Спустя полвека после своего открытия эта знаковая окаменелость остаётся центральным элементом нашего понимания происхождения человека
Выпуск за ноябрь 2024 г.
Эволюция
Ежегодно во время палеонтологических экспедиций находят окаменелости, настолько необычные, что они переворачивают наше представление о происхождении и эволюции целой ветви древа жизни. Пятьдесят лет назад один из нас (Йохансон) сделал именно такое открытие во время экспедиции в регион Афар в Эфиопии. 24 ноября 1974 года Йохансон вместе со своим аспирантом Томом Греем искал окаменелости предков человека и, опустив взгляд на землю, заметил фрагмент локтя, по форме напоминающий человеческий. Взглянув вверх по склону, он увидел другие фрагменты костей, сверкающие на полуденном солнце. В последующие недели, месяцы и годы, когда команда экспедиции работала над извлечением и анализом всех древних костей, вымытых из склона холма, стало ясно, что Йохансон нашла замечательный частичный скелет предка человека, жившего около 3,2 миллиона лет назад. Его отнесли к новому виду австралопитеков афарских и присвоили ему номер A.L.288-1, что означает «Афарская локальность 288», — место, где была найдена она, первая окаменелость гоминида. Но большинству людей она известна просто по прозвищу Люси. С открытием Люси учёные были вынуждены пересмотреть ключевые детали истории человечества: когда и где зародилось человечество, как различные вымершие представители рода человеческого были связаны друг с другом и с нами. Сочетание обезьяньих и человеческих черт указывало на то, что её вид занимал ключевое место в генеалогическом древе: он был предком всех последующих видов людей, включая представителей нашего рода Homo.
Может показаться рискованным строить столь важный аргумент на основании одной-единственной окаменелости. Но за полвека, прошедших с момента обнаружения Люси, было найдено гораздо больше экземпляров Au. afarensis. Вместе они представляют собой исключительно подробную летопись этого древнего вида, показывая, где он обитал, как жил, чем его представители отличались друг от друга и как долго он просуществовал, прежде чем вымер.
Мы также многое узнали о предшественниках Люси и её современниках. Одним из самых захватывающих открытий в области исследований происхождения человека с момента обнаружения Люси стало то, что на протяжении большей части нашей предыстории по планете бродили несколько видов людей, или гоминидов. Один из нас (Хайле-Селассие) нашёл гоминидов, которые жили в одно и то же время и в одном и том же месте с Люси. Эти представители человеческого рода сами по себе удивительны. Они также дают жизненно важную информацию для понимания эволюции видов, которые, вполне возможно, дали начало всем нам.
Чтобы понять, почему Люси оказала такое огромное влияние на палеоантропологию, нужно взглянуть на состояние науки на момент её открытия. В начале 1970-х годов считалось, что самым древним окаменелостям гоминидов около 2,5 миллионов лет и что они принадлежали виду австралопитек африканский из Южной Африки. Более молодые окаменелости относились к одной из двух групп: так называемые массивные австралопитеки с гигантскими коренными зубами и мощными челюстями, а также более изящные, или «грацильные», формы, к которым относился Homo. Хотя Au. africanus был отнесён к грацильным формам, он не был похож ни на одну из этих более поздних групп. Тем не менее, это был единственный достаточно хорошо изученный гоминид, который был достаточно древним, чтобы быть их предком. В Восточной Африке было найдено несколько фрагментов окаменелостей, которые были старше, но сохранилось недостаточно материала, чтобы понять, от каких существ они произошли. Поэтому учёные построили эволюционное древо, в котором Au. africanus был важнейшим предком Homo и более развитых форм. Но для проверки этой гипотезы о Au. africanus им нужны были более полные окаменелости возрастом более трёх миллионов лет.
Весной 1972 года Йохансон отправился в Эфиопию с французским геологом Морисом Тайебом в поисках окаменелостей гоминидов, возраст которых превышал три миллиона лет. Тайеб хотел отвезти его в регион Афар на северо-востоке Эфиопии, где он ранее видел окаменелости свиней и слонов, которые, судя по всему, относились к тому периоду, на который ориентировался Йохансон. Возможно, там же были и окаменелости гоминидов, которые ждали своего открытия. Изучив несколько мест в регионе, где были найдены окаменелости, команда остановилась на участке под названием Хадар. Хадар, изобилующий окаменелостями грызунов, слонов, носорогов, бегемотов, обезьян, лошадей, антилоп и хищников, должно быть, был богатой средой обитания миллионы лет назад, раз в нём проживало так много животных. Это место казалось многообещающим для поиска древних предков человека. Йохансон знал, что если там будут найдены окаменелости гоминидов, это может изменить наше представление о том, как появились люди.
