Как люди научились ходить? Новое эволюционное исследование предлагает серьезные выводы
Внутреннее ухо ископаемой обезьяны возрастом 6 миллионов лет дает ключ к разгадке эволюции прямохождения.
Люди и наши ближайшие родственники, человекообразные обезьяны, демонстрируют удивительное разнообразие типов передвижения — от прямохождения на двух ногах до лазания по деревьям и ходьбы, используя все четыре конечности.
Хотя учёных уже давно интересует вопрос о том, как прямохождение и движение человека развились от четвероногого предка, ни прошлые исследования, ни летописи окаменелостей не позволили реконструировать четкую и точную историю ранних стадий эволюции, которые привели к прямохождению человека.
Тем не менее, новое исследование, основанное на недавно обнаруженных данных из черепов ископаемой обезьяны Lufengpithecus (люфэнпитек) возрастом 6 миллионов лет, предлагает важные подсказки о происхождении двуногого передвижения благодаря новому методу: анализу костной области внутреннего уха с помощью трехмерной компьютерной томографии.
«Полукружные каналы, расположенные в черепе между нашим мозгом и наружным ухом, имеют решающее значение для обеспечения нашего чувства равновесия и положения при движении, и они обеспечивают фундаментальный компонент нашего передвижения, о котором большинство людей, вероятно, не подозревают», — объясняет Инань Чжан, аспирант Института палеонтологии и палеоантропологии позвоночных Китайской академии наук и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале The Innovation.
«Размер и форма полукружных каналов коррелируют с тем, как млекопитающие, включая обезьян и людей, передвигаются в окружающей среде. Используя современные технологии, мы смогли визуализировать внутреннюю структуру ископаемых черепов и изучить анатомические детали полукружных каналов, чтобы понять, как двигались вымершие млекопитающие».
«Наше исследование указывает на трехступенчатую эволюцию человеческого прямохождения», — добавляет Терри Харрисон, антрополог из Нью-Йоркского университета и один из соавторов статьи.
«Во-первых, самые ранние обезьяны передвигались по деревьям в стиле, наиболее похожем на то, как гиббоны в Азии передвигаются сегодня. Во-вторых, последний общий предок обезьян и людей по своему локомоторному репертуару был похож на Lufengpithecus, используя комбинацию лазания и карабкания, подвешивания передних конечностей, древесного двуногого и наземного четвероногого положения. Именно из этого широкого наследственного локомоторного репертуара развилось человеческое прямохождение».
Большинство исследований эволюции передвижения обезьян были сосредоточены на сравнении костей конечностей, плеч, таза и позвоночника, а также на том, как они связаны с различными типами локомоторного поведения, наблюдаемыми у современных обезьян и людей.
Однако разнообразие локомоторного поведения современных обезьян и неполнота летописи окаменелостей препятствовали разработке четкой картины происхождения прямохождения человека.
Черепа люфэнпитеков, впервые обнаруженные в китайской провинции Юньнань в начале 1980-х годов, дали ученым возможность по-новому подойти к оставшимся без ответа вопросам об эволюции передвижения. Однако сильное сжатие и деформация черепов скрыли костную область внутреннего уха и заставили предыдущих исследователей полагать, что тонкие полукружные каналы не сохранились.
Теперь ученые использовали технологии трехмерного сканирования, чтобы осветить эти части черепов и создать виртуальную реконструкцию костных каналов внутреннего уха. Затем они сравнили эти снимки со сканами, собранными у других современных и ископаемых обезьян и людей из Азии, Европы и Африки.
«Наш анализ показывает, что ранние обезьяны разделяли двигательный репертуар, который был предком человеческого прямохождения», — объясняет профессор Сицзюнь Ни, возглавлявший проект. «Похоже, что внутреннее ухо представляет собой уникальную запись эволюционной истории передвижения обезьян, которая предлагает неоценимую альтернативу изучению посткраниального скелета».
«Большинство ископаемых обезьян и их предполагаемых предков по двигательному способу занимают промежуточное положение между гиббонами и африканскими обезьянами», — добавляет он. «Позже человеческая линия отошла от человекообразных обезьян с приобретением прямохождения, как это видно у австралопитека, раннего родственника человека из Африки».
Изучая скорость эволюционных изменений, международная группа предположила, что изменение климата могло быть важным экологическим катализатором, способствующим двигательной диверсификации обезьян и людей.
«Более низкие глобальные температуры, связанные с образованием ледниковых щитов в северном полушарии примерно 3,2 миллиона лет назад, соответствуют ускорению скорости изменений внутреннего уха, и это может сигнализировать о быстром увеличении темпов развития обезьян и локомоторной эволюции человека», — объясняют исследователи.