Преимущество двух ног

Большинство наших сородичей тетраподов, будь то рептилии, амфибии или млекопитающие, остались верны исходному способу передвижения – хождению по суше на четырех конечностях. Однако отнюдь не все тетраподы являются четвероногими; существуют немногочисленные виды, представители которых передвигаются совершенно другими способами. Некоторые тетраподы покинули сушу, сделав выбор в пользу водного образа жизни. Киты, дельфины, морские свиньи являются тетраподами – таково их эволюционное происхождение, но они уже не относятся к сухопутным четвероногим животным. Другие тетраподы преодолели путы земного притяжения и поднялись в воздух, используя свои конечности для полета так же непринужденно, как рыбы используют плавники для передвижения в воде. Эти эфирные создания – потомки пресмыкающихся, а точнее, потомки динозавров. В самом деле, их следует считать динозаврами, ибо не все они вымерли 65 миллионов лет назад: некоторые из них выжили и продолжают жить вместе с нами – это одетые в перья крылатые динозавры, которые хорошо известны нам как птицы. (В следующий раз, когда вам случится оказаться рядом с птицами, будь то малиновка в саду, чайка на набережной или курица на ферме, загляните в их непроницаемые глаза. Так вот, вы видите перед собой потомка настоящего динозавра!) Другие тетраподы остались на суше, но полностью утратили конечности: у змей были четвероногие предки, как и у нас с вами. Есть и такие существа, которые начали ходить по земле на двух ногах. К таким тетраподам относятся птицы, которые складывают на спине свои оперенные передние конечности, когда у них возникает необходимость походить по земле. Есть и двуногие млекопитающие, включая кенгуру, кенгуру-валлаби, малого прыгуна, тушканчика и, конечно же, человека.

Если нам придется двумя словами охарактеризовать главные различия между нами и человекообразными обезьянами, то можно сказать, что мы отличаемся от обезьян мозгом и хождением на двух ногах. Увеличение размера головного мозга – это главная черта эволюции человека, но еще до того, как началось увеличение мозга, у наших предков появилась привычка постоянно ходить на двух ногах, и именно в этом заключается главная разница между нами и всеми прочими современными обезьянами. Очень важно подчеркнуть именно привычность хождения на двух нижних конечностях, так как все человекообразные обезьяны способны передвигаться на двух ногах, но такое передвижение не является для них таким же привычным, как для нас.

Умение стоять, ходить и бегать в вертикальном положении означает, что строение и размер наших ног, а также таза, который служит инструментом сочленения нижних конечностей с позвоночником, сильно отличаются от строения и размеров ног и таза человекообразных и других обезьян. Таз у людей имеет форму именно таза, тазобедренные и коленные суставы отличаются сравнительно большими размерами. Кроме того, у людей нижние конечности на уровне колена согнуты внутрь под небольшим углом, голеностопные суставы имеют особое строение, стопа обладает повышенной упругостью, пальцы на стопе короткие, а большой палец не выделяется из ряда других пальцев. Эти признаки возникли отнюдь не в один момент, и было бы очень странно, если бы такое вдруг произошло.

Все эти особенности заставляют нас задуматься о силах, формирующих особенности анатомического строения нашего тела. Что именно придает ему его особую, неповторимую форму? Ведущую роль в этом играет, конечно, ДНК, но даже ДНК и другой генетический материал не могут направить построение анатомических структур точно по заранее заданной схеме. Генетическая программа задает общее направление развития организма и параметры, в пределах которых возможны те или иные отклонения. Форма и размеры различных признаков устанавливаются в диапазоне допустимых колебаний этих параметров, в зависимости от влияния окружающей среды. Очевидный пример – качество питания. Представьте себе двух идентичных однояйцовых близнецов, из которых один растет в условиях скудного питания, а второй получает все необходимые питательные вещества, витамины и микроэлементы. Вы нисколько не удивитесь, если второй близнец будет выше и упитаннее первого. На самом деле очень трудно провести отчетливую границу между влиянием генетических факторов и окружающей среды на развитие, структуры и функции организма. Проведенное совсем недавно исследование показало, что некоторые факторы окружающей среды влияют на организм через гены, подвергающиеся модификации из-за химического воздействия, что приводит к изменению их функций. Более того, недавно было обнаружено, что эти модифицированные гены могут передаваться по наследству. Науку, занимающуюся такими изменениями, называют эпигенетикой (не путать с концепцией эмбрионального развития, согласно которой сложные ткани развиваются из более простых в результате эпигенеза). Помимо влияющих факторов, которые можно считать «нормальными», существует и еще одна мощная сила – патологические факторы. Сюда относится множество погрешностей: нарушения строения ДНК, возникающие вследствие ошибок при копировании цепей, приводящих к врожденным дефектам; нарушения обмена веществ или злокачественные опухоли; инфекции – бактериальные и вирусные; недостаточное питание, связанное с общим голоданием или с дефицитом определенных компонентов, например витаминов; а также физические травмы.

