Реплики черепа Homo habilis (справа) и раннего черепа Homo sapiens (слева), иллюстрирующие две ключевые эволюционные тенденции нашего рода: значительное увеличение размера мозга и одновременное уменьшение размера лица. Фото: Катерина Харвати

По мнению ученых, некоторые черты, присущие современным людям, могли развиться только после преодоления давних биологических и культурных барьеров.

Эволюцию человека часто представляют как линейное развитие: мозг увеличивался, лица становились меньше, совершенствовались орудия труда, и наши предки постепенно становились все больше похожи на нас. Новое исследование показывает, что эта привычная картина может быть слишком упрощенной.

Исследователи обнаружили, что два наиболее заметных изменения у представителей рода Homo: увеличение размера мозга и уменьшение размеров лица и челюстей — не совсем соответствуют закономерностям, ожидаемым при непрерывном естественном отборе. Вместо этого анатомия человека могла оставаться относительно стабильной на протяжении длительного времени, а важные изменения происходили только тогда, когда ослабевали биологические, экологические или культурные барьеры.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, было проведено под руководством Марка Хаббе из Университета Теннесси в Ноксвилле и Катерины Харвати из Сенкенбергского центра эволюции человека и палеосреды (SHEP) при Тюбингенском университете.

Род Homo, единственным выжившим представителем которого является Homo sapiens, появился около 2,5 миллиона лет назад. «За редким исключением эволюция различных Homo видов характеризовалась увеличением размера мозга, а также уменьшением размера и массивности лица и челюстей», — объясняет Харвати.

Эти физические изменения происходили параллельно с серьезными сдвигами в поведении. «В то же время происходили значительные изменения в поведении: люди стали активнее использовать каменные орудия, добывать и обрабатывать пищу все более разнообразными способами, популяции распространились на значительно большие географические территории, и, предположительно, возникли более сложные социальные структуры».

Традиционная модель естественного отбора

Ученые часто связывают эти тенденции с естественным отбором. Более крупный мозг мог способствовать развитию более сложных форм мышления, а орудия труда, приготовление пищи и ее обработка могли снизить потребность в больших зубах, мощных жевательных мышцах и массивных лицах.

Согласно этой интерпретации, особи с чертами, более близкими к современным, постоянно получали преимущество, что со временем привело к усилению этих черт. Однако, судя по окаменелостям, эволюция не шла по такому гладкому пути.

Проверка теории эволюции с помощью ископаемых останков

Хаббе и Харвати изучили трехмерные измерения 87 ископаемых черепов, представляющих большую часть известной истории рода Homo. В выборку вошли ранние виды, такие как Homo habilis и Homo rudolfensis, а также Homo erectus, Homo heidelbergensis, неандертальцы и ранние и современные популяции Homo sapiens. Она охватывает большинство хорошо сохранившихся окаменелостей черепов гоминидов, обнаруженных за последние два миллиона лет.

«Мы сравнили этот исключительный набор данных с шестью различными эволюционными моделями, используя статистический анализ, чтобы определить, какая из них наиболее точно объясняет наблюдаемые изменения в морфологии головы и лица у представителей рода Homo», — говорит Харвати.

Модели представляли несколько возможных эволюционных закономерностей. Среди них — устойчивый естественный отбор в определенном направлении, случайные или нейтральные изменения, стабилизирующий отбор, который удерживает признаки в ограниченном диапазоне, и прерывистое равновесие, при котором виды мало меняются в течение длительного времени, а затем эволюционируют более быстрыми темпами.

Исследователи обнаружили лишь ограниченную поддержку идеи о том, что направленный отбор постепенно приводил к увеличению мозга и уменьшению размеров лица у всего рода. Модели, учитывающие нейтральные процессы, эволюционные ограничения и длительные периоды минимальных изменений, в целом объясняли эти различия более эффективно.

«Хотя наш анализ подтверждает хорошо известные эволюционные тенденции роста черепа и редукции лицевого скелета, он показывает, что различия внутри нашего рода гораздо эффективнее объясняются нейтральными эволюционными процессами и длительными периодами эволюционного стазиса», — объясняет Хаббе.

Почему эволюция не идет по прямой

Полученные данные опровергают представление о том, что ранние люди были промежуточными этапами на предопределенном пути к Homo sapiens.

Эволюция не планирует будущие результаты. Более крупный мозг, более мелкое лицо или более легкая челюсть не обязательно вытеснят более древнюю форму просто потому, что она выглядит более современной. Признаки распространяются только при наличии генетической вариативности и благоприятных биологических условий и условий окружающей среды.