Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.980 RSS
←   Октябрь 2009   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.980 подписчиков
+6 за неделю
←   Все выпуски   →

Предки человека не были похожи на шимпанзе


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

Предки человека не были похожи на шимпанзе

07.10.2009

Примерно так, по мнению авторов спецвыпуска Science, могла выглядеть Арди, самка Ardipithecus ramidus. В официальных документах Арди значится как «скелет ARA-VP-6/500». Изображения из статьи White et al. Ardipithecus ramidus and the Paleobiology of Early Hominids
Примерно так, по мнению авторов спецвыпуска Science, могла выглядеть Арди, самка Ardipithecus ramidus. В официальных документах Арди значится как «скелет ARA-VP-6/500». Изображения из статьи White et al. Ardipithecus ramidus and the Paleobiology of Early Hominids

Вышел в свет специальный выпуск журнала Science, посвященный результатам всестороннего изучения костей ардипитека — двуногой обезьяны, жившей на северо-востоке Эфиопии 4,4 млн лет назад. Новые данные позволяют уверенно интерпретировать ардипитека как переходное звено между общим предком человека и шимпанзе (жившим около 7 млн лет назад) и австралопитеками, появившимися около 4 млн лет назад. Ардипитек жил в лесистой местности (но не в непролазном лесу), был всеядным и передвигался по ветвям на четвереньках, опираясь на ладони, а по земле — на двух ногах. Отсутствие полового диморфизма и маленькие клыки, возможно, свидетельствуют о пониженной внутригрупповой агрессии. Исследование показало, что наши предки были гораздо меньше похожи на шимпанзе, чем считалось.

Вид Ardipithecus ramidus был описан в 1994 году по нескольким зубам и фрагментам челюсти. В последующие годы коллекция костных остатков ардипитека значительно пополнилась и сейчас насчитывает 109 образцов. Самой большой удачей стала находка значительной части скелета особи женского пола, которую ученые торжественно представили журналистам под именем Арди на пресс-конференции 1 октября 2009 года.

Одиннадцать больших статей, опубликованных в спецвыпуске журнала Science, подводят итоги многолетней работы большого международного исследовательского коллектива. Публикация этих статей и их главная героиня — Арди — широко разрекламированы в СМИ. И это отнюдь не пустая шумиха, потому что изучение костей ардипитека действительно позволило гораздо подробнее и точнее реконструировать ранние этапы эволюции гоминин.

Как и предполагалось ранее на основе изучения первых фрагментарных находок, A. ramidus является переходным звеном между общим предком человека и шимпанзе (к этому предку, по-видимому, были близки оррорин и сахелантроп) и более поздними представителями гоминин — австралопитеками, от которых, в свою очередь, произошли первые люди (Homo).

До сих пор самым древним из детально изученных видов гоминин оставался афарский австралопитек (около 3,0–3,7 млн лет назад) (см.: Дональд Джохансон, Мэйтленд Иди. «Люси: истоки рода человеческого»; «Дочка Люси» ходила как человек, а лазила по деревьям и думала как обезьяна, «Элементы», 26.09.2006). Все более древние виды, известные науке (в порядке возрастания древности: Australopithecus anamensis, Ardipithecus ramidus, Ardipithecus kadabba, Orrorin tugenensis, Sahelanthropus chadensis), были изучены на основе фрагментарного материала. Соответственно, наши знания об их строении, образе жизни и эволюции тоже оставались фрагментарными и неточными. И вот теперь почетное звание «самой древней из хорошо изученных гоминин» торжественно перешло от Люси к Арди.

1. Датировка и особенности захоронения. Кости A. ramidus происходят из одного слоя осадочных отложений толщиной около 3 м, заключенного между двумя вулканическими прослоями. Возраст этих прослоев был надежно установлен при помощи аргон-аргонового метода и оказался одинаковым (в пределах погрешности измерений) — 4,4 млн лет. Это значит, что костеносный слой образовался (в результате наводнений) сравнительно быстро — максимум за 100 000 лет, но вероятнее всего — за несколько тысячелетий или даже столетий.

