Первые шаги: Как прямохождение сделало нас людьми

Почти сразу после появления труда Дарвина скептики ополчились на его предположение, что люди произошли от обезьян{19}, однако в «Происхождении видов» Дарвин почти ничего не говорил об эволюции своего собственного вида. Он лишь отметил на предпоследней странице книги, что «будет пролит свет на происхождение человека и его историю»{20}.

Тем не менее о людях Дарвин все-таки размышлял. Двенадцать лет спустя в своем труде «Происхождение человека» (1871) он выдвинул гипотезу, что люди обладают рядом взаимосвязанных признаков. По его мнению, мы единственные человекообразные обезьяны, использующие орудия. Теперь мы знаем, что он ошибался, но до наблюдений Джейн Гудолл, доказавшей, что шимпанзе в национальном парке Гомбе-Стрим в Танзании изготавливают и используют орудия, оставалось еще 90 лет. Однако Дарвин верно отметил, что человек – единственная в полной мере двуногая обезьяна и что у нас необычайно маленькие клыки.

С точки зрения Дарвина, эти три признака человека – использование орудий, прямохождение и маленькие клыки – взаимосвязаны. Согласно его представлению, особи, передвигавшиеся на двух ногах, смогли освободить руки для применения орудий. Благодаря использованию орудий им больше не нужны были большие клыки для конкуренции с соперниками. Он полагал, что в конечном счете этот комплекс изменений привел к увеличению головного мозга.

Дарвин разрабатывал свою теорию, не располагая достаточной информацией. У него не было возможности прочитать отчеты о непосредственных наблюдениях за поведением диких человекообразных обезьян, такие данные начали появляться лишь столетие спустя. Более того, в 1871 г. еще не было найдено ни единой окаменелости первых людей с Африканского континента – места возникновения нашего вида, как по современным представлениям, так и согласно предсказаниям Дарвина, сделанным полтора столетия назад{21}. Единственными окаменелыми остатками древнего человека, известными Дарвину, были несколько костей неандертальцев из Германии, ошибочно принятые некоторыми учеными того времени за деформированные в результате болезни кости Homo sapiens{22}.

Не имея в своем арсенале таких полезных сведений, как палеонтологическая летопись гоминин и детальные наблюдения за поведением наших ближайших живых родственников, человекообразных обезьян, Дарвин сделал все, что мог, предложив проверяемую научную гипотезу прямохождения человека.

Данные, необходимые для проверки его идеи, начали появляться в 1924 г., когда молодой австралийский анатом и палеонтолог профессор Университета Витватерсранда (ЮАР, Йоханнесбург) Раймонд Дарт, специализирующийся на изучении головного мозга, получил ящик с камнями из шахты возле города Таунга, расположенного в 480 км к юго-западу от Йоханнесбурга{23}. Открыв ящик, он увидел, что один из камней включает окаменелый череп молодого примата. С помощью вязальных спиц своей жены Дарт извлек череп из окружающей известняковой породы и понял, что он принадлежит весьма необычному примату. Начать с того, что у «ребенка из Таунга», как эту находку впоследствии стали называть, были крошечные клыки, совершенно непохожие на клыки павианов и человекообразных обезьян. Однако самые красноречивые подсказки таились в окаменелом головном мозге этого ребенка.

Основной предмет моего научного интереса – кости ног наших предков, но, конечно, с исторической и эстетической точки зрения никакие окаменелости не могут сравниться с черепом «ребенка из Таунга». В 2007 г. я специально ездил в Йоханнесбург, чтобы его изучить. Куратором коллекции окаменелостей там является мой друг Бернхард Ципфель, бывший ортопед, ставший палеоантропологом, когда ему «надоело лечить косточки на ногах». Однажды утром он достал из хранилища маленький деревянный ящик{24}. Это был тот самый ящик, в который Раймонд Дарт уложил бесценный таунгский череп почти столетием раньше. Ципфель осторожно вынул окаменелый мозг и вложил мне в руки.

