Александр Пилипенко объяснил, как на протяжении многих миллионов лет происходила эволюция человечества, рассказал об общих предках людей и обезьян. О том, как разошлись их эволюционные пути и какие изменения претерпел человек разумный за миллионы лет развития, узнали слушатели его лекции «По страницам эволюционной истории человечества», которая состоялась в рамках «Недели Дарвина» — научно-популярного марафона, который традиционно проводит НГУ в феврале. В этом году мероприятие впервые проходило на площадке нового кампуса НГУ. Александр Пилипенко помог слушателям составить представление об основных этапах эволюции человека, начиная от его примитивных предков до современных людей.
Наши далекие родственники
Среди больших групп млекопитающих самым большим отрядом, который нам близок, являются грызуны и зайцеобразные из группы Глиры. Вместе с ними мы, как приматы, объединены в группу эуархонтоглиры.
— Это хорошее родство, потому что именно грызуны являются на данный момент одной из самых эволюционно успешных групп млекопитающих. Это настоящие чемпионы по количеству видов, общей биомассе, разнообразию и воспроизводимости, они заселили большую часть планеты. Но есть у нас и более близкие родственники — тупайи и шерстокрылы. Они, в отличие от грызунов, не могут похвастаться особыми достижениями в освоении территорий и разнообразии видов, но тем не менее до наших времен они дожили, пусть даже с совсем небольшим числом видов, освоивших узкую экологическую нишу. Отряд приматов, к которым мы относимся, насчитывает 380 видов, которые тоже обитают в достаточно узкой полосе. Все, за исключением одного — человека, который миллионы лет назад решил выделиться из всех и достичь всех возможных и невозможных эволюционных успехов, — рассказал Александр Пилипенко.
Самыми далекими нашими родственниками являются лемуры и лори, которые относятся к группе мокроносых обезьян. Все остальные, включая современных людей, относятся к сухоносым. Это достаточно разнообразная группа, и первыми из сухоносых обезьян от нашего эволюционного пути отделились долгопяты, а произошло это примерно 60 миллионов лет назад! Далее «эволюция по носам» продолжилась. 40 миллионов лет назад от обезьян современного Старого света отделяются широконосые обезьяны. И еще через 15 миллионов уже от этой группы отошли наши первые далекие предки. 18 миллионов лет назад уже из этой группы выделились гиббоны. Наш общий с высшими человекообразными обезьянами предок существовал на планете 14 миллионов лет назад. 8-10 миллионов лет назад разошлись эволюционные пути предков человека и горилл, а 6-8 миллионов лет — человека и шимпанзе. И далее они эволюционировали независимо друг от друга и в несколько разных направлениях. Одни развились в современных шимпанзе и бонобо, а другие — в гоминидоа, включая род Homo. Каждая группа прошла свой длительный путь эволюции. Но если раньше эволюционировали носами, то теперь жертвой прогресса стал … хвост.
Куда подевался хвост?
Как получилось, что самая эволюционно успешная группа человекообразных обезьян, включающая и нас с вами, не может похвастаться здесь красивым и функциональным хвостом? И на каком этапе нашей эволюции мы его потеряли? Как рассказал Александр Пилипенко, порядка 20-25 миллионов лет назад в одном из наших генов произошла всего лишь одна-единственная мутация, из-за которой белок, кодирующий ген, ответственный за формирование хвоста, вдруг стал терять некоторую небольшую свою часть. Этот регуляторный ген резко дестабилизирует процессы развития части позвоночника, ответственной за развитие хвоста. И как только определенный вариант этого гена возникает, у обезьян и даже у других млекопитающих, на которых проводили исследования, резко дестабилизируется развитие хвоста. У одних особей он почему-то продолжает развиваться, у других становится недоразвитым, а у третьих вообще исчезает. То есть этот «поломанный» ген не сделал наших предков бесхвостыми сразу. Но в конце концов последующие мутации и эволюционный естественный отбор довели это дело до конца, и этот признак полностью зафиксировался — мы потеряли хвост, и никто из наших ближайших родственников за 20 миллионов лет больше его не восстановил. Почему-то отсутствие хвоста оказалось настолько эволюционно выгодным, что закрепилось окончательно на генетическом уровне.