Когда в следующем году экспедиция вернулась в Хадар, Йохансон сделал захватывающее открытие: коленный сустав возрастом 3,4 миллиона лет. Анатомические особенности колена указывали на то, что оно принадлежало гоминиду, который ходил прямо, как мы, что подтвердило догадку охотников за окаменелостями о том, что в Хадаре жили гоминиды. Йохансон предположил, что колено принадлежало австралопитеку, но без дополнительной анатомической информации он не мог определить, принадлежало ли оно австралопитеку африканскому или новому виду. Больше всего команде нужно было найти останки черепов и зубов — частей тела, которые содержат наиболее характерные признаки для определения видов ископаемых млекопитающих. Исследователи могли только надеяться, что в следующем полевом сезоне будут найдены образцы черепов и зубов.
Рекомендуемые статьи
Их мечта осуществилась в тот знаменательный день 1974 года. В окаменелости Люси сохранились фрагменты черепа и нижней челюсти с зубами, а также части руки, ноги, таза, позвоночника и рёбер — всего 47 костей, что составляет целых 40 процентов скелета одного человека. Её останки обещали раскрыть тайны человеческого прошлого.
Названная в честь песни Beatles “Lucy in the Sky with Diamonds”, которая звучала на магнитофоне в лагере, когда команда праздновала победу, Люси мгновенно стала сенсацией. Ничего подобного ей раньше не находили. Она была миниатюрной — ее бедренная кость длиной 12 дюймов указывала на то, что ее рост составлял всего три с половиной фута, а вес - от 60 до 65 фунтов. Как и многие другие животные, ранние гоминины демонстрируют состояние, называемое половым диморфизмом, при котором самцы намного крупнее самок, помимо других морфологических различий. Люси была слишком маленькой, чтобы быть самцом. А прорезавшиеся у неё зубы мудрости и отсутствие несросшихся ростковых зон на костях конечностей подтверждали, что она была взрослой особью.
Другие особенности свидетельствовали о том, как она держалась. Внимательно изучив её колено, бедро и лодыжку, а также проведя обширные биомеханические исследования, Йохансон и его коллеги пришли к выводу, что она ходила прямо — черта, которая, по мнению Чарльза Дарвина, была отличительной особенностью людей, — походкой, очень похожей на нашу. Другие учёные интерпретировали кости иначе, утверждая, что она ходила, сгибая колени и бёдра, как шимпанзе, когда они иногда передвигаются на двух ногах. Окончательное решение этого спора было принято в 1978 году, когда исследователи обнаружили поразительный след гоминидов, отпечатавшийся в вулканическом пепле возрастом 3,7 миллиона лет в местечке Лаэтоли в Танзании. Некоторые отпечатки настолько подробны, что в них видны все характеристики современного человеческого следа, оставленного на пляже. Они показали, что создатели следов в Лаэтоли ходили как мы, а не как шимпанзе. А поскольку в Лаэтоли были найдены зубы и челюсти гоминидов, похожие на те, что были найдены в Хадаре, логично было предположить, что отпечатки оставила Люси.
Такие черты, как скошенный подбородок, сильно выступающая вперёд морда, низкий и покатый лоб и очень маленький размер мозга, позволили отнести Люси к роду австралопитеков. Но некоторые особенности её анатомии указывали на то, что она могла быть более примитивной, чем другие известные виды из этой группы. Её первый нижний премоляр был овальной формы и имел один бугорок, как у обезьян. Кроме того, её нижние конечности были относительно короткими, что, возможно, является эволюционной особенностью, унаследованной от предков, которые вели более древесный образ жизни. Хотя от её черепной коробки сохранились лишь фрагменты, по ним можно предположить, что объём её мозга составлял 388 кубических сантиметров. Это очень мало по сравнению с современным человеческим мозгом, объём которого в среднем составляет 1400 кубических сантиметров, и сопоставимо с объёмом мозга современного шимпанзе. Люси подтвердила более ранние предположения о том, что прямохождение появилось раньше, чем большой мозг.
Сохранилось так много частей её скелета, что Люси стала кладезем информации. Но она всё равно была всего лишь одной особью. Для более глубокого понимания её вида нам нужно было больше образцов. С этой целью в ходе продолжающихся полевых работ в Хадаре и других местах региона было обнаружено множество дополнительных окаменелостей Au. afarensis, которые в совокупности дают подробное представление об этом предке.