После смерти этого маленького гоминина его головной мозг разложился, и череп заполнила глина. За тысячелетия осадочные отложения затвердели, превратившись в эндокаст – внутренний слепок мозга. Окаменелость в точности воспроизвела его размеры и форму, прекрасно сохранились даже такие анатомические детали, как борозды, извилины и кровеносные сосуды. Я осторожно перевернул окаменелый мозг и увидел толстый слой поблескивающего кальцита. Свет отражался от него, словно это была жеода, а не останки древнего человека. Я и не подозревал, что таунгский череп настолько красив.

То, что борозды и извилины сохранились так хорошо, оказалось несомненной удачей, поскольку Дарт знал анатомию головного мозга как никто в мире. В конце концов, он был нейроанатомом. Его исследования показали, что мозг «ребенка из Таунга» был примерно такой же величины, что у взрослой человекообразной обезьяны, но по структуре лобных долей больше напоминал человеческий.

Эндокаст идеально, словно деталь пазла, совпадал с внутренней поверхностью таунгского черепа. Я медленно повернул череп, чтобы всмотреться в глазницы этого ребенка возрастом 2,5 млн лет{25}, – невозможно представить более близкой встречи лицом к лицу с древним гоминином. Перевернув череп, чтобы рассмотреть внутреннюю сторону, я увидел то же, что и Дарт в 1924 г. Большое затылочное отверстие, через которое проходит спинной мозг, находилось точно в центре основания черепа, как и у людей. При жизни голова малыша из Таунга располагалась на верхнем конце вертикального позвоночника.

Иными словами, «ребенок из Таунга» был прямоходящим. В 1925 г. Дарт объявил, что окаменелый череп принадлежит неизвестному науке виду. Он назвал его Australopithecus africanus{26}, что значит, «южная человекообразная обезьяна из Африки», в соответствии с традиционным способом научной классификации и наименования животных по роду и виду. Например, все домашние собаки относятся к одному виду, но входят в более обширную группу, или род, родственных животных, включающую также волков, койотов и шакалов. Все его представители являются частью еще более крупной группы более дальних родственников, или семейства, в которое входят дикие собаки, лисы и многие вымершие виды волкообразных хищников.

Подобная классификация распространяется также на человека и его предков. Все современные люди относятся к одному виду, но мы также являемся единственными выжившими представителями рода, некогда включавшего другие группы человекоподобных существ, например неандертальцев. Наш род, Homo, возникший около 2,5 млн лет назад, эволюционировал из вида, являвшегося частью другого рода, Australopithecus. Все представители родов Homo и Australopithecus, в свою очередь, являются гоминидами. Это название семейства родственных животных, которое включает многих существующих и вымерших крупных человекообразных обезьян, в частности шимпанзе, бонобо и горилл.

Научное название животных состоит из обозначения рода, за которым следует название вида. Например, люди – Homo sapiens, собаки – Canis familiaris, а «ребенок из Таунга» – Australopithecus africanus.

Однако более важное значение имела интерпретация этой окаменелости. Дарт предположил, что череп принадлежал не предку шимпанзе или гориллы, а вымершему родственнику человека.

Пока научное сообщество спорило о важности открытия в Таунге, другой южноафриканский палеонтолог, Роберт Брум, разыскивал окаменелые остатки австралопитеков в пещерах к северо-западу от Йоханнесбурга, на территории, которую теперь именуют Колыбелью человечества. На протяжении 1930–1940-х гг. он взрывал динамитом твердые стены пещер и рылся в обломках, разыскивая останки наших предков. У входов в эти пещеры до сих пор громоздятся высокие кучи осколков скальных пород, во многих кусках заключены окаменелости. Их так и называют – «кучи Брума».

Современные палеоантропологи содрогаются от подобного варварского подхода, но Бруму он позволил обнаружить десятки костей двух разных видов гоминин. Один из них, названный им Paranthropus robustus, имел большие зубы и костные бугры для прикрепления огромных жевательных мышц. Другой, более грацильный вид отличался меньшим размером зубов и жевательными мышцами, как, по всей видимости, у Australopithecus africanus Дарта.

В комплексе пещер Стеркфонтейн Брум обнаружил окаменелый позвоночный столб, таз и две коленные чашечки, свидетельствовавшие о том, что Australopithecus africanus ходил на двух ногах. Теперь благодаря методу радиометрического датирования по урану, содержащемуся в известняках пещеры, нам известно, что этим костям от 2 до 2,6 млн лет{27}.