«Недостающее» звено
С момента отделения шимпанзе от общего с древними гоминидами предков до появления людей современного типа прошло несколько миллионов лет. Именно в этом периоде ученые прошлого искали так называемое «недостающее звено» между человеком и его обезьяноподобным предком. Современные исследователи уже не нуждаются в доказательствах самого существования эволюции человека, они ищут материалы, которые позволяют более детально понять эволюционную историю людей. Александр Пилипенко объяснил почему.
— Ранее палеонтологи, находя очередное существо, которое было чем-то похоже на нашего предка, в первое время пытались встроить его в прямую линию между неким очень примитивным предшественником человека и современными людьми в силу наличия тех или иных прогрессивных черт. По мере накопления таких находок стало еще более очевидно, что эволюция человека действительно происходила. В настоящее время большое количество форм с промежуточными значениями и с мозаичным сочетанием прогрессивных и, наоборот, примитивных черт среди палеонтологических находок многократно перекрывает тот необходимый минимум, который был необходим на начальном этапе, чтобы доказать этот факт. Теперь ученым предстоит определиться, каким образом правильно сгруппировать обнаруженных существ и найти место каждому из них на эволюционном дереве, соединяющем примитивных предков и людей современного типа. Оценивая их место в эволюции человека, ученые в первую очередь обращают внимание на три класса морфологических признаков: изменения тела, связанные с возможной адаптацией к прямохождению (позвоночник, тазовые и бедренные кости, строение стопы), черепа и его мозговой части (строение, размер, объем), а также особенности строения кисти, которые должны свидетельствовать о том, что человек становится все более способным на выполнение тонких манипуляций руками. Установлено, что прародина человечества — Африка, и большинство найденных существ, относящихся к данному этапу эволюции, обнаружены именно на этом континенте, — сказал ученый.
Наши «долюдские» предки
Александр Пилипенко перечислил некоторые из основных древних предков человека, останки которых были обнаружены палеонтологами.
Хронологически близок к последнему общему предку человека и обезьяны сахелантроп. Этот гоминид, живший около 7 миллионов лет назад, имел целый ряд прогрессивных черт, которые уже были связаны с началом приспособления к активному использованию вертикального положения тела при перемещении. Это было ещё не абсолютное прямохождение. Про строение его руки и кисти ничего не известно. Объем мозга несмотря на то, что этот гоминид уже начал приспосабливаться к прямохождению, остался таким же, как у шимпанзе и их близких предков. В структуре мозга явных отличий также не обнаружено. Александр Пилипенко пояснил, что такая мозаичность прогрессивных и архаичных признаков была характерна практически для всех существ, живших на протяжении ближайших 2-3 миллионов лет.
Одна из самых ранних относительно хорошо исследованной групп наших предков — ардипитеки. Существовали они более 4 миллионов лет назад. Оставались такими же маленькими существами, как сахелантропы (ростом примерно 120 см). Но у них уже были заметны явные признаки дальнейшей адаптации к прямохождению, изменения затрагивают и кисти рук в сторону совершения более сложных и тонких движений. Об этом свидетельствует уникальная находка — фрагменты скелета самки, которой палеонтологи дали имя — Арди. Считается одним из самых полных скелетов ранних гоминид: сохранилась большая часть черепа, зубы, тазовые кости, кости конечностей. Благодаря этому ученые сделали вывод, что объем мозга у этого предка человека по-прежнему остается таким же, что и 2 миллиона лет назад. Но несмотря на изменения к прямохождению, нижние конечности все еще сохраняют полностью обезьяноподобное строение, которое удобно только для лазания по деревьям, но не очень подходит для прямохождения. Однако у стопы уже начинает развиваться жесткий свод, который, правда, еще далек от того, что сформировался у наших ближайших предков.