Осадочная толща, содержащая кости ардипитеков, заключена между двумя вулканическими прослоями, которые поддаются радиометрическому датированию (обозначены желтыми и синими точками). Фото из статьи White et al. Ardipithecus ramidus and the Paleobiology of Early Hominids
Осадочная толща, содержащая кости ардипитеков, заключена между двумя вулканическими прослоями, которые поддаются радиометрическому датированию (обозначены желтыми и синими точками). Фото из статьи White et al. Ardipithecus ramidus and the Paleobiology of Early Hominids (полный текст — PDF, 2,62 Мб)

Раскопки были начаты в 1981 году. К настоящему времени добыто более 140 000 образцов костей позвоночных, из которых 6000 поддаются определению до семейства. Среди них — 109 образцов A. ramidus, принадлежавших как минимум 36 индивидуумам. Фрагменты скелета Арди были рассеяны по площади около 3 кв. м. Кости были необычайно хрупкими, поэтому извлечь их из породы стоило немалых трудов. Причина смерти Арди не установлена. Она не была съедена хищниками, но ее останки, судя по всему, были основательно растоптаны крупными травоядными. Особенно досталось черепу, который был раскрошен на множество фрагментов, рассеянных по значительной площади.

2. Окружающая среда. Вместе с костями A. ramidus найдены остатки разнообразных животных и растений. Среди растений преобладают лесные, среди животных — питающиеся листьями или плодами деревьев (а не травой). Судя по этим находкам, ардипитек жил не в саванне, а в лесистой местности, где участки густого леса чередовались с более разреженными. Соотношение изотопов углерода 12C и 13C в зубной эмали пяти особей A. ramidus свидетельствует о том, что ардипитеки питались в основном дарами леса, а не саванны (для трав саванны характерно пониженное содержание изотопа 13C, см.: Isotopic signature). Этим ардипитеки резко отличаются от своих потомков — австралопитеков, которые получали от 30 до 80% углерода из экосистем открытых пространств (ардипитеки — от 10 до 25%). Однако ардипитеки всё! -таки не были чисто лесными жителями, как шимпанзе, пища которых имеет лесное происхождение почти на 100%.

Тот факт, что ардипитеки жили в лесу, противоречит гипотезе, согласно которой ранние этапы эволюции гоминин и развитие двуногого хождения были связаны с выходом наших предков из леса в саванну. Аналогичные выводы были ранее сделаны в ходе изучения оррорина и сахелантропа, которые тоже, по-видимому, ходили на двух ногах, но жили в лесистой местности.

Череп ардипитека (слева) и шимпанзе. Изображение из статьи Suwa et al. Paleobiological Implications of the Ardipithecus ramidus Dentition
Череп ардипитека (слева) и шимпанзе. Изображение из статьи Suwa et al. Paleobiological Implications of the Ardipithecus ramidus Dentition

3. Череп и зубы. Череп Арди очень похож на череп сахелантропа. В частности, для обоих видов характерен небольшой объем мозга (300–350 куб. см), смещенное вперед большое затылочное отверстие (то есть позвоночник крепился к черепу не сзади, а снизу, что указывает на двуногое хождение), а также менее развитые, чем у шимпанзе и гориллы, коренные и предкоренные зубы. По-видимому, сильно выраженный прогнатизм (выступание челюстей вперед) у современных африканских человекообразных обезьян не является примитивной чертой и развился у них уже после того, как их предки отделились от предков человека.

Зубы ардипитека — это зубы всеядного существа. Вся совокупность признаков (размер зубов, их форма, толщина эмали, характер микроскопических царапин на зубной поверхности и др.) свидетельствует о том, что ардипитеки не специализировались на какой-то одной диете — например, на фруктах, как шимпанзе, или листьях, как горилла. По-видимому, ардипитеки кормились как на деревьях, так и на земле, и их пища не была слишком жесткой.