А в это время Дарт проводил раскопки в пещере Макапансгат, расположенной к северо-востоку от Колыбели человечества. Там он нашел немногочисленные окаменелые остатки древнего человека, которые, с его точки зрения, в достаточной степени отличались от бесценного «ребенка из Таунга», чтобы отнести их к новому виду. Он назвал гоминина из Макапансгата Australopithecus prometheus{28} в честь титана Прометея, героя древнегреческих мифов, который принес человечеству огонь. Дело в том, что многие окаменелые кости животных, обнаруженные рядом с человеческими, были обугленными и казались обожженными преднамеренно.

Более того, Дарт заметил на костях животных характерные повторяющиеся повреждения. Они были расколоты особым образом. Кости ног крупных антилоп были разбиты с таким расчетом, чтобы получились острые, напоминающие кинжал, фрагменты. Форма сломанных челюстей позволяла предположить, что их применяли в качестве режущего инструмента. Дарт нашел рога антилоп, которые можно было сжать в руке и использовать как оружие. По всей пещере Макапансгат были разбросаны десятки размозженных черепов антилоп и павианов – очевидно, жертв жестокой схватки с австралопитеками.

В 1949 г. Дарт опубликовал результаты своих исследований, выдвинув предположение, что у Australopithecus сформировалась культура, которую ученый позднее назвал остеодонтокератической, составив название из слов греческого языка, обозначающих кость, зуб и рог{29}. Разрабатывая идеи Дарвина, он утверждал, что создатели этой культуры использовали орудия для нападения на других животных и друг на друга.

До того как стать преподавателем университета, Дарт работал врачом в австралийской армии. Он провел бóльшую часть 1918 г. в Англии и Франции, оказавшись непосредственным свидетелем последнего этапа Первой мировой войны{30}. По всей вероятности, он лечил солдат с пулевыми ранениями и ожогами легких, вызванными воздействием горчичного газа (иприта). Два десятилетия спустя Дарту пришлось наблюдать, как мир вокруг него рушится снова. Неудивительно, что повидавший две мировые войны Дарт пришел к выводу, что люди по своей природе жестоки, и полагал, что нашел подтверждение этому в Макапансгате.

Идеи Дарта об изначальной жестокости человека и истоках прямохождения популяризировал писатель Роберт Ардри в своей книге «Африканское происхождение» (African Genesis, 1961){31}, ставшей международным бестселлером. Всего через семь лет обезьянолюди Стэнли Кубрика уже дробили кости под «Заратустру» Штрауса. Бывший студент Дарта Филлип Тобиас даже входил в съемочную группу фильма «2001 год: Космическая одиссея» и учил людей в костюмах обезьян вести себя как жестокие австралопитеки{32}.

Однако в тиши лаборатории Национального музея естественной истории Дицун в Претории (ЮАР) уже велась работа, подрывающая гипотезу Дарта.

Молодой ученый Чарльз Кимберлин (Боб) Брейн отличался невероятным вниманием к деталям. В 1960-х гг. он вновь изучил ряд «орудий» Дарта и обнаружил, что они совпадают с костями, естественным образом поврежденными или сломанными мощными челюстями леопардов и гиен. Судя по всему, Дарт неверно интерпретировал эти окаменелости. Они не были специально раздроблены древними людьми.

Более того, оказалось, что сожженные кости животных обгорели при степном пожаре, после чего ливневые потоки принесли их в пещеру Макапансгат, где они и превратились в окаменелости. Все-таки не Australopithecus prometheus Дарта принес человечеству огонь. Кроме того, ученые не смогли найти достаточных анатомических различий между A. prometheus и A. africanus{33}, чтобы обоснованно назвать их двумя отдельными видами, в результате «африканус» поглотил «прометеуса»{34}.

Тем временем Брейн возобновил раскопки, начатые много лет назад Брумом в пещере Сварткранс в Колыбели человечества. Там он нашел фрагмент черепа молодого австралопитека, получивший каталожный номер SK 54{35}.

