Новое широкомасштабное исследование окаменелостей, охватывающее более четырех миллионов лет, показывает, что рост и масса тела развивались с разной скоростью в ходе эволюции гомининов - предков, из которых до сих пор существует только Homo sapiens.
Опубликованное сегодня в журнале Royal Society Open Science исследование также показывает, что тела гомининов не постоянно увеличивались в размерах, а эволюционировали в флуктуациях «пульса и стазиса», а некоторые родословные даже сокращались.
Результаты крупнейшего исследования размеров тела гоминидов, включающего 311 образцов, начиная с первых прямоходящих видов, живших 4,4 миллиона лет назад, и заканчивая современными людьми, которые последовали за последним ледниковым периодом.
Хотя исследователи описывают физическую эволюцию различных видов гоминидов как «длинный и извилистый путь со множеством ответвлений и тупиков», они говорят, что общие закономерности в данных предполагают всплески роста на ключевых стадиях, за которыми следуют плато, где мало изменился за многие тысячелетия.
Ученые были удивлены, обнаружив «разъединение» массы и роста около полутора миллионов лет назад, когда гоминины выросли примерно на 10 см в высоту, но не будут последовательно увеличиваться в весе в течение следующего миллиона лет, при среднем увеличение веса на 10-15 кг произошло около 500 000 лет назад.
До этого события рост и вес у видов гоминидов, по-видимому, развивались примерно «согласованно», говорят авторы этого первого исследования, целью которого является совместный анализ обоих аспектов размера тела на протяжении миллионов лет.
Увеличение только роста привело бы к более худощавому телосложению, с длинными ногами и узкими бедрами и плечами. Это могло быть адаптацией к новым условиям и охоте на выносливость, поскольку ранние виды Homo покинули леса и перебрались в более засушливые африканские саванны», - говорит ведущий автор доктор Мануэль Уилл из Кембриджского отдела археологии и научный сотрудник Gonville and Caius. Колледж.
"Более высокое отношение поверхности к объему у высокого стройного тела было бы преимуществом при многочасовом преследовании животных в сухую жару, поскольку большая площадь кожи увеличивает способность к испарению пота."
«Позднее увеличение массы тела совпадает с постоянно увеличивающейся миграцией в более высокие широты, где более крупное тело лучше приспособлено для терморегуляции в более холодном евразийском климате», - говорит он..
Однако доктор Уилл отмечает, что, хотя эти теории и являются обоснованными, огромные пробелы в летописи окаменелостей продолжают скрывать абсолютную истину. На самом деле Уиллу и его коллегам часто приходилось оценивать размеры тела по сильно фрагментированным останкам - в некоторых случаях по единственной кости пальца ноги.
Исследование показало, что размер тела сильно различался на протяжении ранней истории гоминидов, у целого ряда видов разной формы: от широких, похожих на гориллу Paranthropus до более жилистых или «изящных» Australopithecus afarensis. Гоминиды, жившие четыре миллиона лет назад, весили в среднем 25 кг и имели рост 125-130 см.
По мере того, как физическое состояние трансформируется с течением времени, все больше приближаясь к более крупным размерам тела, ученые наблюдают три ключевых «импульса» значительных изменений.
Первый случай произошел с появлением нашей собственной видовой группы, Homo, около 2,2-1,9 млн лет назад. В этот период наблюдается совместный скачок как в росте (около 20 см), так и в весе (между 15-20 кг).
Рост затем отделился от веса с увеличением роста только на 10 см между 1,4-1,6 м лет назад, вскоре после появления Homo erectus. «С современной точки зрения именно здесь мы видим, как достигается и поддерживается привычный рост. Однако до массы тела еще далеко», - объясняет Уилл.
Только миллион лет спустя (0,5-0,4 миллиона лет назад) в летописи окаменелостей появляются постоянно более тяжелые гоминины, с примерно на 10-15 кг большей массой тела, что свидетельствует об адаптации к среде к северу от Средиземного моря.
«С этого момента средний рост и вес тела остаются более или менее одинаковыми в родословной гоминидов, что в конечном итоге ведет к нам самим», - говорит Уилл.
Есть, однако, несколько исключений из этого великого повествования: Homo naledi и Homo floresiensis. Недавно обнаруженные останки предполагают, что эти виды плыли против течения увеличения размеров тела с течением времени.
«Они могли произойти от гораздо более старых предков с небольшим телом или адаптироваться к эволюционным нагрузкам, возникающим в небольших и изолированных популяциях», - говорит Уилл. Floresiensis был обнаружен на индонезийском острове.
"Наше исследование показывает, что, за исключением этих двух видов, все гоминиды, появившиеся после 1,4 миллиона лет назад, имеют рост более 140 см и вес 40 кг. Это не изменится, пока человеческие тела снова не изменятся всего за последние несколько тысяч лет.."
"Эти результаты свидетельствуют о чрезвычайно сильном селективном давлении в отношении небольших размеров тела, которое сместило эволюционный спектр в сторону более крупных тел, которые мы имеем сегодня."
Уилл и его коллеги говорят, что эволюционное давление, которое, возможно, способствовало этому, включает «кладогенез»: расщепление линии, когда одна линия - в данном случае с меньшим телом - вымирает, возможно, в результате меж- конкуренция видов.
Они также предполагают, что половой диморфизм - физическое различие между полами, при котором самки обычно меньше у млекопитающих - был более распространен у ранних видов гоминидов, но затем неуклонно сглаживался эволюцией.
Соавтор исследования доктор Джей Сток, также из Кембриджского департамента археологии, предполагает, что эта траектория роста может продолжиться.
Многие группы людей продолжали расти в течение только прошлого века. С улучшением питания и здравоохранения средний рост, вероятно, продолжит расти в ближайшем будущем. Однако, безусловно, есть предел, установленный нашими генами, который определяет наш максимальный потенциал для роста», - говорит Сток.
«Размер тела является одним из наиболее важных определяющих факторов биологии каждого организма на планете», - добавляет Уилл. «Реконструкция эволюционной истории размера тела может дать нам представление о развитии передвижения, сложности мозга, стратегиях питания и даже социальной жизни».
ПРИМЕЧАНИЕ
И Homo naledi, и Homo floresiensis удивительно молоды, говорит Уилл: от ~300 000 до 100 000-60 000 лет соответственно