"ПИТЕК" - ОБЕЗЬЯНА, "ГОМО" - ЧЕЛОВЕК
Занимаясь с 1976 года поисками останков медведей, испанский палеонтолог Тринидад Торрес неожиданно наткнулся на кости древних человекоподобных существ. Они были погребены на восемнадцатиметровой глубине в горах Сьерра де Атапуэрка в пещере, где сложились благоприятные условия для их сохранения. Испанцы уже собрали 86 костей и зубов (а с фрагментами - 1600 окаменелостей), принадлежавших шести молодым особям. Возраст останков примерно 780000 лет - самый древний из всего найденного палеоантропологами в Европе.
В 1997 году об открытии испанцев сообщил американский журнал "Сайнс". Особое внимание привлекло описание лицевой части черепа мальчика примерно одиннадцати лет. Вместо выпуклой формы, характерной для дальних предков человека, эта часть головы такая же плоская, как у современных нам людей. И если бы сегодня мальчик тех далеких времен появился на улице города, то, несмотря на сотни тысяч лет, отделяющих время его жизни от нас, никто бы не заметил в лице ребенка чего-то необычного, хотя его нижняя челюсть и несколько тяжеловата, и резче выступают надбровные дуги. То же можно сказать и о строении всех исследованных черепов, обнаруженных в пещере.
Испанские исследователи видят в своей находке представителей еще не известной науке разновидности предшественников Homo sapiens. Они дали ему имя Ноmо antecessor - "Человек, который идет вперед", подчеркивая этим, что он предшественник всех европейцев. Вот перечень выявленных особенностей "антесессора".
Примитивное строение зубного аппарата, сильно изогнутые надбровные дуги и особенности строения корней боковых зубов - этим испанская находка схожа с Homo ergaster, который жил 1,6 миллиона лет назад в Восточной Африке. С другой стороны, плоским лицом, опущенными вниз костями щек и выдающимся вперед носом "антесессор", несомненно, напоминает в анатомическом смысле сегодняшнего жителя Европы.
Такая смесь "старых" и "новых" черт, считают испанские ученые, не встречается у других известных форм доисторического человека. Более того, исследователи думают, что найденный ими новый вид предка человека обязывает пересмотреть важную главу в истории человеческого рода - выход людей из Африки и заселение ими Европы.
И еще одно любопытное обстоятельство. Хотя время существования Ноmо antecessor отстоит от нас на 780000 лет, его челюсть очень похожа на челюсть гейдельбергского человека, жившего примерно на 200000 лет позже. До недавнего времени многие именно его считали самым древним европейцем. Правда, другие исследователи настаивали на ином сценарии развития: из Африки вышли представители более ранней формы двуногих существ, нежели гейдельбергский человек, и стали непосредственными предшественниками первых европейцев, а гейдельбергский человек оказался всего лишь тупиковой ветвью.
"Раньше все казалось достаточно простым в нашей эволюции, - заявил недавно один из американских палеоантропологов. - Шаг за шагом процесс развития гоминидов из обезьяноподобных, наших предков, постепенно делает людей все более похожими на современных". Но, как выясняется, становление человека - отнюдь не прямая дорога, да еще с гладкой мостовой. "Человеческая эволюция была процессом с некоторыми прорывами, мутациями различных региональных видов. Этих прорывов мы еще недавно, словно слепые, не хотели видеть и говорить о них, - продолжает ученый. - Развитие человека в более поздние отрезки его истории также представляется более запутанным, чем считалось раньше".
Иллюстрацией к сказанному может служить новая интерпретация Homo erectus - "Человека выпрямленного". Долгое время считалось, что он прямой потомок африканского Homo habilis - "Человека умелого" и непосредственный предшественник Homo sapiens. Однако окаменелости, найденные у озера Туркана в Кении, доказывают, что африканские корни Homo erectus по меньшей мере на 1,9 миллиона лет должны быть отодвинуты назад. Выяснилось, что он только спустя миллион лет покинул свою восточноафриканскую родину и распространился в Европе и юго-восточной Азии.
Когда в 1891 году голландский врач Э. Дюбуа на острове Ява впервые открыл окаменелости человекоподобного существа, названного Homo erectus, он посчитал, что человек произошел в Азии, и палеоантропологи с ним согласились. Но позже останки "Человека выпрямленного" были найдены и в Китае, и на Ближнем Востоке, и в Европе. Но тогда существовали трудности с определением возраста окаменелостей, а потому не было возможности точно вычислить время его расселения.
