Australopitecus afarensis (слева), Homo rudolfensis (в центре), Homo ergaster (справа). Источник: общественное достояние; Дон Хичкок; Фернандо Лосада Родригес (изображение повёрнуто).
Химический анализ зубов ранних предков человека показывает, что гоминины употребляли богатую углеводами пищу ещё до того, как у них появились идеальные для этого зубы.
Такая адаптируемая диета, возможно, стала движущей силой эволюции ранних людей.
Наши древние предки-обезьяны
Наши древние предки-обезьяны, возможно, спустились с деревьев и начали ходить на двух ногах уже около 7 миллионов лет назад. Учёные считают, что это было ответом на изменение окружающей среды — густые африканские леса, где эволюционировали наши предки-обезьяны, начали редеть, их сменили саванны и луга, поскольку глобальный климат становился холоднее и суше.
Это изменение ландшафта принесло с собой новые вызовы, в том числе вопрос о том, что будут есть ранние гоминины.
Потребность в готовых источниках энергии в конечном итоге привела их к предпочтению травянистых растений, злаков и крахмалистых растительных тканей, таких как подземные клубни. Люди с длинными коренными зубами, способными пережёвывать эти жёсткие растительные волокна, не появились примерно до 700 000 лет назад.
Но новое исследование, опубликованное в журнале Science, предполагает, что ранние гоминины употребляли эти углеводы гораздо раньше — ещё до того, как у них развились зубы, чтобы правильно с ними справляться.
Методы исследования
Команда проанализировала ископаемые зубы различных видов гомининов, начиная с раннего предка человека Australopithecus afarensis. Они сравнили химические сигнатуры гомининов с таковыми у вымерших приматов — гигантских наземных обезьян, похожих на павианов, из рода Theropithecus, и маленьких обезьян, питающихся листьями, из рода Cercopithecoides.
И ранние гоминины, и древние обезьяны перешли от лесной диеты, состоящей из фруктов, цветов и насекомых, к диете, включающей травы и осоки, между 3,4 и 4,8 миллиона лет назад. Это было результатом изменения среды обитания.
Различные линии приматов имели сходный растительный рацион примерно до 2,3 миллиона лет назад, когда содержание углерода и кислорода в ископаемых зубах ранних гомининов из Homo rudolfensis внезапно изменилось.
Результаты исследования
Резкое падение этих изотопов согласуется с образом жизни, при котором потреблялось больше воды, лишённой кислорода. Такое изменение могло указывать на то, что Homo rudolfensis пил больше воды, лишённой кислорода, чем другие животные, обитающие в лугах, или даже на то, что этот вид гомининов развил образ жизни, подобный гиппопотаму, — погружение в воду днём и пастьба на саванне ночью.
Однако оба сценария не соответствуют известной физиологии и поведению ранних гомининов.
Объяснение внезапного изменения изотопов, которое лучше всего соответствует известному раннему человеческому поведению, заключается в том, что Homo rudolfensis — и, вероятно, другие виды гомининов — регулярно ели подземные органы растений, таких как клубни, луковицы и корневища, где накапливается лишённая кислорода вода.
Такие подземные органы растений были бы находкой для ранних людей. Они были в изобилии, богаты питательными веществами, менее рискованны, чем охота, и могли поддерживать рост мозга и тела наших предков. К этому времени гоминины разработали примитивные инструменты для добычи подземных органов растений.
«Мы предполагаем, что этот переход к подземным продуктам питания был знаковым моментом в нашей эволюции», — говорит ведущий автор исследования Люк Фаннин из Дартмутского колледжа в США. «Это создало избыток углеводов, которые были многолетними — наши предки могли получать к ним доступ в любое время года, чтобы прокормить себя и других людей».
Исследование опровергает предположение о том, что более мелкие зубы у ранних гомининов мешали им использовать эту пищу.
«Антропологи часто делают предположения о поведении на основе морфологических признаков, но эти признаки могут появиться в летописи окаменелостей через долгое время — полмиллиона лет или больше», — говорит старший автор Натаниэль Доминь, профессор Дартмутского колледжа.
«Но эти химические сигнатуры — это безошибочный остаток поедания травы, независимый от морфологии. Они показывают значительное отставание между этим новым пищевым поведением и необходимостью более длинных коренных зубов, чтобы соответствовать физической задаче пережёвывания и переваривания жёстких растительных тканей».
«Мы можем с уверенностью сказать, что гоминины были весьма гибкими, когда дело касалось поведения, и в этом было их преимущество», — добавляет Фаннин. «Как антропологи, мы говорим об изменениях в поведении и морфологии как об эволюционирующих согласованно. Но мы обнаружили, что поведение может быть самостоятельной движущей силой эволюции, имеющей серьёзные последствия для морфологической и диетической траектории гомининов».
Исследователи говорят, что исследование может ответить на вопросы о том, почему наши древние предки были настолько успешны.
«Один из животрепещущих вопросов антропологии заключается в том, что гоминины делали иначе, чего не делали другие приматы? Эта работа показывает, что способность использовать ткани трав может быть нашим секретным соусом», — говорит Доминь.