Десятилетиями палеоантропологи спорили о том, когда именно наши предки начали резко увеличиваться в размерах. Одни считали, что рост тела шёл постепенно на протяжении миллионов лет. Другие связывали скачок с появлением рода Homo. Третьи полагали, что заметное укрупнение произошло лишь после того, как на сцену вышли ранние виды вроде Homo habilis. Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), утверждает: истина сложнее любой из этих гипотез.

Вместо того чтобы поддерживать одну давнюю теорию, учёные применили изощрённый статистический метод и показали: размер тела гомининов, скорее всего, менялся одновременно по двум эволюционным траекториям. Медленное, но устойчивое увеличение на протяжении миллионов лет сочеталось с гораздо более резким скачком у поздних представителей рода Homo. Эти выводы помогают примирить десятилетия противоречивых исследований и дают одну из самых ясных на сегодня картин того, как и, возможно, почему наши предки эволюционировали в более крупных людей.

Два пути одного роста

«Несмотря на центральную роль размера тела в эволюции гомининов, нет единого мнения о том, как он увеличивался с течением времени, — пишут авторы. — Мы приводим убедительные доказательства заметного увеличения размеров у поздних Homo наряду с умеренным общим ростом среди всех гомининов».

Размер тела — одна из определяющих характеристик организма. У людей и наших вымерших родственников он связан буквально со всем: от расширения мозга и эффективности ходьбы до метаболизма, охотничьего поведения и способности перемещаться по всё более обширным территориям. Понять, когда менялся размер тела, — значит восстановить не только внешний облик предков, но и то, как они жили.

Однако, несмотря на десятилетия находок, учёные не могли договориться об эволюционной закономерности. Одни исследования предполагали, что гоминины просто становились крупнее со временем. Другие настаивали, что размер тела оставался относительно стабильным вплоть до появления Homo. Третьи утверждали, что настоящая трансформация началась лишь после ранних видов вроде Homo habilis, которого часто считают одним из первых представителей нашего рода.

Почему спорили десятилетиями

По мнению исследователей, одна из причин разногласий в том, что прежние анализы обычно рассматривали конкурирующие идеи по отдельности. Кроме того, они часто не учитывали неопределённости, присущие палеонтологической летописи: разногласия в классификации видов, различия в методах оценки массы тела и неясности в эволюционных связях между ископаемыми видами.

Чтобы обойти эти ограничения, команда собрала один из крупнейших на сегодня массивов данных о размерах тела гомининов. В него вошли оценки массы тела для 386 ископаемых образцов, представляющих 21 таксон. Затем данные проанализировали с помощью байесовских филогенетических обобщённых линейных смешанных моделей — статистического подхода, который учитывает эволюционные связи и одновременно охватывает несколько уровней неопределённости.

Анализ повторили на 1000 различных филогенетических деревьев и 1000 отдельных наборов данных. Это позволило проверить, остаётся ли общая картина стабильной, несмотря на все неопределённости.

Результаты: два одновременных тренда

Результаты указали на два параллельных процесса. Первый — умеренное, но устойчивое увеличение размера тела во всём семействе гомининов. В среднем масса тела росла примерно на 0,9 килограмма каждый миллион лет. Это говорит о том, что более крупные тела постепенно становились всё более распространёнными на протяжении человеческой эволюции.

Второй тренд оказался куда более драматичным. Вместо того чтобы все представители Homo становились существенно крупнее, исследователи нашли самые сильные доказательства отдельного скачка у поздних членов рода — особенно у видов, появившихся после Homo habilis. Эта закономерность регулярно воспроизводилась независимо от того, как анализировали ископаемые данные.

Иными словами, ранние представители Homo, возможно, вовсе не были тем важным биологическим поворотным моментом, каким их считали учёные. Это открытие оспаривает распространённое допущение, что принадлежность к роду Homo автоматически означала значительно более крупное тело. Напротив, исследование предполагает, что некоторые характерные черты, традиционно ассоциируемые с человеком, включая больший размер тела, могли развиться уже после возникновения рода.