Многие ученые тогда же решили, что Homo erectus надо лишить его центрального места в линии развития, ведущей к человеку, а кое-кто просто посчитал его восточноазиатской боковой ветвью. Лишь точные датировки находок смогли доказать, что эта форма гоминидов простилась со своей африканской родиной гораздо раньше, чем считалось, и взяла курс на Азию.
С другой стороны, яванский Homo erectus вымер не 250000 лет назад, как утверждали первые датировки, а всего 40000 лет назад. Это стало известно благодаря работам американского исследователя К. Свишера, который в 1996 году более совершенными методами определил возраст яванских захоронений: между 53000 и 27000 годами. Это означает, что Homo erectus жил еще на Яве, когда последние волны переселенцев, людей вида Homo sapiens, внешне уже похожих на нас, пришли из Африки в Азию.
Одновременное существование разных форм предшественников Homo sapiens тем не менее не зачеркивает гипотезу о том, что "Человек современный" развился в Африке.
Испанские исследователи, с рассказа о недавних находках которых начинается эта статья, предполагают, что их Homo antecessor произошел в Африке от Homo ergaster примерно 1,6 миллиона лет назад, и один миллион лет назад несколько групп "эргастеров" перебрались в Европу. По испанскому сценарию, они развились позже в гейдельбергских людей, а затем в неандертальцев. Оставшиеся же в Африке, став людьми с современной анатомией, покинули свою родину только 100000 лет назад.
НА КУСТЕ РАЗВИТИЯ - МНОГО ВЕТВЕЙ
Пестрая толпа разных предшественников человека населяла в прошедшие четыре-пять миллионов лет африканский континент. Только здесь они получили возможность выдвинуться из мира животных.
Высокую научную ценность получили обнаруженные в 1974 году английским палеонтологом Лики останки Australopithecus afarensis - "Южной обезьяны из Афара" (Восточная Африка). Останки - женского пола, отчего они получили собственное имя "Люси". Она умерла 3,7 миллиона лет назад и считалась антропологами самым древним нашим предком на древе эволюции.
Два десятилетия спустя, летом 1995 года, "Люси" лишилась звания чемпиона по возрасту. На берегу озера Туркана, в той же Восточной Африке, был найден Australopithecus anamensis - "Южная обезьяна с озера". Возраст останков - от 3,9 до 4,2 миллиона лет. Это существо было прямоходящим и по своему строению находится на прямой линии общего развития гоминидов - далеких предков человека, но также и человекообразных обезьян.
Годом раньше, в 1994 году, в Эфиопии был открыт Ardipithecus ramidus - "Стоящая на корне наземная обезьяна" (то есть - стоящая у истоков). Ее возраст оценили в 4,4 миллиона лет, но посчитали, что она относится к вымершей ветви, отошедшей от прямой линии развития наших предков. Этот старейший (из ныне известных) предшественник, ходящий по земле на двух ногах, вероятно, очень близок к общему корню человека и человекообразной обезьяны.
Новое волнение среди палеоантропологов вызвали в 1995 году раскопки французских исследователей в Чаде - примерно в 2500 километрах западнее мест, где были сделаны все предыдущие находки в Восточной Африке. Новый вид получил имя Australopithecus bahrelgazali - "Южная обезьяна с реки Газелей".
Как из потомков Australopithecus anamensis и "Люси" позже развились другие формы предчеловека - вопрос, вызывающий большой спор. Уже теперь известно множество линий, а палеонтологи находят все новые. Известный немецкий специалист в этой области Ф. Шренк проповедует такую мысль: существовавший от 2,5 до 1,9 миллиона лет назад Homo rudolfensis, нижнюю челюсть которого его группа нашла в 1991 году около озера Малави, занимает центральное место в линии становления человека. Вместе с этим старейшим представителем рода "Человек" его единоплеменники из Восточной Африки могут быть отнесены к первым в истории людям. Возможно, ближайшие потомки Homo rudolfensis начали примерно 2 миллиона лет назад цепочку переселений из Африки. Возможно, и переселенцами на Яву могли быть потомки рода Homo rudolfensis, и тогда становится ясно, что это существо появилось в Азии около 1,8 миллиона лет назад. (Предлагаемое на цветной вкладке древо эволюции гоминидов не включает последних открытий, согласно которым, например, Homo erectus покинул Африку примерно миллион лет назад и произошел от Homo ergaster.)
Итак, продвигаясь по древу эволюции от древних времен, мы подошли к периоду, близкому к появлению непосредственных предков человека, - к появлению Homo sapiens. Однако и при рассмотрении наших ближайших предков среди ученых идет спор. Самое близкое по времени к "Человеку разумному" существо - неандерталец. Что же он такое в системе развития гоминидов?
