Загадка походження: дослідники пояснюють, як Homo sapiens підкорили світ

Вчені з Інституту науки історії людства товариства Макса Планка та Мічиганського університету проаналізували велику кількість досліджень, які стосуються розповсюдження нашого виду Homo sapiens за межі Африки та витіснення ним інших представників роду Homo

Для того, щоб пояснити, як сталося так, що нові прибульці швидко витіснили з достатньо екстремальних екологічних ніш види, які вже були добре до них пристосовані, дослідники висунули концепцію людини як “генералістичного (універсального) спеціаліста”.

Як люди вперше вийшли з Африки?

Взагалі-то ідея про те, що екологічна ніша людини краще за все описується терміном “спеціалізація на неспеціалізації” серед тих, хто займається походженням людини, далеко не нова. Однак, який саме механізм адаптації стосовно людини розумної стоїть за цим терміном без детального аналізу того, що відбувалося за останні сто тисяч років, зрозуміти важко.

Патрік Робертс та Брайан Стюарт розпочали власне дослідження з реконструкції того, які екологічні ніші займали різні популяції людей протягом свого існування та розповсюдження планетою. І почати цю розповідь варто з того часу, як перші Homo erectus вийшли з Африки. Найбільш відома знахідка людей цього періоду – у печері біля міста Дманісі в Грузії, яка датується періодом 1,8 мільйона років тому.

Схематичне зображення розселення архаїчних людей
Схематичне зображення розселення архаїчних людей. Джерело: John D. Croft

1,2-0,8 мільйона років тому люди досягли Східної Азії та печери Атапуерка в Іспанії.

Чи важко їм було пристосуватися до нових умов та нових тварин, які мешкали на цій території? Виявляється, що не дуже. Згідно з дослідженнями, опублікованими в 2004-2005 роках, попри те, що існував бар’єр у вигляді Червоного моря, з точки зору клімату, увесь регіон від Північної Африки до Північного Китаю являв собою одне ціле.

Дослідник Робін Деннел влучно назвав цю кліматичну зону “Саванастан”, підкреслюючи, що ця мозаїка з тропічних лісів вздовж берегів річок та відкритих трав’янистих рівнин скоріше характерна для сучасної Африки, ніж для Азії.

Cавана
Сучасна африканська савана. Джерело: CT Cooper

І ось через цей коридор з Африки до Азії й почала розповсюджуватися африканська фауна. Разом із усіма іншими видами з Африки на своїх двох вийшла також  людина або Homo erectus. Тобто, фактично, ніякої адаптації на першому етапі виходу з Африки не відбулося. Просто сама африканська савана перестала обмежуватися Африкою та вийшла за її межі.

Архаїчні люди півдня

Щоправда, згодом клімат таки змінився. Більшість тварин, що прийшли з Африки, померли, а людям довелося адаптуватися. У Південно-Східній Азії цей процес був пов’язаний з розповсюдженням тропічних лісів. Відповідно, Homo erectus довелося перейти до образу життя та харчування, пов’язаного з тропічним лісом. Принаймні, дослідження решток людей з формацій Сангіран, Бапанг та Трініл на острові Ява говорять саме про це.

Homo floresiensis та слони.

На індонезійському острові Флорес же еволюція зайшла ще далі. Люди сюди прийшли теж не самі по собі, а разом з кількома іншими видами тварин-прибульців, із якими, вочевидь, були пов’язані екологічно. Найважливішими з них були слони з роду стегодон, які, ймовірно, час від часу ставали їжею для еректусів. І на Флоресі сталося те, що стається з тваринами на островах: і мисливці, і здобич подрібнішали. Так, Homo floresiensis був усього метр заввишки, але ж і слони, які жили на одному острові з ним, важили 850 кілограмів.

Чи були усі “досапієнтні” популяції людей у Південно-Східній Азії спеціалізованими мешканцями тропічних лісів? Деякий час домінувала думка, що так. Однак, як показано у статті 2009 року дослідника з Австралійського національного університету Бена Марвіка, сама континентальна частина Південно-Східної Азії являла собою все ту ж мозаїку з річкових долин, вкритих тропічним лісом і відкритих ділянок трав’янистих рівнин. Хіба що тепер перші домінували над другими.