Более прогрессивная группа этих ранних существ — австралопитеки. Многочисленные виды австралопитеков жили от 4 до 1 млн лет назад. Считается, что именно их них сформировались ранние люди. Среди них тоже есть своя «звезда» — самка, названная учеными Люси. Ее скелет сохранился на 40%. Александр Пилипенко отметил, что такие находки очень редки и представляют настолько высокую научную ценность, что ученые исследуют их очень подробно и всесторонне. Люси была гораздо лучше приспособлена к прямохождению, чем Арди. Объем ее мозга по сравнению с Арди заметно увеличился в основном за счет теменной доли. Предположительно, это связано с прямохождением и тонкими движениями рук, к которым Люси имела гораздо лучшие анатомические приспособленности. Подъязычная кость , ответственная за развитие потенциально сложной сигнальной звуковой системы, которую мы называем речью, все еще находилась в состоянии, близком к состоянию у обезьян. То есть у австралопитеков еще не сформировалась даже примитивная речь. Однако на двух ногах они держались уже уверенно — это выяснилось благодаря удивительной находке «Следы Лаэтоли» в Танзании (восточная Африка). Это была цепочка следов двух особей — взрослой и детеныша, которые были оставлены 3,5 миллионов лет назад на вулканическом пепле.
Еще один известный австралопитек, которого прозвали Гарри, существенно отличается от Люси, которая относилась к ранним австралопитекам, тогда как Гарри — к поздним, жившим одновременно с примитивными представителями рода Homo. Удивительно, но рядом с останками Гарри были обнаружены примитивные каменные орудия, но пока неизвестно, связаны ли они с ним или были привнесены в случайно. Если данная загадка будет разгадана, выяснится, был ли Гарри первым «нечеловеком», способным изготавливать каменные орудия. Пока же основная часть ученых уверена, что это не так.
Но не только австралопитеки делили планету с первыми людьми. Также доживали свою эру и высшие приматы парантропы. Несколько сотен тысяч лет они жили на одних территориях с ранними Homo. Они выглядели совершенно иначе, нежели другие «долюдские» предки человека. Из-за специализации на грубой растительной пище у них модифицировался челюстной и зубной аппараты.
Ранние люди
Александр Пилипенко рассказал и о ранних представителях рода Homo, которые встречались со своими «долюдскими» предками.
Человек умелый — Homo habilis (2,4-1,4 миллиона лет назад), — обладал важным навыком, который был недоступен более ранним гоминидам. Они были способны по определённой технологии устойчиво производить каменные орудия. Важно, что делали они это с помощью других орудий труда. Именно это обстоятельство является полноценным воспроизводством. Применить палку, чтобы сбить высоко висящий на ветвях плод, сумеет и шимпанзе, а вот применить для обработки этой палки заостренный камень животное не сможет.
Значительны и внешние изменения. Объем мозга по сравнению с «долюдскими» предками у человека умелого увеличился до с 350-400 до 600-700 кубических сантиметров, а у некоторых индивидов — до 800, однако рост остался прежним — 120 см. Началось быстрое развитие участков мозга, которые являются центрами генерации речи, но при этом строение гортани остается примитивным. Эти существа еще не обладали полноценной сложной речевой системой.
Центральное существо в эволюции человека — человек прямоходящий, — Homo erectus (1,8 миллиона — 143 тысячи лет назад). Он характеризуется стремительным ростом объема мозга — от 850 до 1200 кубических сантиметров. Это уже совсем иная ступень развития, поскольку на уровне 1200 кубических сантиметров находится нижняя граница нормы ныне живущих людей. Рост и масса тела при этом остаются все теми же, что и у человека умелого. Таким образом заметно стремительное увеличение соотношения объема и массы мозга к массе и размеру тела. Но самое главное достижение человека прямоходящего заключается в том, что это первые существа из рода Homo, которые достоверно вышли за пределы Африки и впоследствии расселились по планете.
Александр Пилипенко подробно рассказал о формировании человека разумного Homo sapiens, который возник около 300 000 лет назад на территории Африки, эволюционировав из Гейдельбергского человека. После этого он мигрировал из Африки, постепенно смешиваясь с другими видами людей, которые со времен первой и второй волны миграции Homo erectus прошли свой путь эволюции. Также ученый объяснил, как формировалось население континентов во всем своем разнообразии. Особого внимания удостоились уникальные находки, сделанные в Денисовой пещере (Алтайский край), которые изменили представление о древней истории человечества. Здесь в 1994 году были обнаружены останки вымершего и ранее неизвестного науке вида человека, который не только существовал вместе с неандертальцами, но имел потомство, и гены этих древних существ до сих пор присутствуют у современных людей.