Один из важнейших фактов, установленных исследователями, состоит в том, что у самцов A. ramidus, в отличие от современных обезьян, клыки были не крупнее, чем у самок. Самцы обезьян активно используют клыки и для устрашения соперников, и как оружие. У самых древних гоминин (Ardipithecus kadabba, Orrorin, Sahelanthropus) клыки у самцов и самок если и различались по размеру и форме, то совсем немного; в дальнейшем в «человеческой» эволюционной линии эти различия окончательно сошли на нет (произошла «феминизация клыков»), а у шимпанзе и гориллы они вторично усилились. У карликового шимпанзе (бонобо) половой диморфизм по размеру клыков меньше, чем у других современных человекообразных обезьян. Для бонобо характерен также и самый низкий уровень внутривидовой агрессии. Авторы полагают, что между размером клыков у самцов и внутривидовой агрессией может быть прямая связь. Иными словами, можно предположит! ь, что уменьшение клыков у наших далеких предков было связано с определенными изменениями в социальном устройстве, например с уменьшением конфликтов между самцами.

Зубы человека (слева), ардипитека (в центре) и шимпанзе (справа). Все особи — самцы. Внизу: первый моляр; цвет отражает толщину эмали: красный — толстая эмаль (около 2 мм), синий — тонкая (около 0,5 мм). Изображение из статьи Suwa et al. Paleobiological Implications of the Ardipithecus ramidus Dentition
Зубы человека (слева), ардипитека (в центре) и шимпанзе (справа). Все особи — самцы. Внизу: первый моляр; цвет отражает толщину эмали: красный — толстая эмаль (около 2 мм), синий — тонкая (около 0,5 мм). Изображение из статьи Suwa et al. Paleobiological Implications of the Ardipithecus ramidus Dentition

4. Размер тела. Рост Арди составлял примерно 120 см, вес — около 50 кг. Самцы и самки ардипитеков почти не отличались друг от друга по размеру. Крайне слабый половой диморфизм по размеру тела характерен и для современных шимпанзе и бонобо, с их сравнительно равноправными отношениями между полами. У горилл, напротив, диморфизм выражен очень сильно, что обычно связывают с полигамией и гаремной системой (см.: У парантропов были гаремы, «Элементы», 04.12.2007). У потомков ардипитеков — австралопитеков — половой диморфизм усилился, хотя это не обязательно было связано с доминированием самцов над самками и установлением гаремной системы. Авторы допускают, что самцы могли подрасти, а самки — измельчать в связи с выходом в саванну, где самцам пришлось взять на себя защиту группы от хищников, а самки, может быть, научились лучше ко! оперироваться между собой, что сделало физическую мощь менее важной для них.

5. Посткраниальный скелет. Арди передвигалась по земле на двух ногах, хотя и менее уверенно, чем Люси и ее родня — австралопитеки. При этом у Арди сохранились многие специфические адаптации для эффективного лазанья по деревьям. В соответствии с этим в строении таза и ног Арди наблюдается сочетание примитивных («обезьяньих», ориентированных на лазанье) и продвинутых («человеческих», ориентированных на ходьбу) признаков.

Строение таза, слева направо: человек, Люси, Арди, шимпанзе. Таз Арди имеет промежуточное строение между шимпанзе и австралопитеком. Из статьи Lovejoy et al. The Pelvis and Femur of Ardipithecus ramidus: The Emergence of Upright Walking
Строение таза, слева направо: человек, Люси, Арди, шимпанзе. Таз Арди имеет промежуточное строение между шимпанзе и австралопитеком. Из статьи Lovejoy et al. The Pelvis and Femur of Ardipithecus ramidus: The Emergence of Upright Walking