Неандертальці та денисівці

Що ж до північних популяцій архаїчних людей, то з ними усе ще цікавіше. Уявлення про них, як про один чи два види людей, що були спеціалізовані для виживання в сухому та холодному кліматі, не знайшли свого підтвердження. Усі ці “європейські неандертальці“, “близькосхідні неандертальці”,”денисівці” існували в безлічі дуже несхожих між собою ландшафтів.

Художнє зображення плейстоценового арктичного пейзажу.

Переважали, звичайно, “палеоарктичні умови”, вони ж “мамонтові степи” – вільні від лісу рівнинні або горбисті ділянки суходолу, які більшу частину року були вкриті снігом. Кілька місяців на рік вони вкривалися травою, під якою, між тим, зберігалася вічна мерзлота. Але велика кількість “північних” популяцій жила в лісах, у Середземномор’ї, де зберігався помірний клімат, у степах і, навіть, пустелях.

Дослідження 2008 року вказує на те, що на території сучасного Гібралтара неандертальці харчувалися переважно дарами моря. А стаття 2011 року зазначає, що неандертальці не гребували й рослинною їжею. Взагалі ж численні дослідження не знаходять у розрізнених груп неандертальців чи денисівців якогось єдиного комплексу адаптацій до сухого та холодного клімату. Можна припустити, що північні популяції архаїчних людей Євразії важко об’єднати у якісь види з точки зору їхнього середовища.

Реконструкція печери неандертальців
Реконструкція печери неандертальців. Джерело: Tyler B. Tretsven.

Більше схоже на те, що мова йде про окремі ізольовані популяції, кожна із яких виробляла свій набір пристосувань до тієї чи іншої комбінації екстремальних умов. Перша хвиля адаптації до “неафриканських” умов давалася людям тяжко, але зрештою архаїчні люди зайняли в Євразії цілий ряд екологічних ніш від “мамонтових степів” до екваторіальних лісів. І вони успішно утримували місця для полювання в цих нішах сотні тисяч років.

Проте згодом з Африки прийшли Homo sapiens і всього за кілька десятків тисяч років зайняли всі ці ніші і, на додачу до того, пристосувалися до тих кліматичних умов, із якими не змогли впоратися ані еректуси, ані неандертальці з денисівцями.

Homo sapiens підкорюють світ

Як так могло статися? Початок цього процесу уявити неважко. Відбулися чергові зміни клімату і виникли “коридори міграції” для африканської фауни, а разом із нею й людей. Так само, як і їхні попередники, більшість африканських Homo sapiens були мешканцями рівнин та берегових лісів.

Карта потенційного розповсюдження архаїчних гомінінів та перших людей
Карта потенційного розповсюдження архаїчних гомінінів (H. erectus, H. floresiensis, H. neanderthalenesis, денисівців та архаїчних африканських гомінінів) та розповсюдження H. sapiens близько 300 і 60 тис. років тому. Джерело: Nature Human Behaviour. 10.1038/s41562-018-0394-4

Тож у часи, коли клімат Аравії був значно м’якішим за теперішній, і на її території жили гіпопотами, ніяких перешкод, щоби подолати тисячі кілометрів у людей не було. Ну а витіснення інших популяцій людей з цієї території легко пояснюється тим, що в наших пращурів були гостріші списи та язики.

При цьому цікавим виглядає те, як люди долали ті ділянки пустель, які все ж лишалися на їхньому шляху. Прикладом може служити пустеля Тар на північному заході Індії. Зараз це досить непривітне місце, в якому з палеолітичними технологіями важко вижити. Було не дуже зрозуміло, звідки тут узялися рештки людей, які датуються періодом між 90 та 21 тисячоліттям до нашої ери.

