«Эволюция человека. Книга 3. Кости, гены и культура». Новые открытия, расширяющие знания о нашем происхождении
За последние десять лет ученые сделали множество открытий, которые проливают свет на вопросы об эволюции человека. Мы больше узнали об истоках применения орудий у древних людей, возможных причинах стремительного увеличения объема мозга в эволюции рода Homo, скрещивании наших предков-сапиенсов с другими видами и многое другое. В книге «Эволюция человека. Книга 3. Кости, гены и культура» (издательство «Corpus») Александр Марков и Елена Наймарк рассказывают о новых открытиях археологов, палеоантропологов, этологов и генетиков, а также о теориях, благодаря которым наше понимание собственного происхождения становится полнее и глубже. Оргкомитет премии «Просветитель» включил ее в длинный список из 16 книг, среди которых будут выбраны финалисты и лауреаты премии. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным изменениям в диете и освоению новых способов добычи пропитания у ранних Homo.
Пищевая революция эректусов: прощание с лесами
Одним из самых информативных источников сведений о диете ископаемых гоминид является изотопный состав углерода в зубной эмали. У углерода два стабильных изотопа: легкий 12С и тяжелый 13C. В природе они встречаются в соотношении, близком к 93:1. Если в зубной эмали у животного повышена доля тяжелого изотопа 13C (ее обозначают δ13Cena, где ena — сокращение от слова enamel, «эмаль»), то это, скорее всего, значит, что животное питалось в основном дарами открытых пространств, поросших травами, — саванн или степей (их еще называют травяными биомами). То есть либо травой, либо травоядными животными. Низкие же значения δ13Cena указывают на питание дарами леса.
Дело в том, что большинство лесных растений использует обычный, «классический» вариант фотосинтеза (так называемый С3-фотосинтез), в ходе которого в качестве сырья для синтеза органики используются преимущественно молекулы CO2 c легким изотопом углерода 12С. Название «C3-фотосинтез» связано с тем, что углерод из углекислого газа включается в состав трехуглеродных органических молекул (а не четырехуглеродных, как при C4-фотосинтезе), хотя для дальнейшего нашего обсуждения это неважно.
Во второй половине кайнозойской эры, начиная примерно с 30 млн лет назад, уровень CO2 в атмосфере стал снижаться, а климат на планете — портиться. В высоких широтах похолодало: сначала покрылась льдом Антарктида, а позже, в плейстоцене, начались периодические оледенения в Северном полушарии. При этом в низких широтах во многих районах климат постепенно становился более засушливым. Это вело к сокращению площади лесов и расширению травяных биомов, в том числе африканских саванн. В новых условиях получили преимущество травы, практикующие другой вариант фотосинтеза — так называемый C4-фотосинтез, при котором в состав органических веществ включается больше тяжелого изотопа 13С. Растения с С4-фотосинтезом лучше приспособлены к сухому жаркому климату в сочетании с нехваткой CO2. Вот поэтому мы и можем определить, чем питалось то или иное африканское животное: если в эмали его зубов много 13С, то дарами саванны, если мало — дарами леса.
Но вернемся к гоминидам. Изучение изотопного состава углерода в зубной эмали ископаемых гоминид показало, что 4 млн лет назад ранние австралопитеки, такие как анамский австралопитек (Australopithecus anamensis), получали углерод в основном из лесных (C3) растений. У жившего 3,3 млн лет назад кениантропа Kenyanthropus platyops диета была более разнообразной, судя по разбросу значений δ13Cena у разных индивидов.
Около 2 млн лет назад восточноафриканские гоминиды подразделились на две ветви. Одна из них (ранние Homo) поначалу питалась C3- и C4-ресурсами с некоторым предпочтением (65 процентов) лесной продукции, а другая (парантропы) отдавала должное продукции саванн (75 процентов).
Позднее, около 1,7–1,5 млн лет назад, у людей, которые к тому моменту уже были представлены более продвинутым видом — человеком прямоходящим (Homo erectus), произошел сдвиг в сторону потребления ресурсов саванн (C4). В итоге люди сравнялись в этом отношении с парантропами, у которых все осталось по-прежнему (Cerling et al., 2013