Кисти рук Арди сохранились исключительно хорошо (в отличие от рук Люси). Их изучение позволило сделать важные эволюционные выводы. До сих пор было принято считать, что предки человека, подобно шимпанзе и гориллам, ходили, опираясь на костяшки пальцев рук. Этот своеобразный способ передвижения характерен только для африканских человекообразных обезьян; прочие обезьяны при ходьбе опираются на ладонь. Однако кисти рук Арди лишены специфических черт, связанных с «костяшкохождением» (knuckle-walking). Кисть ардипитека в целом более гибкая и подвижная, чем у шимпанзе и гориллы, и по целому ряду признаков сходна с человеческой. Теперь ясно, что эти признаки являются «примитивными», исходными для гоминин (и, по-видимому, для общего предка человека и шимпанзе). Строение кисти, характерное для шимпанзе и горилл (которое, между прочим, не позволяет им так ловко манипулиров! ать предметами, как это делаем мы), напротив, является продвинутым и специализированным. Сильные, цепкие руки шимпанзе и горилл позволяют этим массивным животным эффективно передвигаться по деревьям, но плохо приспособлены для тонких манипуляций. Руки ардипитека позволяли ему ходить по ветвям, опираясь на ладони, и лучше подходили для орудийной деятельности. Поэтому в ходе дальнейшей эволюции нашим предкам пришлось не так уж сильно «переделывать» свои руки.

Ступни современных человекообразных обезьян специализированы для эффективного лазанья и хватания за ветки, они очень гибкие и плохо приспособлены для ходьбы по земле. Слева вверху: шимпанзе лезет на дерево; справа вверху: ступня шимпанзе и человека. У ардипитека в строении ступни (внизу) наблюдается мозаика признаков, свидетельствующих о сохранении способности хвататься за ветки (противопоставленный большой палец) и одновременно — об эффективном двуногом хождении (более жесткий, чем у человекообразных обезьян, свод стопы). Потомки ардипитеков — австралопитеки — утратили способность хвататься ногами за ветки и приобрели почти совсем человеческое строение стопы. Изображение из статьи Lovejoy et al. Combining Prehension and Propulsion: The Foot of Ardipithecus ramidus
Ступни современных человекообразных обезьян специализированы для эффективного лазанья и хватания за ветки, они очень гибкие и плохо приспособлены для ходьбы по земле. Слева вверху: шимпанзе лезет на дерево; справа вверху: ступня шимпанзе и человека. У ардипитека в строении ступни (внизу) наблюдается мозаика признаков, свидетельствующих о сохранении способности хвататься за ветки (противопоставленный большой палец) и одновременно — об эффективном двуногом хождении (более жесткий, чем у человекообразных обезьян, свод стопы). Потомки ардипитеков — австралопитеки — утратили способность хвататься ногами за ветки и приобрели почти совсем человеческое строение стопы. Изображение из статьи Lovejoy et al. Combining Prehension and Propulsion: The Foot of Ardipithecus ramidus

Ардипитек преподнес антропологам немало сюрпризов. По признанию авторов, такую мозаику примитивных и продвинутых черт, которая обнаружилась у ардипитека, никто не смог бы предсказать, не имея в руках реального палеоантропологического материала. Например, никому и в голову не приходило, что наши предки сначала приспособились ходить на двух ногах за счет преобразований таза, и лишь после отказались от противопоставленного большого пальца и хватающей функции ступней.

Исследование показало, что некоторые популярные гипотезы о путях и механизмах эволюции гоминин нуждаются в пересмотре. Многие признаки, характерные для современных человекообразных обезьян, оказались не примитивными (как считалось), а продвинутыми, специфическими чертами шимпанзе и гориллы, связанными с глубокой специализацией к лазанью по деревьям, повисанию на ветвях, «костяшкохождению», специфической диете. Этих признаков не было у наших с ними общих предков. Те обезьяны, от которых произошел человек, были не очень похожи на нынешних.

Скорее всего, это касается не только физического строения, но и поведения наших предков. Возможно, мышление и социальные отношения у шимпанзе — не такая уж хорошая модель для реконструкции мышления и социальных отношений у наших далеких предков. В заключительной статье специального выпуска Science Оуэн Лавджой призывает отказаться от привычных представлений, согласно которым австралопитеки были чем-то вроде шимпанзе, научившихся ходить прямо. Лавджой подчеркивает, что в действительности шимпанзе и гориллы — крайне своеобразные, специализированные, реликтовые приматы, укрывшиеся в непролазных тропических лесах и только потому и дожившие до наших дней. На основе новых фактов Лавджой разработал оригинальную и весьма интересную модель ранней эволюции гоминин, о которой мы расскажем в отдельной заметке.