ПОРТРЕТЫ, НАРИСОВАННЫЕ ГЕНЕТИКАМИ
Некоторые антропологи уже многие годы стараются стереть границы между нашими далекими предками - Homo sapiens и неандерталь цами. Они не хотят отказываться от мысли, что последние находятся в ближайшем родстве с человеком, почти двоюродные братья. Как и Homo sapiens, они создавали прекрасные инструменты, оружие, строили жилища. Они заботились о раненых и хоронили своих единоплеменников в могилах. Известно, что археологи нашли в одном из таких захоронений засохшие цветы - последняя дань покойному от оставшихся жить. Как можно лишить этих, видимо, способных глубоко чувствовать существ даже отдаленного родства с человеком, - спрашивают озадаченные ученые.
Однако недавно проведенный сравнительный генный анализ, по всей видимости, окончательно развенчал неандертальца, убедительно доказав, что он всего лишь прапраправнук общего с человеком предка, а примерно 600000 лет назад ветвь неандертальцев отделилась от ствола, по которому шло развитие Homo sapiens. Доказательством тому служит находка общего предка человека и неандертальца: кости его пролежали в одной из испанских пещер 780000 лет - именно о нем речь шла в начале статьи.
"Он был близок к нам" - девиз Музея неандертальца, открытого в 1996 году близ немецкого города Дюссельдорфа. Сторонники нашего родства с неандертальцем поднимают вопрос: насколько точны генетические анализы? Между тем авторитет мюнхенских ученых - доктора Матиаса Крингса и профессора Сванте Пээбо, взявшихся за сравнительный анализ двух ДНК, и скрупулезность их исследований не подлежат сомнению. Со стороны молекулярных биологов и генетиков работы мюнхенской группы не вызвали ни малейшего возражения.
Теперь коротко о том, как проводили генетический анализ.
Добыть наследственный материал из костей, пролежавших в земле десятки тысяч лет, - работа нелегкая. После смерти живого существа его ДНК со временем распадается на все более мелкие части. "Чтобы иметь шансы добыть нужный генетический материал, надо располагать неповрежденными массивными костями, сохранившимися в холоде", - пояснил один из ученых.
С этой точки зрения находка останков неандертальца в каменоломне Неандерталя в 1856 году была счастливой для науки. Они лежали в маленькой пещере замурованные слоем извести, способной сохранить кости от разрушительных веществ и бактерий, да и температура в пещере была довольно низкой. Тогда же, в прошлом веке, найденные кости покрыли консервирующим лаком. И еще одно существенное обстоятельство. Левая рука неандертальца, по-видимому, еще в его молодые годы была сломана и оставалась неподвижной, так что всю тяжелую работу он делал только правой рукой. А следовательно, костная ткань правой руки стала прочнее, и клетки, лежащие внутри кости, сохранились лучше.
Именно поэтому из 300 останков неандертальцев, найденных в Европе и в Передней Азии, для выделения ДНК были выбраны именно кости, обнаруженные в 1856 году. Работы возглавил доктор Ральф Шмитц. С ним вместе работали специалисты судебной медицины, патологоанатомы, палеохронологи, антропологи и, разумеется, генетики.
Летом 1996 года препаратор Хайке Крайницки взяла в руки пилу, чтобы отрезать от бесценной кости маленькие образцы для исследований. "У нас в этот момент было чувство, словно мы вырезаем кусок из портрета Моны Лизы", - вспоминал позже доктор Шмитц. В течение двух дней ювелирной работы было вырезано из плечевой кости, локтя, бедра и ребра восемь полушайб весом от 0,8 до 3,5 грамма. Семь из них получил патолог и исследователь предыстории человека профессор Геттингенского университета Михаэль Шульц. На основе строения костной ткани, исследуемой под микроскопом, профессор рассчитывал узнать, испытывал ли неандерталец недостаток витамина С, в каком возрасте он сломал свою левую руку, хорошо ли питался, часто ли выпадали периоды голода? Ответы на вопросы дадут ученому возможность составить индивидуальную биографию ископаемого существа и сравнить ее с такими же данными, которые будут получены от других современников неандертальцев и от наших предков, живших в одно время с неандертальцами. Возможно, такие сопоставления помогут выяснить, почему неандертальцы вымерли.