Связь с другими изменениями

Такая интерпретация согласуется с более широкими переменами, которые происходили позже в эволюции человека. Исследователи отмечают, что этот период совпадает с появлением более эффективного прямохождения, возросшим потреблением мяса и расширением ареалов обитания. Более крупные тела могли быть как следствием, так и движущей силой этих поведенческих и экологических сдвигов.

Исследование также подтверждает растущее понимание: эволюция редко идёт по прямой. Такие виды, как Homo floresiensis, прозванный «хоббитом» за миниатюрный рост, и Homo naledi часто оказывались выбросами с необычно малыми размерами тела, хотя принадлежали к относительно недавним ветвям человеческого генеалогического древа. Их существование доказывает: размер тела не увеличивался равномерно на пути к современному человеку.

Кстати, тема нелинейности эволюции всплывает и в других наших материалах. Например, мы писали о том, как у предков человека было 8 пальцев на руке: теория из глины и кристаллов — ещё одна гипотеза, которая ломает привычные представления о прямой линии от обезьяны к человеку.

Учёные десятилетиями спорили, как именно увеличивался размер тела у предков человека: постепенно, миллион за миллионом лет, или резким скачком в какой-то ключевой момент. Новое исследование, опубликованное в PNAS, показывает, что правы оказались обе стороны — просто каждая смотрела на свой кусок общей картины.

Анализ 386 ископаемых образцов, охватывающих 21 вид гомининов, выявил два разных пути. Большую часть эволюционной истории наши предки действительно росли медленно и неуклонно. Но примерно 2–2,5 миллиона лет назад у поздних представителей рода Homo произошёл внезапный и значительный скачок. Этот перелом совпал с появлением Homo rudolfensis и Homo erectus/ergaster.

Рост шёл не по прямой

Старое представление о том, что гоминины просто становились всё крупнее и крупнее по прямой линии, ведущей к современному человеку, не выдерживает проверки. Окаменелости рассказывают более запутанную историю.

Многие родственники вообще пропустили этот рывок. Homo floresiensis и Homo naledi остались по-настоящему маленькими. Australopithecus, один из самых ранних наших родственников, весил в среднем около 40 килограммов и был ростом примерно с современного ребёнка.

Другие ветви Homo пошли в противоположном направлении. Homo erectus/ergaster стали первыми гомининами, чей средний вес достиг 60 килограммов и более — такие цифры не выглядели бы странными и для многих людей, живущих сегодня.

Вместо единого стройного марша к большим телам летопись окаменелостей показывает несколько разных стратегий, которые разыгрывались бок о бок на разных ветвях семейного древа.

Почему свидетельства противоречили друг другу

«Годами разные исследования приходили к разным выводам: одни говорили, что наши предки steadily росли, другие — что размер прыгнул в какой-то ключевой момент у Homo, — объясняет ведущий автор работы Джейкоб Гарднер из Университета Рединга. — Мы думаем, это потому, что каждый смотрел на слегка разные кусочки гораздо большей головоломки».

Часть противоречий связана с самой летописью окаменелостей. Разные исследования оценивали массу тела ископаемых по разным элементам скелета, сравнительным популяциям и статистическим методам. Иногда для одного и того же индивида получались существенно разные результаты.

Новая работа сознательно включила эти неопределённости в анализ, а не рассматривала их как фиксированные значения. Такой подход позволяет охватить диапазон правдоподобных эволюционных сценариев, а не полагаться на одну-единственную интерпретацию.

Когда исследователи собрали все окаменелости вместе, учли конкурирующие идеи и приняли во внимание родственные связи между видами, картина прояснилась. Ответ, скорее всего, — комбинация разных гипотез. Эволюция человека не была историей постоянного роста. Главное изменение произошло позже, внутри нашего собственного рода, тогда как другие ветви человеческой семьи, включая некоторых удивительно маленьких родственников, пошли совершенно иными путями.

Что упускали предыдущие исследования

Чтобы распутать этот клубок, команда собрала данные о массе тела для 386 ископаемых, охватывающих 21 вид гомининов. По сути, анализ включил всю расширенную семью — людей и наших вымерших родственников.