Пустеля Тар
Пустеля Тар у Раджастані, Індія. Джерело: By sushmita balasubramani (Flickr: the vast expanse of the Thar desrt) [CC BY 2.0]
Аж ось у 2013 році з’явилося дослідження, згідно з яким поява в пустелі Тар людини збігається за часом із утворенням тут озера та річкової системи. Виявилось, що й тут люди йшли туди, де тимчасово змінився клімат. Коли за кілька тисяч років водойми зникли, люди вже встигли пристосуватися до місцевих умов. Згідно з іншим дослідженням, те ж саме сталося 45 тисяч років тому в Австралії. Пустельні центральні райони перетворилися на савану, туди зайшли люди та залишилися назавжди.

Заселення Тибету

Ще більш цікавою є загадка заселення людьми високогірних плато сучасного типу, таких як Тибет. Річ у тім, що згідно з сучасними уявленням, більш ранні Homo якщо й заходили до високогірних районів, то робили це тимчасово. Сучасні ж люди, судячи з усього, заселили ці території дуже рано і дуже швидко. Крім того, ще в палеоліті сапієнси населяли висоти, які так і залишилися недосяжними для більш архаїчних популяцій, які населяли Землю разом із ними.

Тибетське нагір'я з супутника
Знімок Тибетського плато в природних кольорах. Джерело: NASA Earth Observatory, Jesse Allen

У сучасного населення Тибету наявні мутації, які допомагають їм адаптуватися до життя в високогірних районах. Однак, відповідно до дослідження, опублікованого в 2017 році, ці мутації відбулися близько 4 тисяч років тому. Звичайно, можна припустити, що насправді вони більш давні, і пращури тибетців отримали їх внаслідок гібридизації з більш прадавніми людьми, які заходили в гори ще до того, як сюди прийшли Homo sapiens. Однак генетичні дослідження вказують на те, що гени, які відповідають за адаптацію до високогір’я відрізняються не тільки в тибетців та мешканців високогір’їв Ефіопії, але й у тибетців та людей, що населяють південноамериканські Анди.

Це ставить під сумнів ідею про те, що гени адаптації до високогірних умов були запозичені в більш архаїчних Homo. Адже індіанці походять від населення Східної Азії і комплекс генів, що запозичений в результаті схрещувань із неандертальцями в них той самий. Іншими словами, 30 тисяч років тому, коли, згідно з дослідженнями почалось заселення плато Тибету, діяло не запозичення генів, а якийсь інший механізм адаптації. І знову ж таки палеокліматологи підказують, що між 40 і 25 тисячами років тому клімат змінився, і низинні частини плато Тибету були значно теплішими і вологішими, ніж зараз.

Анди та неповнота палеонтологічного літопису

Що ж до Анд, то з ними ситуація ще цікавіша. Рештки людей, знайдені тут на висоті 4300 метрів над рівнем моря не лише найбільш “високогірні” серед усіх палеолітичних (до появи землеробства) знахідок людини. Вони ще й найбільш давні в Південній Америці.

Андське плато
Андське плато. Джерело: Claire POUTEAU, Clairette.

Тут необхідно зробити відступ від теми і розповісти про тафономію. Тафономія – це наука, яка вивчає закономірності захоронення решток органічного світу в землі. І вона говорить про те, що в різних місцевостях рештки тварин зберігаються неоднаково добре. У тропічних лісах вони зберігаються погано, у той час як у сухому високогірному кліматі – добре. Крім тафономії ще треба згадати, що у певних місцевостях палеонтологи через ті чи інші причини ведуть свої дослідження частіше, ніж в інших.

Тобто палеонтологічний літопис є неповним, і ми не впевнені у точності своїх реконструкцій розповсюдження  прадавніх людей не тільки у Південній Америці, але й у Євразії. Але так чи інакше, найдавніша знахідка людини у Південній Америці була зроблена саме в Андах та датується 13 тисячами років.

“Мамонтовий степ” та екваторіальні ліси

Від високогірних плато варто перейти до інших екстремальних середовищ існування. 45 тисяч років тому представники нашого виду почали освоювати палеоарктику. І так само, як й з гірськими плато, розселення їх було надзвичайно стрімким у порівнянні з попередніми популяціями людей. Всього за кілька тисяч років сапієнси-мисливці досягли Сибіру, який тоді був вкритий “мамонтовим степом” до 72 градуси широти.