В 1975 году, всего через год после того, как Люси была найдена в местонахождении Афар 288, команда Хадара обнаружила более 200 окаменелых останков гоминидов, вымытых из одного слоя породы в близлежащем местонахождении Афар 333. Образец, датируемый чуть более 3,2 миллиона лет назад, состоял из взрослых мужчин и женщин, а также фрагментов останков младенцев и подростков, предположительно представляющих по меньшей мере 17 особей, предположительно связанных между собой. Эта группа стала известна как «Первая семья».
Объединение расширенной коллекции Хадара с образцами Люси из Танзании позволило команде реконструировать череп вида гоминидов, найденного в Хадаре, и оценить таксономический статус окаменелостей и их место на генеалогическом древе человечества. В 1978 году, после тщательного сравнительного изучения всех известных на тот момент видов австралопитеков, Йохансон и его коллеги пришли к выводу, что, хотя некоторые особенности строения зубов и черепа, обнаруженные в этих останках, встречаются и у других представителей австралопитеков, общий морфологический комплекс, наблюдаемый в окаменелостях из Хадара и Летоли, был уникальным и представлял собой новый для науки вид: австралопитек афарский. Кроме того, они предположили, что Au. afarensis занимал важное место в генеалогическом древе, заменив Au. africanus в качестве последнего общего предка более поздних гоминидов, включая Homo и массивных австралопитеков.
Не все в сообществе палеоантропологов согласились с названием этого нового вида. Критики утверждали, что данные о гоминидах, живших от двух до трёх миллионов лет назад, слишком скудны, чтобы утверждать, что Au. afarensis был предком более поздних гоминидов. Открытие большего количества окаменелостей этого периода было бы крайне важно для проверки этой гипотезы.
С тех пор появились дополнительные доказательства. В 1985 году исследователи, работавшие на севере Кении, обнаружили череп крепкого австралопитека Paranthropus aethiopicus возрастом 2,5 миллиона лет. «Чёрный череп», названный так из-за цвета, напоминающего оттенок марганца, обладал мощной жевательной системой, в том числе крупными зубами для дробления и пережёвывания, как у крепкого австралопитека, которого иногда называют «Щелкунчиком». Он жил 1,8 миллиона лет назад и принадлежал к виду Paranthropus boisei. «Чёрный череп» также имел несколько общих черт с Au. afarensis, в том числе сильно выступающую нижнюю челюсть. Если рассматривать эти три вида вместе, то Au. afarensis является убедительным предком P. aethiopicus, который, в свою очередь, является предком P. boisei.
Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку
Эл. адрес
Предоставляя нам свой адрес электронной почты, вы соглашаетесь получать рассылку Today In Science, а также с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности.
Дальнейшее подтверждение гипотезы о том, что Au. afarensis дал начало более поздним австралопитекам в Восточной Африке, было получено в 1990 году, когда в долине Среднего Аваш в Эфиопии был обнаружен череп того же возраста, что и «Чёрный череп». Команда исследователей определила его как новый вид, австралопитек гархи, и заявила, что он появился в нужное время и в нужном месте, чтобы стать предком Homo. Как и у массивных австралопитеков, у этого экземпляра была впечатляющая жевательная система с большими челюстями и гребнем на макушке, который удерживал сильные жевательные мышцы. У него также была структура лица, похожая на Au. afarensis. Другие учёные предположили, что Au. garhi произошёл от Au. afarensis и развил свою мощную жевательную систему параллельно с массивными австралопитеками, но сам не дал начало более поздним видам гоминидов.
Другие находки окаменелостей подтвердили предполагаемую связь между Au. afarensis и Homo. Долгое время самые древние известные окаменелости рода Homo датировались примерно двумя миллионами лет назад, что оставляло тревожный пробел в более чем миллион лет между самым молодым Au. afarensis и самым древним Homo. В 1994 году исследователи из Хадара обнаружили нёбо возрастом 2,33 миллиона лет — кость, из которой состоит нёбо, — имевшее общие морфологические черты с Homo habilis, «ручным человеком», самым ранним известным представителем нашего рода, что сократило временной разрыв на несколько сотен тысяч лет. А в 2013 году команда, работавшая на участке к северо-востоку от Хадара под названием Леди-Герару, обнаружила левую половину нижней челюсти возрастом 2,8 миллиона лет, сочетающую в себе примитивные черты Au. afarensis и характеристики ранних Homo. Челюсть Леди-Герару стала ещё одним связующим звеном между Au. afarensis и Homo, а также укрепила морфологическую связь между ними, что помогло подтвердить гипотезу о том, что Au. afarensis является лучшим кандидатом на роль предка нашего рода.