Учёные построили статистические модели, отслеживающие, как размер тела менялся на протяжении миллионов лет. Оказалось, прежние исследования не были ошибочными. Они просто каждое рассматривало свой срез головоломки: одни сосредотачивались на ранних родственниках вроде Australopithecus, другие — на более поздних видах Homo.

Эволюция не раз пробовала разные решения в зависимости от локальных условий и экологических ограничений. И вместо того чтобы выбирать между конкурирующими теориями, новые данные показывают: в каждой из них есть доля истины.

Размер тела действительно увеличивался постепенно на протяжении всей линии гомининов. Но самый значительный скачок, судя по всему, произошёл позже — уже после того, как появились самые ранние представители Homo. Это может помочь урегулировать один из самых давних споров в палеоантропологии и показать, как совершенствование статистических методов позволяет извлекать новые сведения из окаменелостей, которые десятилетиями изучались вдоль и поперёк.

Вопросы, впрочем, остаются. Будущие находки, более точные методы оценки массы тела и лучшее понимание родственных связей между видами могут ещё уточнить картину. Исследование также явно не учитывает половые различия в размерах, которые у некоторых ранних гомининов могли быть выражены сильнее, чем у современных людей.

Кстати, тема неожиданных скачков в эволюции не ограничивается людьми. Мы уже писали о том, как слияния галактик резко прекратились 10 млрд лет назад — там тоже долгий постепенный процесс оборвался внезапно, словно кто-то выключил рубильник.

Почему учёные спорили десятилетиями

Разные исследовательские группы пользовались разными методами оценки массы тела по ископаемым костям. Кто-то опирался на размеры суставов, кто-то — на длину и толщину трубчатых костей, а третьи строили реконструкции по фрагментам черепа. Результаты, естественно, не совпадали.

Поверх этого ни одна команда в полной мере не учитывала, как виды гомининов связаны друг с другом эволюционно. А ещё — огромную неопределённость неполной палеонтологической летописи. Какие кости вообще принадлежат какому виду? Иногда это неясно даже специалистам, и разные трактовки приводили к разным выводам о росте и массе тела.

Когда исследователи объединили всё в одну модель, противоречия в основном испарились. Оказалось, что прежние работы не опровергали друг друга. Они просто рассматривали разные фрагменты более сложной и запутанной истории.

Два темпа одного процесса

Масса тела росла постепенно у ранних родственников человека — например, у австралопитеков. А затем резко подскочила в конкретный, более поздний момент внутри рода Homo. Именно этот скачок, а не плавное увеличение на протяжении миллионов лет, стал главным событием в эволюции размеров тела.

Совпадение по времени вряд ли случайно. Скачок роста у поздних Homo совпал с целым пучком других крупных изменений: предки стали эффективнее ходить на двух ногах, есть заметно больше мяса и преодолевать гораздо большие расстояния в поисках пищи и новых территорий.

Более крупное тело, судя по всему, помогало сразу во всём: легче переносить долгие переходы и справляться с более требовательным, разнообразным рационом. Так что увеличение размеров оказалось тесно связано с более широким сдвигом в образе жизни ранних людей.

Что масса тела говорит об эволюции

Соавтор исследования Томас Пюшель из Оксфорда подчёркивает: эволюция размеров тела человека не была простой историей равномерного роста. Хотя масса в целом увеличивалась на протяжении нашей эволюционной истории, самый значительный сдвиг произошёл позже — внутри рода Homo.

Это изменение совпало с более масштабными переменами в том, как предки перемещались по ландшафтам и осваивали окружающую среду. По словам Пюшеля, это указывает на тесную связь между размерами тела и крупными экологическими и поведенческими переходами.

Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Кстати, тема неожиданных скачков в эволюции всплывает не только в палеоантропологии: мы уже писали, как 10 миллиардов лет назад резко прекратились слияния массивных галактик — словно кто-то выключил космический конвейер. Подробнее об этом в материале Как кто-то выключил рост галактик: слияния резко прекратились 10 млрд лет назад.