Стоянки сапієнсів та неандертальців цього періоду важко відрізнити одну від одної. Однак схоже на те, що прибульці з теплого півдня жили в значно північніших та значно суворіших умовах, ніж “пристосовані до холоду” неандертальці.

Приблизно у цей же час відбувається заселення екваторіальних лісів. Дослідження показали, що люди сучасного типу  починали не тільки відвідувати, але й жити там на постійній основі щойно їх діставалися. У Південно-Східній Азії це сталося 50-45 тисяч років тому, а в Південній Америці – 13-12 тисяч років тому. І знову ж таки, знахідок сапієнсів у цих лісах (наскільки про це взагалі можна судити в таких несприятливих умовах) значно більше, ніж нібито пристосованих до них архаїчних популяцій.

Екстремальні природні зони, заселені Homo sapiens.
Екстремальні природні зони, заселені Homo sapiens (високогір’я та палеоарктика, тропічні ліси, пустелі). Джерело: Maps from NASA Worldview. In Roberts and Stewart. 2018. Defining the ‘generalist specialist’ niche for Pleistocene Homo sapiens. Nature Human Behaviour. 10.1038/s41562-018-0394-4

Схоже на те, що зміна архаїчних людей на сучасних відбувалася не стільки завдяки перемозі в прямій конкуренції, скільки завдяки тому, що наші пращури значно краще за своїх попередників адаптувалися саме до екстремальних умов.

“Тренувальний майданчик” для Homo sapiens

І одразу виникає питання: а як же Homo sapiens отримали такі “надможливості”. І логіка підказує пошукати відповідь на це питання на африканській прабатьківщині людей. Адже перед тим, як трохи менше ніж 100 тисяч років тому вийти за межі Африки разом із черговим розширенням африканської савани, пращури сучасних людей принаймні 200 тисяч років мешкали на цьому континенті.

Однак Африка – це далеко не лише савана та річкові долини. Тут достатньо і гірських районів, і пустель, і  екваторіальних лісів. А ще протягом десятиліть усі ці кліматичні зони весь час рухалися. Ми звикли думати про зміни клімату протягом останнього мільйона років як про явище, яке спостерігалося, перед усім, у високих широтах Євразії. Як про серію зледенінь та міжльодовикових періодів. Однак для наших предків 300-100 тисяч років тому це були, перш за все, наступи та відступи ворожих пустель та лісів на милу їхньому серцю савану.

Пустеля калахарі та її автохтонне населення.
Пустеля Калахарі та її автохтонне населення. Джерело: John L Bradfield

Фактично людство в Африці увесь час жило в умовах “коридорів життя”, які постійно змінювалися. Щойно такі коридори проникали всередину досі “ворожої” кліматичної зони, туди йшли й люди. Там вони боролися з незвичними  умовами аж до того часу, поки вони не ставали зовсім нестерпними. Так сталося в пустелі Калахарі на півдні Африки. Згідно з сучасними дослідженнями, люди прийшли сюди близько 90 – 77 тисяч років тому та залишилися назавжди. Те ж саме сталося і в пустелі Наміб близько 85 тисяч років тому.

Як швидко пристосуватися до нових умов?

Принаймні 140 тисяч років тому люди проникли до густих екваторіальних лісів Центральної Африки. Підсумовуючи усі результати досліджень, можна припустити, що саме це була перша повністю успішна спроба людей цілком опанувати цю екосистему.

Ситуація у Лесото на півдні Африки, яка склалася близько 45 тисяч років тому, мабуть, найкраще ілюструє, як же люди навчилися швидко адаптуватися до екстремальних умов. У ті часи саме стався черговий міжльодовиковий період і на висоті 2100 метрів клімат став таким, що не потребував адаптації для нестачі кисню, а тільки адаптації до прохолодного клімату. І звичні до “африканських” умов мешканці навколишньої савани дуже швидко навчилися виживати тут, ділячись один з одним секретами виживання.

