Кто был первым предком человека? Анализ костей сахелантропа подтвердил прямохождение гоминина возрастом 7 млн лет

Разделение эволюционных линий людей и шимпанзе произошло в период между 6 и 8 миллионами лет назад. Останки, датируемые этим временным интервалом, по понятным причинам, очень редкие и фрагментарные. Самым показательным маркером, отделяющим ранних гомининов (предков людей) от древних обезьян, принято считать бипедализм — способность передвигаться на двух ногах.

Одной из самых дискуссионных находок последних десятилетий является Sahelanthropus tchadensis. Его останки, возраст которых составляет около 7 миллионов лет, были обнаружены в пустыне Джураб (Чад) в 2001 году. Череп, получивший имя «Тумай», имел ряд признаков, указывающих на вертикальное положение тела. Но для однозначного вывода требовался анализ костей конечностей, который был проведен значительно позже и вызвал споры в научном сообществе.

Новая работа, опубликованная группой исследователей под руководством Скотта Уильямса в журнале Science Advances, представляет собой детальный морфометрический анализ бедренной и локтевых костей сахелантропа. Авторы приводят комплексные анатомические доказательства того, что данный вид действительно был приспособлен к прямохождению, сохраняя при этом способность к лазанию по деревьям.

Проблема посткраниального скелета

В течение двух десятилетий статус сахелантропа определялся преимущественно по строению основания черепа. Смещение большого затылочного отверстия вперед считается признаком того, что позвоночник входил в череп снизу, а не сзади, что свойственно для вертикальной осанки.

Ситуация осложнялась тем, что бедренная кость и две локтевые кости, найденные в той же локации, долгое время не подвергались официальному описанию. Когда эти материалы стали доступны для изучения, возникли две противоположные интерпретации. Ряд специалистов утверждал, что бедренная кость не имеет специфических черт прямоходящего существа и принадлежит ископаемой обезьяне, передвигавшейся на четырех лапах. Другие исследователи настаивали на принадлежности костей гоминину.

Описанное исследование ставит своей целью разрешить это противоречие, используя методы трехмерной геометрической морфометрии и качественный анализ мест крепления мышц и связок.

Биомеханика бедра: доказательства наземной локомоции

Основным элементом исследования стал анализ левой бедренной кости. Несмотря на то, что у образца отсутствуют суставные концы (головка бедра и коленный сустав), сохранившаяся средняя часть (диафиз) и верхняя часть несут много важной информацию о способе передвижения.

Авторы работы выделили три главных анатомических признака, связывающих сахелантропа с эволюционной линией человека.

Наличие бедренного бугорка

Это наиболее значимое открытие. Бедренный бугорок — это костный выступ на передней поверхности шейки бедра. У современных людей и ископаемых гомининов он служит местом крепления верхней части подвздошно-бедренной связки.

Функциональная роль этой связки заключается в стабилизации тазобедренного сустава. При полном разгибании бедра (в вертикальном положении) связка натягивается и механически ограничивает дальнейшее движение, предотвращая падение корпуса назад. Это позволяет человеку стоять, почти не затрачивая мышечной энергии. У человекообразных обезьян, которые передвигаются на полусогнутых ногах, такая стабилизация не нужна, и, соответственно, бедренный бугорок отсутствует. Обнаружение этой структуры у Sahelanthropus свидетельствует о способности полностью разгибать бедро и фиксировать его, что является необходимым условием для эффективной двуногой ходьбы.

Антеторсия диафиза

Термин «торсия» описывает скручивание тела кости вокруг своей продольной оси. У современных людей бедренная кость имеет выраженную антеторсию (скручивание внутрь). Это анатомическое решение позволяет коленному суставу располагаться строго во фронтальной плоскости при ходьбе, несмотря на широкое строение таза.

Количественный анализ показал, что бедренная кость сахелантропа демонстрирует высокую степень антеторсии, сопоставимую с показателями современных людей и австралопитеков. В то же время у всех современных человекообразных обезьян наблюдается либо отсутствие скручивания, либо ретроторсия (скручивание наружу). Это подтверждает, что строение нижних конечностей сахелантропа перестраивалась для обеспечения двуногой хотьбы.

Отсутствие межвертельного гребня

Задняя поверхность бедра сахелантропа лишена выраженного межвертельного гребня, который характерен для современных шимпанзе. Вместо этого наблюдается сглаженный рельеф, свойственный ранним гомининам, таким как Orrorin и Australopithecus. Это указывает на иное распределение мышечных нагрузок в области таза.

Строение предплечья: древесная адаптация

В отличие от бедренной кости, анализ локтевых костей (часть предплечья) показал высокую степень сходства с современными шимпанзе рода Pan.

Геометрическая морфометрия выявила сильное искривление диафиза локтевой кости. В биомеханике приматов такая кривизна ассоциируется с высокими нагрузками, возникающими при вертикальном лазании и подвешивании на ветвях. Прямая локтевая кость, характерная для современного человека (Homo sapiens), свидетельствует об утрате этой функции.

Кроме того, строение проксимального конца локтевой кости (область локтевого сустава) указывает на мощное развитие мышц-сгибателей. Это подтверждает, что, несмотря на освоение двуногой ходьбы, Sahelanthropus проводил значительную часть времени в деревьях. Исследователи также отмечают, что строение локтевой кости не исключает возможности использования ходьбы с опорой на костяшки пальцев рук в тех ситуациях, когда существо передвигалось на четырех конечностях.

Эволюционная модель и выводы

Совокупность полученных данных позволяет реконструировать профиль передвижения Sahelanthropus tchadensis. Это было существо с так называемой «мозаичной» анатомией. Нижние конечности уже претерпели существенные изменения, обеспечивающие возможность привычного прямохождения на земле. Верхние конечности при этом сохраняли функциональность, необходимую для жизни в лесу.

Исследование имеет важное значение для понимания истории развития вида гомининов. В последние годы выдвигались гипотезы, что общий предок человека и шимпанзе мог напоминать миоценовых обезьян Европы (таких как Danuvius), обладавших уникальным типом передвижения. Однако данные по сахелантропу поддерживают классическую модель: эволюция человека началась от предка, по строению близкого к современным африканским человекообразным обезьянам (шимпанзе и бонобо).

Авторы работы приходят к выводу, что бипедализм не возник мгновенно как совершенная система. На ранних этапах (7 миллионов лет назад) он представлял собой компромиссное решение: возможность эффективного передвижения по земле сочеталась с необходимостью сохранения безопасности и кормовой базы на деревьях. Наличие бедренного бугорка и специфическая торсия бедра у столь древнего вида подтверждают, что адаптация опорно-двигательного аппарата к вертикальному положению стала первым и определяющим шагом в эволюции человеческой линии, задолго до значительного увеличения объема мозга.

Источник:Science Advances