Через несколько дней после того, как я увидел «ребенка из Таунга», я поехал в Музей Дицун в Претории изучать окаменелости из пещеры Сварткранс{36}. Куратор коллекции Стефани Потце{37} провела меня в «комнату Брума»{38} – маленькое помещение с красным ковром и стеклянными витринами вдоль стен, где находятся некоторые из самых важных когда-либо найденных человеческих окаменелостей. В «комнате Брума» царит атмосфера причудливой лавки древностей.

Потце вложила мне в руки экспонат SK 54. Это тонкая и изящная окаменелость, светло-коричневая с отдельными черными вкраплениями марганца. У меня моментально сжалось сердце при виде двух круглых дырочек примерно в 2,5 см друг от друга в задней части черепа. Внутри кость была искривлена, словно ее проткнули консервным ножом.

Затем Потце протянула мне нижнюю челюсть древнего леопарда{39}, также найденную в Сварткрансе, и предложила: «Проверьте».

Как и многие до меня, я осторожно приложил клыки леопарда к отверстиям в задней части черепа SK 54. Они идеально совпали.

Эти наши предки не были охотниками. Они были добычей{40}.

В последние несколько десятилетий было открыто множество окаменелых костей древних людей со следами зубов древних леопардов, саблезубых кошек, гиен и крокодилов. При повторном анализе «ребенка из Таунга» в глазницах знаменитой находки Дарта были обнаружены следы когтей. Скорее всего, крупная хищная птица, возможно венценосный орел, подхватила «ребенка из Таунга» с земли и унесла его, чтобы съесть.

Как часто случается в науке, даже самые убедительные и общепринятые идеи не могут устоять перед новыми данными. Идея «человека-охотника», которому нужно было освободить руки для оружия и орудий, уже не может объяснить истоки нашего прямохождения, хотя и продолжает существовать в массовой культуре.

Так почему же возник этот странный способ локомоции?

Некоторые ученые сомневаются в том, что мы когда-нибудь это узнаем{41}. А тот факт, что люди – единственные прямоходящие млекопитающие, делает эту загадку особенно трудноразрешимой, но при этом еще более увлекательной.

И вот почему.

Множество животных, от акул и форели до кальмаров и дельфинов, плавает в воде. Плавали даже вымершие рептилии – так называемые ихтиозавры. Да, эти животные не являются сколько-нибудь близкородственными видами. Дельфин ближе к человеку, чем к другим перечисленным животным, а ихтиозавр был более близким родственником птиц, чем рыб. Тем не менее их тела поражают внешним сходством.

В чем причина этого сходства? Оказывается, именно такое строение лучше всего подходит для плавания. Предки акул, ихтиозавров и дельфинов, форма тела которых наилучшим образом помогала двигаться, плавали быстрее, съедали больше рыбы и давали больше потомства. Почему тела неродственных водных животных имеют настолько похожую форму? Потому что путем естественного отбора обтекаемое тело – наилучшее решение для быстрого движения в воде – многократно формировалось в ходе эволюции.

Подобные процессы происходили в природе снова и снова. Например, и летучие мыши, и птицы, и бабочки «изобрели» крылья. Способность вырабатывать нейротоксины для отравления добычи независимо сформировалась у змей, скорпионов и морских анемонов. Ученые называют это конвергентной эволюцией.

Можно ли с помощью конвергентной эволюции объяснить появление прямохождения? Если брать в расчет только ныне живущих млекопитающих, ответ будет отрицательным, поскольку мы единственные прямоходящие среди млекопитающих. Если бы другие млекопитающие постоянно ходили на двух ногах, мы могли бы изучить их и узнать, как прямохождение помогает им выживать. Упрощает ли оно добывание пищи? Обеспечивало ли какое-нибудь преимущество в тех древних местообитаниях, в которых они некогда жили? Возможно, такой способ передвижения как-то связан с брачной стратегией? Ответы на эти и подобные вопросы, относящиеся к гипотетическим двуногим млекопитающим, дали бы нам важные подсказки в отношении того, почему у древних людей выработался именно такой способ локомоции. Но, поскольку других прямоходящих млекопитающих, которых мы могли бы изучать, не существует, отделить обоснованные гипотезы от откровенно сомнительных чрезвычайно трудно.

