Хождение на двух ногах является одной из ключевых черт, отличающих человека от других человекообразных обезьян. Но когда и почему наши предки перешли от образа жизни, при котором они часто проводили время на деревьях, к ходьбе, остается предметом споров.
Новые данные, полученные при изучении окаменелостей, принадлежащих двум группам предков человека — австралопитекам и ранним гоминидам, — дополняют картину. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, международная группа ученых под руководством Медицинской школы Кека Калифорнийского университета проанализировала данные об окаменелостях 7 предков человека возрастом от 1,5 до 3,7 миллиона лет.
Исследователи измерили прочность костей рук и бёдер, которые адаптируются к нагрузкам, испытываемым в течение жизни, чтобы узнать, как предки человека использовали своё тело и перемещались в окружающей среде. У животных, которые проводят много времени на деревьях, как правило, относительно крепкие кости рук, а у людей, которые ходят прямо по земле, — более крепкие кости бёдер.
Исследовательская группа обнаружила, что австралопитек, древний предок человека, живший примерно 2–4 миллиона лет назад, имел особую походку, напоминающую как современных человекообразных обезьян, так и людей. У этих особей были сильные руки, что позволяет предположить, что они проводили много времени на деревьях, а строение костей ног было более человекоподобным, что указывает на то, что они передвигались по земле как люди.
«Австралопитек сочетал силу верхних конечностей обезьяны с человеческими особенностями строения ног, что позволяет предположить наличие у него уникальной стратегии передвижения, не имеющей аналогов у современных видов», — сказал Кристиан Дж. Карлсон, ведущий автор исследования.
У ранних представителей Homo, потомков австралопитеков, живших 1,8–2,3 миллиона лет назад, были относительно крепкие кости ног и более слабые кости рук — такая структура больше похожа на строение костей современных людей. Полученные данные свидетельствуют о том, что переход от австралопитеков к Homo сопровождался серьёзными изменениями в том, как передвигались и жили предки человека.
«Мы предполагаем, что относительная сила конечностей является "пороговым признаком" — разницей, которая знаменует важный и фундаментальный сдвиг в поведении между австралопитеками и гоминидами», — сказал Карлсон.
Чтобы оценить прочность костей, исследователи провели компьютерную томографию, при которой с помощью рентгеновских лучей создается серия детальных изображений костей и их внутренней структуры. Используя эти изображения, ученые рассчитали толщину и количественно оценили структуру костных стержней, а также определили, насколько кости были устойчивы к сгибанию и скручиванию. Они сравнили прочность костей плеча, бедра и голени у каждого человека.
Австралопитек имел относительно сильные руки по сравнению с бедрами, как и современные человекообразные обезьяны. Но когда исследователи изучили его ноги, сравнив силу бедренной и большеберцовой костей, они обнаружили сходство с человеческими. Это указывает на то, что австралопитек уже использовал нижние конечности для прямохождения, а верхние — для передвижения по деревьям. В отличие от него, у ранних представителей Homo бедра были сильнее, чем руки. Полученные данные вносят вклад в давние споры о том, сколько времени австралопитеки проводили на земле, а сколько — на деревьях.
Исследователи предполагают, что этот сдвиг в поведении особенно интересен в контексте другого важного изменения в эволюции человека: резкого увеличения размера мозга, которое началось примерно в то же время. Ученые выдвигают множество объяснений этому явлению, включая развитие речи, использование орудий труда и изменения в способах поиска пищи предками человека. Карлсон и его коллеги предполагают, что переход к преодолению больших расстояний по земле мог способствовать как изменению относительной силы конечностей, так и увеличению размера мозга.
«Мы предполагаем, что переход к более активному передвижению пешком мог потребовать от тела и мозга новых усилий, что может объяснить, почему эти изменения произошли примерно в одно и то же время», — заключил Карлсон.