Согласно ныне существующей точке зрения, они погибли из-за слабой иммунной системы: неандертальцы легко заболевали, и смертность детей у них была очень высока. Кроме того, они были оптимально приспособлены к суровому времени ледникового периода. Мощные костяки и мускулатура требовали большого содержания в пище мяса и жиров, в то время как более изящно сложенные люди - Homo sapiens - обходились меньшим количеством пищи и были более склонны к странствиям. В межледниковые, теплые, периоды первобытные люди составили серьезную конкуренцию неандертальцам в добывании пропитания.
Очень важный и интересный вопрос: были ли дети от смешанных браков неандертальцев и Homo sapiens? Ведь анатомические следы участия в этом неандертальцев могли со временем исчезнуть. Разрешению загадки был посвящен восьмой образец пробы, кусочек из плечевой кости правой руки. Его получил палеогенетик из Мюнхенского университета Матиас Крингс. Для опытов понадобилось всего 0,4 грамма костной ткани.
С помощью растворителей и центрифугирования ученый выделил крохотные количества наследственного вещества. Предметом исследования стали обрывки ДНК из митохондрий - энергетических центров клетки. Основанием для выбора именно этих частиц послужило то обстоятельство, что в каждой клетке находятся тысячи митохондрий (а ядро клетки содержит всего одну ДНК). Благодаря этому возрастала вероятность найти хотя бы часть материала наследственности. Крингсу повезло: в его распоряжении оказалось несколько дюжин молекул, представляющих обрывки ДНК.
Их хватило ученому, потому что он мог прибегнуть к способу, освоенному в последнее время генетиками, к цепной реакции полимеразы. Таким образом он размножил обрывки молекул, добытые им из костей неандертальца, до количества, потребного для надежного анализа.
Затем он определил комбинацию четырех нуклеотидов - А, Г, Ц и Т, из которых состоит наследственное вещество лю2бого живого существа. Поскольку последовательность этих четырех генетических "букв" в процессе эволюции из-за случайных мутаций меняется, то можно установить, насколько близко или далеко родство тех либо иных живых существ. Чем больше отличается одна от другой последовательность "букв" в ДНК двух организмов, тем дальше на дереве эволюции стоит их общий предок.
Крингс исследовал тот участок ДНК-митохондрий, в котором насчитывалось 379 нуклеотидов, что составляло 0,00001 процента ДНК, этого носителя наследственности человека. Он сравнил эту последовательность нуклеотидов с той, что встречается у тысяч современных нам людей. Результат был сенсационным.
Все ныне живущие люди, откуда бы они ни происходили - из Африки, Европы, Америки или Австралии, отличаются друг от друга в среднем на восемь нуклеотидов. Отрезок ДНК неандертальца отличается от ДНК нынешнего человека на 27, а ДНК шимпанзе - на 55 нуклеотидов. Таким образом, наш ископаемый дальний "родственник" находится где-то в середине между шимпанзе и человеком.
Современная наука считает, что линии развития шимпанзе и человека разделились примерно 4 или 5 миллионов лет назад. Результат, полученный Крингсом, однако, не означает, что ветвь неандертальцев отошла от ствола эволюции человека как раз посередине, то есть 2-2,5 миллиона лет назад. "Нужно ввести ряд поправок, - считает ученый, - поскольку ДНК с разной скоростью подвергаются мутации; возможны случаи, когда изменения происходят за один раз, но затрагивают сразу несколько нуклеотидов". Это позволило ученым предположить, что общий предок человека и неандертальца жил примерно 550000-690000 лет назад.
Для большей уверенности в своих результатах доктор Матиас Крингс и профессор Сванте Пээбо отправили кусочек костной пробы в независимую лабораторию Пенсильванского университета. Когда там подтвердили правильность выводов немецких ученых, открылась дорога к научной публикации.
Проблема скрещивания предшественников человека и неандертальцев пока остается открытой. "Расхождение в 27 нуклеотидов еще не говорит о том, что эти пары в принципе не могли бы иметь детей, - заключает Крингс. - Однако с большой вероятностью можно сказать, что неандертальцы не повлияли на набор генов человека".
После того, как 600000 лет назад линия неандертальца отделилась от ствола, что вел к Homo sapiens, возможно, среди последующих поколений были и рожденные от смешанных браков. Но, поскольку ископаемые кости человеческой линии очень редки, случай пока не доставил науке возможность найти останки таких гибридов. Вторая же гипотеза, не отрицая появления смешанного потомства, считает, что оно было бесплодным. Природа дает нам известный пример: потомство лошади и осла оказывается стерильным.
Так что же, эти новые сведения о неандертальцах ослабят интерес науки к ним? Напротив, считают немецкие ученые: интерес к древнему вымершему народу возрастет: "Поскольку неандертальцы очень мало отличались от древних людей в своем развитии, в материальной культуре, тем важнее для нас выяснить, почему они вымерли".