В таком случае нам, возможно, стоит заглянуть в более далекое прошлое – во времена динозавров. И тогда окажется, что передвижение на двух ногах совсем не редкость.

Глава 2

Тираннозавр, «Каролинский мясник» и первые двуногие

Четыре ноги хорошо, две ноги – лучше! Четыре ноги хорошо, две ноги – лучше! Четыре ноги хорошо, две ноги – лучше![5]{42}

Джордж Оруэлл. Скотный двор (1945)

В детстве мы с братом и сестрой любили смотреть сериал «Затерянный мир», который часто повторяли по телевидению. Я всегда боялся слистаков – гуманоидов с чертами рептилий, которые разговаривали шипящими голосами и все время пытались похитить кого-нибудь из семьи Маршаллов. Они были очень высокого роста, с неестественно большими глазами и ходили на двух ногах. Молодой Билл Лэймбир, американский баскетболист огромного роста, был явно одним из слистаков, что, по всей видимости, объясняет мою ненависть к ним. Лэймбир имел рост 2,11 м и играл за Detroit Pistons, я же болел за Boston Celtics.

«Затерянный мир», разумеется, был выдумкой, но двуногие рептилии существовали на самом деле.

Во время зимних Олимпийских игр 2018 г. в Пхёнчхане южнокорейские ученые объявили об открытии великолепной цепочки следов, оставленных 120 млн лет назад бегущей прямоходящей ящерицей{43}. Возможно, спасаясь от хищника, она поднялась на две задние лапы и промчалась через влажную грязь, оставив отпечатки, характерные при бипедальной локомоции. Под палящим солнцем грязь засохла и постепенно была погребена под многолетними отложениями. Со временем в результате геологических процессов слой поднялся на поверхность, что в сочетании с последующей эрозией явило миру краткий момент из жизни одной древней рептилии, и, к счастью, рядом оказались ученые, заметившие следы прежде, чем они раскрошились.

Следы древних существ удается обнаружить нечасто, тем не менее открытие двуногой ящерицы не должно нас удивлять. Даже сегодня ящерица из Южной Америки под названием василиск умеет подниматься на задние лапы и бегать, спасая свою жизнь. Это маленькое существо мчится так быстро, что даже пересекает небольшие участки воды на двух ногах. Что объясняет другое название василиска – христова ящерица.

Имеются и другие открытия, говорящие о том, что в течение некоторого времени существовали быстроногие рептилии, передвигавшиеся на двух ногах. Двадцать лет назад палеонтологи из Университета Торонто нашли скелет маленькой бипедальной рептилии, сохранившийся в древних окаменелых болотах центральной Германии. Они назвали ее Eudibamus cursoris, что означает, «примитивный двуногий бегун». Ее длинные задние конечности и шарнирные суставы свидетельствуют о том, что это вымершее животное могло ходить, вернее бегать, на двух ногах.

Поразительно то, что Eudibamus был древним животным, действительно очень древним. Он жил около 290 млн лет назад, вскоре после появления рептилий как таковых и за десятки миллионов лет до появление первых динозавров. На сегодняшний день Eudibamus – одно из самых первых известных нам животных в истории Земли, передвигавшихся на двух, а не на четырех конечностях{44}. Хотя эта быстроногая мелкая рептилия могла спасаться от хищников, улепетывая от них на задних ногах, как сегодня делает христова ящерица, Eudibamus оказался эволюционным тупиком.

Иными словами, первая известная эволюционная линия сухопутного прямоходящего животного оказалась неудачной. Все ее представители вымерли, не оставив ни одного современного потомка. Однако золотой век прямохождения был уже не за горами.

У меня за окном маленькое двуногое животное бродит по зеленеющей весенней лужайке в поисках червей. Очаровательное создание! Нет, это не моя дочь, а странствующий дрозд (Turdus migratorius). Птица перескакивает с места на место, то и дело вонзая клюв в почву, чтобы схватить червя. Вдруг что-то ее пугает, и с помощью покрытых перьями передних конечностей она взлетает на ближайшее дерево.

Все птицы, от дроздов и орлов до страусов и пингвинов, являются двуногими. Когда у птиц развился бипедализм? И почему это произошло? Может быть, понимание бипедализма у птиц поможет нам разобраться с прямохождением у человека?

