Подтверждена идея, что люди произошли от предков, ходивших на костяшках пальцев

Фото из открытых источников

Человек — единственный примат, который постоянно ходит прямо, — адаптация, которая освободила наши руки для более ловкого изготовления инструментов, переноски пищи и выполнения других задач, требующих высокой точности движений. В восьми маленьких костях запястья скрыт анатомический намек на происхождение этого дара хватания.

В опубликованном в журнале Proceedings of the Royal Society B исследовании представлен наиболее полный на сегодняшний день анализ костей запястья приматов, который показал, что наши запястья больше похожи на запястья горилл и шимпанзе, чем на запястья любой другой группы приматов — сходство, которое авторы связывают с возможным ходьбой на костяшках пальцев в прошлом, что является ведущей гипотезой о том, как двигались наши предки до того, как стали ходить прямо на двух ногах. Исследование также показало, что костные структуры, связанные со сложным использованием орудий труда, появились на удивление поздно в эволюции человека, в течение последних нескольких сотен тысяч лет.

Филип Рено, биолог-эмбриолог из Университета штата Пенсильвания, не участвовавший в исследовании, говорит, что масштаб новой работы «впечатляет», отмечая, что «они поднимают множество интересных вопросов, касающихся мозаики эволюции гоминидов».

Новое исследование затрагивает один из самых сложных вопросов в эволюции человека: ходили ли наши предки на костяшках пальцев до того, как у них развилась способность стоять прямо. Ученые обратились к анатомии запястья в поисках подсказок о нашем эволюционном прошлом, сравнивая наши запястья с запястьями других ныне живущих приматов, имеющих различные способы передвижения, включая ходьбу на костяшках пальцев (как у шимпанзе и горилл) и ходьбу на плоской ладони (как у капуцинов и макак).

Различие важно, потому что ходьба на костяшках пальцев и прямохождение имеют ключевую особенность: в обоих случаях запястье не согнуто назад. Ходящие на плоской ладони, напротив, при каждом шаге разгибают запястье — поза, которая потребовала бы совершенно иной структуры скелета. Но изучение запястий ископаемых гомининов на предмет признаков подобных адаптаций оказалось непростой задачей. Запястье представляет собой сложную суставную систему с восемью или девятью взаимосвязанными костями. До сих пор большинство исследований изучали только одну или две кости за раз.

Для решения этой проблемы палеоантрополог Лаура Хантер из Чикагского университета и ее коллеги использовали компьютерную томографию и трехмерное лазерное сканирование поверхности для цифровой реконструкции внешнего вида 2037 костей запястья различных ныне живущих и вымерших видов, включая обезьян и человекообразных человекообразных обезьян. Чтобы количественно оценить тонкие бороздки и выступы каждой кости, которые фиксируют механическое давление на запястье во время движения, команда затем визуализировала каждую кость в виде высокоточного цифрового трехмерного изображения. Этот метод позволил Хантер перепроверить то, что она наблюдала визуально.

Почти по всем исследованным костям человеческие запястья гораздо больше напоминали аналогичные кости африканских обезьян, передвигающихся на костяшках пальцев, чем кости любой другой группы приматов. Человеческие запястья также обладают особенностями, которые помогают стабилизировать запястья других приматов при ходьбе на костяшках пальцев, включая сращение ладьевидной и центральной костей — двух костей со стороны большого пальца.

Но люди не ходят на костяшках пальцев. «Если эти особенности сохранились в нашей родословной, то, конечно же, не потому, что мы ходим на костяшках пальцев», — отмечает Хантер. Вместо этого эволюция перепрофилировала их. Особенности, которые когда-то стабилизировали запястье у наших далеких предков во время передвижения, стали структурной основой для адаптаций, которые позволили нашим запястьям ловко манипулировать предметами.

Эта трансформация происходила постепенно на протяжении миллионов лет. Каменные орудия впервые появляются в палеонтологической летописи более 3 миллионов лет назад, изготовленные группой древних предков человека, принадлежащих к знаменитому роду гомининов Люси, австралопитеку. К 2 миллионам лет назад ранние представители нашего рода Homo уже использовали простые каменные орудия. Однако специфические особенности запястья, связанные с более сложным изготовлением орудий — набор изменений на стороне большого пальца запястья, которые считаются характерными для человека, — стали устойчивыми только у более поздних представителей рода Homo. Эти особенности присутствуют как у людей, так и у неандертальцев, что позволяет предположить, что они восходят, по крайней мере, к общим предкам двух видов гомининов, существовавшим более 550 000 лет назад.

Эволюционные выводы исследования имеют оговорку, говорит Скотт Симпсон, палеоантрополог из Университета Кейс Вестерн Резерв. Он указывает на заметное отсутствие в анализе группы: Ardipithecus ramidus, гоминина из Восточной Африки, жившего 4,4 миллиона лет назад, кости кисти которого сохранились достаточно хорошо, чтобы реконструировать его движения. Эта кисть не демонстрировала явных признаков ходьбы на костяшках пальцев, и некоторые исследователи предполагают, что прямохождение могло развиться из более обобщенного предка, полностью минуя фазу ходьбы на костяшках пальцев.

Симпсон добавляет, что сходство запястий человека и африканской обезьяны может просто отражать нашу тесную родственную связь, а не указывать на то, что наши предки когда-то передвигались так же, как современные африканские обезьяны. «Показ морфологического сходства человека с нашими ближайшими родственниками — это своего рода нулевая гипотеза, которую можно было бы ожидать», — говорит Рено. «Для того чтобы действительно выяснить, имело ли место естественное отсечение, необходимы различия».

Тем не менее, Хантер и его коллеги утверждают, что их исследование предоставляет важные данные для понимания анатомии запястья на протяжении длительного периода эволюции приматов и человека. Будущие исследования, сопоставляющие конкретные движения запястья с использованием инструментов, добавляют они, могут помочь прояснить, когда и почему возникла каждая из этих адаптаций. «Мы стали человеческой линией, — говорит Хантер, — но понимание того, с чего мы начали, — это то, что говорит о том, как мы сюда попали».