По материалам журналов "Bild der Wissenschaft" и "Der spiegel".
Гипотезы, предположения, факты
ПЕРВАЯ ПОПЫТКА ПРИРОДЫ
Восемь миллионов лет назад Италия наполовину была залита водами океана Тетис - предшественника Средиземного моря, только хребет Апеннин торчал из воды как вытянутая цепь островов. На них жили удивительные существа - высотой в сто десять сантиметров, покрытые шерстью и гордо ходящие на двух ногах. Эта обезьяна из эпохи миоцена - уникальное явление в истории природы Земли. Она освоила хождение по земле задолго до того, как в Африке первые гоминиды спустились с деревьев. Около мест, где теперь стоит Флоренция, прогуливалось животное, которое ныне ученые нарекли: "Ореопитекус бамболии".
Наука знает это существо с 1872 года, когда горняки из провинции Тоскана извлекли на поверхность 32 килограмма костей, как они говорили, "болотной обезьяны", обнаруженных в пластах бурого угля. Позже в этих же местах были найдены еще сотни останков, в том числе и окаменелые черепа, и отдельные части скелетов, и даже почти полный скелет.
Но только сегодня одна из исследователей испанского института близ Барселоны, М. Кольнер, сумела доказать, что эта необычная обезьяна была наделена способностью перемещаться на двух ногах, вертикально: S-образный позвоночник, форма ступни и всей ноги не оставляют в этом никакого сомнения.
С далекими предшественниками человека "Ореопитекус" не имеет в биологическом смысле ничего общего. Его зубы - острые и длинные, как у бобра, говорят о другой линии развития. Палеоантропологи признали его как "очень отдаленного троюродного брата" человека. "Это поразительно, - воскликнул палеоантропо лог из Франкфурта Е. Францен после того, как соединил вместе все известные данные о таинственном животном. - Задолго до зари становления человека природа создала прототип двуногого существа!"
Как объяснить появление такого раннего предшественника человека? И почему он не смог оставить после себя в живой природе какие-либо следы? Согласно ископаемым костям, "Ореопитекус" закончил свой путь как одна из ошибок эволюции. Он исчез с лица земли примерно 6,5 миллиона лет назад.
М. Кольнер попыталась воспроизвести обстановку, в которой обитало столь необычное существо. Ее вывод: "Оно могло жить под своеобразным стеклянным колпаком, каким оказался мир животных на острове". Это общая закономерность: на островах господствуют иные законы эволюции, нежели на континентах. На островах нет, как правило, хищников, которым нужны большие охотничьи угодья, чтобы иметь в достатке пищу (например, ни на современной Сицилии, ни на Мадагаскаре хищников нет).
Так и на Апеннинских островах, где жил "Ореопитекус", не осталось кровожадных зверей. Гористые острова превратились в рай, где всем травоядным животным хватало еды. Перестраивались и их организмы. Например, глаза, посаженные раньше по бокам головы, чтобы следить, не нападает ли кто сзади, теперь смотрели вперед. А слоны там утратили устрашающие размеры, да и зеленой пищи для гиганта было недостаточно. На Сицилии нашли костяк слона миоценовых времен. Его высота равна одному метру. А вот кости зайца той поры показывают, что он был крупнее нынешних и очень жирный.
В этом мире, схожем с лабораторной ретортой, природа могла дать возможность естественному отбору опробовать различные варианты. Так появились и прямоходящие обезьяны. Преимущества получали те, у которых ноги были длиннее, а ступни способствовали долгому стоянию, пока животное объедало кустарник. Подошвы их ног напоминали тарелки, а пальцы были широко раздвинуты - надежная опора. Острые зубы также были нужны - они помогали разгрызать жесткие панцири крабов, обитавших в прибрежной зоне.
Только с интеллектом у новых животных было плохо: голова маленькая, мозг, по нашим меркам, как у двухлетнего ребенка. Однако современные ученые считают, что со временем свободные руки животного могли бы найти себе применение - делать инструменты, использовать их в работе, что отразилось бы и на размерах мозга. "Ореопитекус" имел все условия для того, чтобы выйти на дорогу к человеческому существованию. Так, во всяком случае, считает палеоантрополог из Франкфурта Е. Францен. Но этого не произошло. Океан Тетис отступил, и остров превратился в часть материка. Медведи и саблезубые тигры быстро опустошили райские места. Прямоходящая обезьяна, карликовые слоны и другая живность были быстро истреблены. Животные, населявшие рай, не выработали инстинктов самосохранения.