Источник: Ardipithecus ramidus (специальный выпуск журнала Science от 02.10.2009).

См. также:
Происхождение и эволюция человека.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

06.10 Амёбы-мутанты не позволяют себя обманывать

Любой социальной системе, основанной на кооперации и альтруизме, приходится защищаться от нахлебников и обманщиков. Эксперименты с амёбами Dictyostelium, у которых социальный паразитизм широко распространен, показали, что способность защищаться от нахлебников может развиться очень быстро в результате случайных мутаций и отбора, осуществляемого самими же нахлебниками.

05.10 Предки птиц, возможно, были четырехкрылыми

В юрских отложениях провинции Ляонин (Северо-Восточный Китай) найден хорошо сохранившийся экземпляр оперенного динозавра Anchiornis huxleyi, жившего на несколько миллионов лет раньше археоптерикса. Находка показала, что предки птиц, по-видимому, изначально имели крупные контурные перья, пригодные для полета, не только на передних, но и на задних конечностях.

02.10 Энергию из градиента солености воды можно получать с помощью конденсатора

Существующие способы получения энергии из градиента солености воды, основанные на контакте воды со специальными мембранами, не нашли повсеместного применения из-за высокой стоимости мембран и короткого срока их эксплуатации. Итальянский физик Дориано Броджоли предложил совершенно новый и относительно дешевый метод, использующий ионистор — конденсатор очень большой емкости.

01.10 Планктонные водоросли, как и бактерии, обитают везде, где есть подходящие условия

«Всё есть везде, но среда отбирает» — это правило, хорошо известное микробиологам, в значительной мере справедливо и по отношению к морским планктонным водорослям. К такому выводу пришли недавно исследователи на основе сравнительного анализа видового состава диатомовых водорослей из разных районов Мирового океана за последние 1,5 миллиона лет.

30.09 Закон необратимости эволюции объяснен на молекулярном уровне

Глюкокортикоидный рецептор — белок, управляющий реакцией клеток на «гормон стресса» кортизол, — приобрел свою нынешнюю функцию 400 млн лет назад в результате обратимой замены двух ключевых аминокислот. Однако в ходе последующей эволюции в нем накопилось множество дополнительных мутаций, которые немного улучшили выполнение новой функции, но полностью лишили белок возможности вернуться к исходному состоянию.

29.09 Выращены углеродные нанотрубки рекордной длины – 18,5 см

Группе китайских ученых, благодаря улучшенной ими технологии химического осаждения из газовой фазы, удалось добиться контролируемого роста сверхдлинных углеродных нанотрубок (со скоростью 40 мкм/с). Полученные нанотрубки обладают рекордной на данный момент длиной — 18,5 сантиметров, причем их электрические характеристики неизменны вдоль всей этой длины.

28.09 Возбудитель малярии приобрел устойчивость к хлорохину благодаря мутации в транспортном белке

С 1960-х годов по всему миру распространились штаммы малярийного плазмодия, устойчивые к прежде эффективному лекарству от малярии — хлорохину. Устойчивость обеспечивается несколькими мутациями в транспортном белке PfCRT. Австралийские исследователи экспериментально показали, что мутации придали этому белку способность транспортировать хлорохин через клеточную мембрану.

25.09 Сложность организма связана обратной зависимостью с содержанием тирозина в белках

Усложнение организмов в ходе эволюции сопровождалось ростом разнообразия тирозин-киназ — регуляторных белков, фосфорилирующих остатки тирозина в других белках и управляющих их работой. Канадские биологи обнаружили, что чем сложнее устроен организм, тем реже встречается тирозин в его белках. По-видимому, так естественный отбор избавлялся от «случайного шума» в межбелковых взаимодействиях.

23.09 Экспериментально доказано, что разнообразие растительных сообществ поддерживается расхождением видов по разным нишам

Путем кропотливых экспериментов с искусственно сформированными сообществами растений-однолетников ученым впервые удалось получить прямые доказательства того, что расхождение разных видов растений по разным экологическим нишам — это реально действующий механизм поддержания высокого видового разнообразия сообществ.
В избранное