Ученые смоделировали причину вымирания неандертальцев

Ученые из Центра физики климата IBS обнаружили, что, вопреки ранее существовавшим представлениям, вымирание неандертальцев не было вызвано ни резкими сдвигами климата, ни со скрещиванием с Homo sapiens.

Согласно новой математической модели, только конкуренция между неандертальцами и Homo Sapiens может объяснить быструю гибель неандертальцев около 43–38 тысяч лет назад.

Неандертальцы жили в Евразии не менее 300 000 лет. Затем, примерно от 43 до 38 тысяч лет назад, они быстро исчезли с лица земли, оставив лишь слабые генетические следы в современных популяциях Homo Sapiens.

Хорошо известно, что их исчезновение совпало с периодом быстро изменяющихся климатических условий, а также с появлением человека разумного в Европе. Однако определение того, какой из этих факторов был основной причиной, остается одной из самых больших проблем эволюционной антропологии.

Чтобы определить, какие процессы сыграли главную роль в исчезновении неандертальцев, нужно использовать математические модели, которые могут реально моделировать миграцию неандертальцев и человека разумного, их взаимодействие, конкуренцию и скрещивание в изменяющейся климатической среде. Таких моделей раньше не было.

В новой статье, опубликованной в журнале Quaternary Science Reviews, Аксель Тиммерманн, директор Центра физики климата при Пусанском национальном университете IBS, представляет первую реалистичную компьютерную модель моделирования вымирания неандертальцев в Евразии (рис. 1).

Модель, состоящая из нескольких тысяч строк компьютерного кода и работающая на суперкомпьютере IBS Aleph, решает ряд математических уравнений, описывающих, как неандертальцы и Homo Sapiens перемещались в изменяющемся во времени ледниковом ландшафте и в условиях смены температуры, количества осадков и тд.

В модели обе группы гоминидов конкурируют за одни и те же пищевые ресурсы, и небольшая часть может скрещиваться. Основные параметры модели получены на основе реалистичного моделирования компьютерной модели климата, генетических и демографических данных.

«Это первый случай, когда мы можем количественно определить причины исчезновения неандертальцев», — сказал Аксель Тиммерманн.

«В компьютерной модели я могу включать и выключать различные процессы, такие как резкое изменение климата, скрещивание или конкуренция», — сказал он. Сравнивая результаты с существующими палеоантропологическими, генетическими и археологическими данными, Тиммерман продемонстрировал, что реалистичное вымирание в компьютерной модели возможно только в том случае, если Homo sapiens имеет значительные преимущества перед неандертальцами в плане использования существующих пищевых ресурсов.

Несмотря на то, что в модели не указаны детали, возможные причины превосходства Homo Sapiens могли быть связаны с лучшими методами охоты, более сильной устойчивостью к патогенам или более высоким уровнем плодовитости.

Что именно вызвало быструю гибель неандертальцев, долгое время оставалось неясным. Этот новый подход к компьютерному моделированию определяет конкурентное исключение как вероятную причину исчезновения наших двоюродных братьев.

«Неандертальцы жили в Евразии последние 300 000 лет и приспособились к резким климатическим изменениям, которые были даже более драматичными, чем те, которые произошли во время исчезновения неандертальцев. Не случайно неандертальцы исчезли как раз в то время, когда Homo sapiens начал распространяться в Европе «, — говорит Тиммерманн.

Он добавляет: «Моделирование ясно показывает, что это событие было первым крупным исчезновением, вызванным нашим собственным видом».

Исследовательская группа в Центре физики климата IBS в настоящее время совершенствует компьютерную модель, включающую также мегафауну и реализующую более реалистичные климатические воздействия.

«Это новая область исследований, в которой ученые-климатологи могут взаимодействовать с математиками, генетиками, археологами и антропологами», — сказал Аксель Тиммерманн.

Axel Timmermann. Quantifying the potential causes of Neanderthal extinction: Abrupt climate change versus competition and interbreeding, Quaternary Science Reviews (2020). DOI: 10.1016/J.QUASCIREV.2020.106331