Homo sapiens навчилися пристосовуватися до змін на Африканському континенті. Джерело: кадр з фільму The Great Human Odyssey (2015)

І ось тут вже пояснення доходять до того самого “просто наші пращури виявилися розумнішими“. Ключовими у новій теорії про адаптивну здатність людини виявляються три конкретні особливості сучасних людей, які, як достатньо надійно встановлено, і відрізняли їх від попередніх популяцій: альтруїзм щодо не-родичів, ритуалізація передачі знань та символьне мислення.

В умовах, коли не треба здійснювати неймовірне, а треба просто навчитися використовувати незвичне оточення на свою користь, кожна особина, що не просто додумалася до нового пристосування, але ще й поділилася плодами цих знань з іншими членами своєї групи, а можливо і з членами інших груп, отримувала перевагу у виживанні. Виживання цілої популяції людей на певній території було успішнішим, ніж те забезпечували виключно біологічні пристосування.

А символьне мислення та ритуалізація спілкування дозволяли розповсюджувати та зберігати ці знання протягом багатьох поколінь. Проте дослідники пішли далі та запропонували теорію щодо того, як здатність до зберігання великих обсягів культурної інформації створила абсолютно нову екологічну нішу для сучасної людини. Традиційно, за способом харчування та середовищем існування, всі живі істоти поділяються на дві категорії: генералістів, пристосованих до широкого спектра їжі і умов існування, та спеціалістів, добре пристосованих до вузького діапазону харчування та певних умов життя.

Ціна адаптації

Homo erectus та його нащадки, що вийшли з Африки 1,8 мільйона років тому, залишалися надзвичайно успішними, але все ж генералістами. Приклад неандертальців це добре ілюструє. При цьому архаїчні люди вперто намагалися опанувати більш спеціалізовані ніші, ніж мешканець помірно-температурної лісо-рівнинної мозаїки. Але їм не вистачало швидкості адаптації.

Адаптація – це завжди перегони між середовищем, що “прагне знищити” популяцію та самими живими істотами, які шукають спосіб зробити його трохи менш ворожим. В умовах, коли помірний степ змінюється холодним, холодний степ – холодними лісами, а далі усе знову повертається до степу, біологічній еволюції та примітивній культурній еволюції просто не вистачає швидкості. Тому популяція, що пристосовується до нових умов і через це страждає і відривається від решти виду, вимушена при різкій зміні заново адаптуватися до чогось нового.

Типи екологічних ніш
Типи екологічних ніш. Локальні популяції тварин-спеціалістів практично незмінно використовують один тип харчової мережі. Локальні популяції генералістів, навпаки, з часом використовують різні харчові канали. Хоча H. sapiens часто наводиться як приклад класичного генераліста, локальні популяції нашого виду дуже часто вдаються до спеціалізації на різних харчових мережах, тому нас слід вважати змішаним типом. Джерело: Nature Human Behaviour ISSN 2397-3374

Перехід до пристосування за рахунок накопичення культурної інформації дозволила місцевим популяціям достатньо швидко переходити до спеціалізації, зберігаючи єдність. Така модель “генералістичного спеціаліста” передбачає, що замість розбивання виду на окремі ізольовані популяції, кожна з яких еволюціонує в своїй вузькій ніші, виникає суцільний простір популяцій, що контактують між собою, частина з яких є генералістами, а частина – спеціалістами.

Шлях “генералістичного спеціаліста”

Коли змінюється клімат, група може розраховувати не тільки на виживання окремого члена за рахунок його біологічної та культурної адаптації. Уся група або сукупність кількох груп можуть розраховувати на досвід виживання кожного із членів групи.

Однак, коли існує розподіл знань між членами племені, ці знання зведені до символів та ритуалів. Вони містять сукупність можливих пристосувань, які можна використати, щоби впоратися з новою їжею, новими кліматичними умовами та новими загрозами. Ця інформація може бути навіть надлишковою, оскільки охоплює знання літніх людей, яким “батьки розповідали”, як колись жили “зовсім не так, як зараз”. А також знання різних диваків, які живуть не там, де саме плем’я та їдять не те, що й усі.