Если сосредоточиться только на том, что можно называть вариантами нормальной анатомии (то есть исключив патологию), то становится ясно, что признаки, которые мы сейчас считаем уникальными и присущими только человеку, но не человекообразным обезьянам, не появились все и сразу, а возникали постепенно, как отдельные фрагменты мозаики. Побег древа жизни, который включает нас и те древние виды, которые были нашими предками, а не предками других, ныне живущих человекообразных обезьян, отделился от других побегов, насколько мы можем судить, около 6–7 миллионов лет назад. Все существа, представляющие этот побег, являются гоминидами. Мы также принадлежим и к более обширной группе человекообразных обезьян (гоминоидов, Hominoidea, или Anthropomorphidae), к которому относят людей, шимпанзе, горилл, орангутанов, гиббонов и всех наших общих предков. Однако внутри семейства человекообразных выделяют подсемейство Homininae (сюда относятся гориллы, шимпанзе и люди), а внутри этого подсемейства выделяют трибу Hominini, к которой относится только род Homo с его единственным видом – человек разумный и всеми нашими прямыми предками [14]. Наши самые древние человекоподобные предки приспособились к привычному всем нам передвижению на двух ногах. Поэтому мы и считаем, что они именно наши предки, а не предки наших ближайших сородичей шимпанзе.

В 2001 году группа французских археологов под руководством палеонтолога Мишеля Брюне обнаружила на северо-западе Республики Чад деформированный, лишь частично сохранившийся окаменевший череп, который удалось датировать периодом 6–7 миллионов лет назад. Это был новый, неизвестный науке вид, получивший название сахелантроп (Sahelanthropus tchadensis), но больше известный под именем Тумай – что означает «надежда на жизнь» на местном наречии. Черепная коробка этого существа имела крошечный объем, но несколько интересных признаков позволили некоторым ученым предположить, что этот череп принадлежал раннему гоминиду – одному из наших человекоподобных предков. В сравнении с современными шимпанзе, у которых нижняя челюсть сильно выступает вперед, у Тумай было уплощенное лицо. Но самое интересное оказалось внутри черепа, в положении большого затылочного отверстия в основании черепа, где ствол мозга переходит в спинной мозг. В черепе шимпанзе это отверстие находится в задней его части. Несмотря на то что череп Тумай был сильно деформирован, все же удалось определить, что большое затылочное отверстие было сдвинуто кпереди, а это значит, что череп покоился на позвоночнике, находившемся в вертикальном положении. Возможно, это отличие кажется несущественным, но на самом деле связь между положением большого затылочного отверстия и прямохождением была подтверждена и для других животных. У двуногих кенгуровых крыс большое затылочное отверстие тоже смещено кпереди в сравнении с четвероногими мышами, и то же самое верно в отношении двуногих валлаби в сравнении с четвероногими древесными кенгуру. К сожалению, существует большое разнообразие в положении большого затылочного отверстия как у людей, так и у шимпанзе, поэтому невозможно точно сказать, был ли Тумай прямоходящей обезьяной.

Тумай – стрелкой указано положение большого затылочного отверстия

Палеоантропология является полем оживленных дебатов, и именно это делает ее такой интересной. В данном случае самая большая проблема заключается в том, что был найден один только череп. Ходили, правда, слухи, что одновременно была обнаружена и бедренная кость, но никаких публикаций по этому поводу пока не появлялось. Положение затылочного отверстия позволяет предположить, что Тумай мог ходить на двух ногах в вертикальном положении, но трудно утверждать это наверняка, не имея под рукой других костей скелета. Не все согласны с интерпретациями Брюне: некоторые ученые предполагают, что Тумай не принадлежит к гоминидам. Скорее он является одним из общих предков человека и шимпанзе, а может быть, представляет собой предковую форму гориллы.