Как ученые выяснили, что ели древние гоминиды

Что ели наши древние предки? Это один из центральных вопросов палеоантропологии. Если исследователи смогут понять рацион древних гоминидов, это, в свою очередь, даст представление о том, как они выглядели, где жили и как общались друг с другом. Теперь в новой работе, которая была опубликована в PNAS, ученые изложили перспективные современные методы, которые впервые позволяют собирать прямые доказательства «пищевых отпечатков» отдельных вымерших гоминидов.

Исторический диетический анализ

В прошлом исследования доходили до того, что позволяли определить типы продуктов, которые могли есть наши предки. Многое из этого было сделано путем изучения размера, формы и структуры зубов.

Зубы использовались в качестве важного доказательства для исследователей, стремящихся ответить на самые разные вопросы, например, когда современные люди отделились от неандертальцев, как выросли дети Homo naledi и даже пол и возраст жертвы древнего убийства.

Однако, когда дело доходит до диеты, простое наблюдение за самими зубами может завести слишком далеко.

«Исторически исследования размера, формы и структуры зубов были золотым стандартом для реконструкции рациона. Они сосредоточены на адаптации на уровне видов и поэтому могут устанавливать теоретические рамки для диетических возможностей в контексте конкретных эволюционных моментов», — пишут авторы в своей новой статье.

Итак, можно с некоторой долей уверенности сказать, какие виды пищи были приспособлены к употреблению в пищу, скажем, неандертальцами; но то, что поднимет это на следующий уровень, — это определение конкретных продуктов, которые отдельные неандертальцы ели в течение своей жизни. В последние годы новые методы сделали такого рода исследования реальностью.

Анализ зубного камня

Зубной камень образуется на окаменелых зубах в результате кальцификации бактерий в зубном налете — может быть, не самое приятное зрелище, но этот материал бесценен, когда дело доходит до выяснения того, что ели наши предки. Частицы пищи могут быть захвачены камнем по мере его формирования, оставляя после себя мини-ископаемую летопись растений, белков и даже древней ДНК, которую человек употребил перед смертью.

Существуют некоторые ограничения в изучении зубного камня. Часто это вещество удаляется при очистке и обработке окаменелостей. Иногда его может просто не хватить для начала. Но если палеонтологи смогут получить доступ к некоторым сохранившимся исчислениям, они могут содержать массу полезной информации — авторы статьи указывают на одно исследование особи Australopithecus sediba, у которой, по-видимому, была гораздо более разнообразная диета, чем можно предположить по месту их захоронения.

Микроизнос

Окаменелые зубы будут иметь признаки износа, которые можно использовать для экстраполяции типов пищи, которую они когда-то использовали для пережевывания. Теперь можно оценить этот износ в микроскопическом масштабе, обеспечивая беспрецедентный уровень детализации.

Микроскопические царапины на поверхности зуба постоянно добавляются и удаляются в течение жизни человека, поэтому, глядя на них, можно получить представление о том, что человек ел в течение очень короткого промежутка времени. Это может быть полезно, например, для анализа сезонных моделей питания, но также вводит ограничения. 

Авторы статьи ссылаются на нечто, называемое «эффектом Тайной вечери», который относится к идее о том, что микроследы на зубах могут рассказать ученым только о последних нескольких неделях или даже днях жизни человека.

Тем не менее, анализ микроизноса привел к некоторым важным выводам. Одно исследование показало, что Australopithecus afarensis, возможно, смог сохранить свой предпочтительный рацион по мере того, как их среда обитания и окружающая среда изменились, или, по крайней мере, мог получить доступ к очень похожим продуктам питания, поскольку их образцы микроизноса были настолько постоянными с течением времени.

Биогеохимия

Последний метод, описанный в статье, касается изучения стабильных химических изотопов, полученных из пищи и воды, в окаменелых зубах и костях. Составы таких изотопов являются надежным индикатором типов продуктов, которые человек ел, когда развивались эти ткани.

Ранний биогеохимический анализ изотопов углерода предполагал потенциал этой технологии для анализа рациона. В частности, исследователи изучили соотношение двух изотопов, углерода-13 и углерода-12 . Растения можно разделить на общие категории в соответствии с путями, которые они используют для фотосинтеза, и эти две категории существенно различаются по соотношению 13 C/ 12 C, поэтому анализ изотопов углерода, присутствующих в окаменелых костях, дает нам представление о том, сколько каждого типа растение, которое человек ел в течение своей жизни.

Совсем недавно он выявил различия в том, как неандертальцы и современные люди верхнего плейстоцена использовали свою естественную среду, и влияние, которое это оказало на европейские экосистемы.

Изменение перспективы

По словам авторов новой статьи, прогресс в этой области исследований теперь означает, что палеоантропологи должны начать задавать более конкретные вопросы, поскольку анализ питания начинает больше, чем когда-либо, раскрывать поведение и образ жизни наших предков.

«Теперь, когда у нас есть эти методы, — пишут они, — мы должны остановиться и осознать, что, возможно, мы стоим посреди смены парадигмы в палеоантропологии, поскольку мы переходим от выводов о возможностях к свидетельствам поведения».