Виживання Homo sapiens
Ключовим фактором успішного виживання та розповсюдження наших пращурів була адаптація. Джерело: кадр з фільму The Great Human Odyssey (2015)

Власне, нова роль генералізованого спеціаліста і дозволила людям підкорювати екстремальні умови з небаченою досі швидкістю. Зустрічаючи на своєму шляху пустелю або гори, популяція сапієнсів “вклинювалася” в них там, де на короткий термін утворилися більш-менш сприятливі умови, та які можна було подолати взаємодопомогою та багажем знань. А далі йшла адаптація, і за якийсь час сапієнси у цій місцевості розповсюджуються вже як сукупність генералістичних та спеціалізованих популяцій.

І загадка вимирання неандертальців та еректусів виглядає вже не такою й складною. Там, де група архаїчних людей намагалася вижити в кількох зонах, жодну із яких вона була не здатна обжити повністю, сапієнси займали всі можливі зони й заселяли їх настільки щільно, наскільки це взагалі було можливо. В результаті, всього за кілька десятків поколінь прибульців ставало в кілька разів більше, ніж аборигенів.

Зауваження та наслідки

До усієї цієї теорії є два великих зауваження. Перше полягає в тому, що вона побудована на широких узагальненнях палеонтологічних та палеогеографічних даних, які є неповними. Залишається імовірність, що усе могло бути зовсім не так і висновки зроблені хибні. Наприклад, що гори та пустелі насправді давалися людям тяжко. Що насправді неандертальці та денисівці таки утворювали суцільний ареал. Що міжвидове схрещування таки дало нам чимало корисних мутацій, і саме їхня роль була ключовою.

Кістки носорога, розрубані за допомогою кам'яних знарядь
Кістки носорога, розрубані архаїчними людьми за допомогою кам’яних знарядь близько 700 000 років тому. Джерело: T. INGICCO

Інше зауваження має більш загальний характер. Коли група живих істот коштом негенетичних факторів змінює середовище та джерела харчування за період, який вимірюється не поколіннями, а роками та місяцями, яка наука має займатися дослідженням цього явища? Біологія чи історія?

Досі біологи намагалися при дослідженні еволюції людини триматися в рамках чисто еволюційної моделі, в якій є зміни геному і зміни навколишнього середовища. Модель “генералістичного спеціаліста” передбачає, що головна боротьба відбувається між культурною інформацією та навколишнім середовищем, а генетика та екологічна ніша підлаштовуються під результати цієї боротьби.

І найскладніше для біологів у новій моделі є те, що її можна застосовувати до людей, які жили, принаймні, 200 тисяч років тому. Тепер відкинути цей період як “небіологічний” не вдасться, як це було зроблено з періодом після неолітичної революції. І все ж доведеться побудувати теорію, яка б пояснила, як же наша історія витікає із нашої еволюції. Але, можливо, саме це й стане найцікавішим.

Джерело: The Great Human Odyssey [Part 3]: Journey’s End

Nature Human Behaviour (2018), doi: 10.1038/s41562-018-0394-4Nature (2005), https://www.nature.com/articles/nature04259; Quat. Int. 249, 120–128 (2012), doi: 10.1016/j.quaint.2011.06.013; Hum. Evol. (2011), doi: 10.1016/j.jhevol.2011.04.009Quat. Int. (2009), doi: 10.1016/j.quaint.2008.01.012Proc. Natl Acad. Sci. USA (2008), doi: 10.1073/pnas.0805474105Proc. Natl Acad. Sci. USA (2011), doi: 10.1073/pnas.1016868108; Quat. Sci. Rev. (2013), doi: 10.1016/j.quascirev.2013.06.012Science (2017), doi: 10.1126/science.aag0357; Sci. Bull. (2007), doi: 10.1007/s11434-007-0357-zMol. Biol. Evol. (2013), doi: 10.1093/molbev/mst093Hum. Evol. (2007), doi: 10.1016/j.jhevol.2006.08.011Africa from MIS (2016), doi: 10.1007/978-94-017-7520-5_10.

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або
Олександр Бурлака
  • 56 записів
  • 0 дописів
Олександр займається популяризацією науки, веде блоги та працює викладачем у Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. Петра Василенка. Має ступінь кандидата технічних наук.