Один из методов, позволяющих ученым понять эволюционные истоки какого-либо признака у животных, состоит в том, чтобы изучить анатомию их близких родственников в поисках сходств и различий. Мы занимаемся этим постоянно, сравнивая себя со своими «кузенами» – человекообразными обезьянами. Кто же они, ближайшие ныне живущие родственники птиц? Ответ на этот вопрос очевиден, но все же может вас удивить.

Изучив анатомию и ДНК птиц, ученые пришли к выводу, что наши пернатые друзья стоят ближе всего к крокодилам{45} – настоящим крокодилам, аллигаторам и кайманам. ДНК и окаменелые остатки помогают не только обнаружить близких родственников среди животных, но и установить, когда у них был ближайший общий предок. Например, общий предок людей и шимпанзе жил всего каких-то 6 млн лет назад. Однако последний общий предок всех птиц и представителей отряда крокодилов обитал на земле гораздо раньше – более 250 млн лет назад.

Кирк Кэмерон, в юном возрасте прославившийся ролью в комедийном сериале 1980-х гг. «Проблемы роста» (Growing Pains), во время теледебатов, упомянув о генетической связи птиц и крокодилов, со словами: «Так вот она, цель поисков эволюционистов, – крокоутка?» – предъявил изображение существа с головой крокодила и телом утки, пытаясь доказать, что эволюция – это сплошной вымысел{46}.

Однако эволюция действует не так, как представляется Кэмерону. Последний общий предок любых двух животных это не гибрид двух ныне существующих форм вроде чудовищ из книги Герберта Уэллса «Остров доктора Моро». Обычно это более примитивная, общая форма, из которой развиваются современные специализированные животные, в процессе эволюции независимо друг от друга они меняются, приспосабливаясь к собственным условиям обитания.

Последним общим предком птиц и крокодилов была не крокоутка, а древняя группа животных – так называемые архозавры. Мы знаем это благодаря тому, что от них остались окаменелости. Остатки ранних архозавров можно обнаружить в горных породах возрастом от 245 млн до 270 млн лет, этот период в истории Земли называется триасом. Одни архозавры поедали растения, другие – мелких рептилий и примитивных протомлекопитающих, которые внешне выглядели как мохнатые ящерицы. Некоторые архозавры были крошечные, другие – огромные. Представители рода Postosuchus, которых обычному посетителю музея легко принять за миниатюрных тираннозавров, периодически бегали на двух ногах.

Архозавры не были динозаврами – пока еще не были. Около 245 млн лет назад по причинам, до сих пор неясным, эволюционная линия архозавров разделилась, и возникли две преобладающие линии. Из одной в конечном счете возникли современные крокодилы и аллигаторы. Из другой развились динозавры, а позже – птицы.

В основании обеих линий находились существа, передвигающиеся на двух ногах.

В 2015 г. Линдси Занно из Музея естественных наук штата Северная Каролина описала остатки крокодила триасового периода, обнаруженные в отложениях возрастом 230 млн лет чуть западнее города Роли (США). Она назвала его Carnufex carolinensis – «каролинский мясник»{47}. Он был трехметрового роста, имел полную пасть острых как бритвы зубов и иногда передвигался на двух задних ногах. Мы часто воспринимаем крокодилов как живых ископаемых, словно они совершенно не изменились со времен динозавров. Однако в отличие от массивных и довольно медлительных современных крокодилов их древнейшие предки имели легкое сложение{48} и были очень быстрыми животными, способными принимать вертикальное положение тела и даже – время от времени – перемещаться на двух ногах.

Палеонтологическая лаборатория Занно находится на втором этаже Центра изучения природы в городе Роли. Она создана в 2012 г., оснащена по последнему слову техники и призвана пробуждать у общественности интерес к научным исследованиям. За стеклянной панелью, полностью открытой для всеобщего обозрения, находятся не только окаменелости, но и палеонтологи, которые их изучают. В центре лаборатории красуется череп трицератопса (Triceratops), ожидающий, когда его извлекут из защитной гипсовой оболочки и почистят. Жужжат пневматические скрайберы, медленно удаляя древнюю породу, прилипшую к минерализованным костям давно вымерших животных.