Окаменелости человека, как правило, встречаются редко, а это значит, что наше представление о прошлом может кардинально измениться, когда появляются новые образцы. Когда Au. afarensis был назван новым видом в 1978 году, он стал самым ранним из когда-либо задокументированных предков человека, возраст которого составляет от 3,8 до 3,0 миллионов лет назад. Окаменелости, найденные в середине 1990-х годов, ещё больше расширили представление о ранних гоминидах. В 1994 году исследователи, работавшие в регионе Средний Аваш в Африканской рифтовой долине в Эфиопии, обнаружили окаменелости гоминидов, возраст которых составляет 4,4 миллиона лет. Они отнесли эти останки к новому виду Ardipithecus ramidus. В следующем году был назван ещё один новый вид на основе ископаемых находок в Канапои и заливе Аллиа в кенийском бассейне Туркана: Australopithecus anamensis, который жил с 4,3 до 3,8 миллиона лет назад. С появлением названий этих двух видов Au. afarensis утратил статус старейшего гоминида, но приобрёл собственную историю происхождения: Au. anamensis считается прямым предком Au. afarensis. Более поздние открытия в Чаде, Кении и Эфиопии отодвинули происхождение человечества на семь миллионов лет назад.
Другие ископаемые находки показали, что Au. afarensis был не единственным видом гоминидов, существовавшим во время его долгого правления, что поднимает вопрос о том, является ли Au. afarensis или один из этих других гоминидов предком Homo и Paranthropus. Эти находки не только не умаляют значимости вида Люси, но и обогащают его историю: теперь у нас есть гораздо больше фрагментов головоломки, с помощью которых можно реконструировать эволюцию линии, которая привела к нам, и факторы, которые формировали её на протяжении всего пути. Картина, которая вырисовывается в результате этой работы, гораздо сложнее — и увлекательнее, — чем та, которую традиционно представляли себе палеоантропологи.
До 1960 года исследователи происхождения человека считали, что в каждый конкретный момент времени в прошлом существовал только один вид гоминидов. Это представление основывалось на идее, что конкуренция препятствует сосуществованию родственных видов со схожими адаптациями, — принцип, известный как конкурентное исключение. Окаменелости гоминидов, казалось, подтверждали эту концепцию, пока в Кении и Танзании из одного и того же геологического слоя не были найдены окаменелости двух разных видов гоминидов. Тем не менее, не было никаких свидетельств того, что рядом с Au. afarensis жил какой-то другой вид, и поэтому его считали предком всех последующих гоминидов.
В конце концов, однако, в разных местах Восточной и Центральной Африки были найдены останки, которые можно было отнести к этому виду. В 1995 году команда под руководством палеонтолога Мишеля Брюне обнаружила частичную челюсть гоминида возрастом 3,5 миллиона лет в местечке Коро-Торо на севере Чада и отнесла её к новому виду Australopithecus bahrelghazali. Эта окаменелость была значимой не только потому, что была найдена за пределами Восточно-Африканской рифтовой долины, где были обнаружены почти все ранние гоминиды, но и потому, что она совпадала по времени с Au. afarensis. Не все согласились с тем, что челюсть была достаточно уникальной, чтобы представлять новый вид. Тем не менее, это был первый намёк на то, что Au. afarensis, возможно, не был единственным видом гоминидов около 3,5 миллионов лет назад.
Второй намёк появился в 2001 году, когда палеонтолог Мив Лики и её команда объявили об обнаружении черепа возрастом 3,5 миллиона лет в Ломекви, на северо-западе Кении, и отнесли его к новому роду и виду под названием Kenyanthropus platyops, отчасти из-за того, что они сочли характерной для него плоской формой лица. Критики также оспаривали существование этого вида, утверждая, что сильно повреждённый череп был слишком деформирован, чтобы можно было различить его истинную форму. Как бы то ни было, это было ещё одним свидетельством того, что Au. afarensis мог быть не единственным представителем своего вида — даже в Восточной Африке.
Совсем недавно Хайле-Селассие нашёл убедительные доказательства того, что у Au. afarensis были сородичи. Два десятилетия назад он отправился на поиски новых палеонтологических памятников в Африканской рифтовой долине, содержащих окаменелости гоминидов возрастом от трёх до четырёх миллионов лет. Его усилия привели к открытию впечатляющего нового памятника под названием Ворансо-Милле всего в 40 километрах к северу от Хадара. Благодаря окаменелостям, возраст которых составляет от 3,8 до 3,0 млн лет, это место стало одним из важнейших в Африке для изучения гоминидов эпохи плиоцена.
Пожалуй, самым примечательным аспектом Ворансо-Милле является разнообразие найденных там гоминидов. На этом месте были обнаружены останки как Au. anamensis (в том числе почти целый череп, который позволил нам впервые увидеть лицо этого предка), так и его потомка Au. afarensis. Здесь также были найдены останки других гоминидов. В 2012 году Хайле-Селассие и его коллеги объявили об обнаружении загадочной стопы гоминида с большим пальцем, расположенным не так, как у человека, а скорее как у обезьяны. Возраст стопы составлял 3,4 миллиона лет, и она была современницей Au. afarensis. Однако она явно принадлежала не этому виду, у которого большой палец располагался параллельно остальным, как у нас. Не имея возможности определить вид по черепу или зубам, исследователи не хотели относить эту стопу к какому-либо виду. Но это без всяких сомнений показало, что вид Люси обитал на одной территории с принципиально другим видом гоминидов.
Дальнейшие доказательства того, что Au. afarensis сосуществовал с другими гоминидами, были получены в 2015 году, когда Хайле-Селассие и его коллеги объявили об обнаружении окаменелостей верхней и нижней челюстей нового для науки вида Australopithecus deyiremeda. Этот вид, живший от 3,3 до 3,5 миллиона лет назад, сосуществовал как с Au. afarensis, так и с обладателем загадочной стопы, найденной в том же месте. Принадлежит ли эта нога Au. deyiremeda, учитывая близость находок, ещё предстоит выяснить.
Находки в Ворансо-Милле показывают, что Au. afarensis не просто жили на одном континенте или даже на одной стороне континента с другими видами гоминидов, но и практически бок о бок с ними. Возможно, они могли делать это, занимая разные экологические ниши на одной территории. Например, вид с расходящимися большими пальцами, вероятно, мог более эффективно взбираться на деревья, чем Au. afarensis, и поэтому мог сосредоточиться на древесных ресурсах, в то время как Au. afarensis предпочитал наземные.
Сравнение палеоклиматических условий в местах, где были найдены эти окаменелости, может дать дополнительные подсказки. Хадар и Ворансо-Милле похожи тем, что в них одновременно обитали Au. afarensis и другие млекопитающие, не относящиеся к гоминидам. Но только в Ворансо-Милле было более одного вида гоминидов. Почему в Ворансо-Милле было несколько видов гоминидов, а в соседнем Хадаре — нет? Одна из гипотез, которую мы проверяем, заключается в том, что в Ворансо-Милле было более разнообразное окружение, которое могло поддерживать существование нескольких видов гоминидов без существенной прямой конкуренции.
Осознав, что у Au. afarensis могло быть до трёх других современников-гоминидов, мы задались вопросом, можно ли считать его предком всех более поздних гоминидов, в том числе представителей Homo. Мы должны рассмотреть, может ли какой-либо из этих других видов быть более вероятным предком, чем Au. afarensis. На практике сложно с уверенностью соединить точки. Одна из больших проблем заключается в том, что размер выборки этих других видов слишком мал для проведения значимых сравнений. Например, исследователи утверждают, что K. platyops имел плоскую морду, как у ранних Homo, и, таким образом, может считаться предком этого рода. Но у нас есть только один череп K. platyops, и он сильно повреждён. Действительно ли у этого существа была плоская морда, или плохая сохранность черепа исказила его истинные черты? Чтобы это узнать, нам нужны хорошо сохранившиеся черепа этого вида. Более того, K. platyops отстоит от своего предполагаемого потомка, Homo rudolfensis, примерно на миллион лет, что затрудняет их связь. Если бы у нас было больше окаменелостей K. platyops из разных периодов времени, чтобы установить, как долго просуществовал этот вид, мы могли бы восполнить этот пробел, но у нас их нет.
У нас просто недостаточно информации о K. platyops или других современниках Au. afarensis, чтобы знать, какими существами они были и как они связаны с остальными представителями рода Homo. Таким образом, Au. afarensis, представленный сотнями окаменелостей многочисленных особей, молодых и взрослых, возрастом около 800 000 лет, является лучшим кандидатом на роль предка Homo и Paranthropus. По мере обнаружения дополнительных окаменелостей этих недавно идентифицированных гоминидов, возможно, один из них станет лидером. До тех пор Au. afarensis остаётся наиболее вероятным предком и одним из важнейших видов в истории эволюции человека.