Как люди эволюционировали к прямохождению.

Ученые выяснили, как таз менялся с течением времени в новом исследовании. ВАШИНГТОН – Прямохождение на двух ногах – основополагающая черта, лежащая в основе успеха человечества. Учёные выявили два нововведения, произошедших давным-давно в эволюционной линии человека, которые изменили форму таза и способствовали развитию этой определяющей характеристики.
Исследователи изучили генетическую основу прямохождения — способности, которая отличает людей от других приматов, изучив сохраненные образцы эмбриональных тканей людей и различных других видов приматов, и выявили пару генетических сдвигов, которые произошли у наших предков.
Первое из этих нововведений касалось формирования хряща в ходе эмбрионального развития таза. Это позволило подвздошной кости, образующей верхнюю часть таза, преобразоваться из высокой, плоской и узкой, как у других приматов, в короткую, широкую и изогнутую, что способствовало стабилизации тела при вертикальной ходьбе и беге.
Второе нововведение, представляющее собой важнейшее дополнение к росту мозга наших предков, позволило задержать и сместить назад формирование тазовых костей в ходе эмбрионального развития. Это сохранило новую выгодную форму подвздошной кости, одновременно обеспечив женщинам достаточно широкие родовые пути для рождения детей с большим мозгом.
«Без этих изменений ходьба человека, скорее всего, была бы невозможна, а последующее увеличение размера мозга было бы трудно представить», — сказал биолог-эволюционист человека из Гарвардского университета Теренс Капеллини, старший автор исследования, опубликованного 27 августа в журнале Nature.
«Прямохождение — это форма передвижения, которая позволила нашим предкам пересекать большие территории, а в конечном итоге и весь земной шар», — добавил Капеллини.
Прямохождение, заменившее передвижение на всех четырёх конечностях, освободило руки для других действий, таких как использование орудий труда, сбор и приготовление пищи, владение оружием, создание произведений искусства, ношение младенцев и переноска материалов на большие расстояния. Вертикальное положение тела позволяло лучше наблюдать за окружающей средой и уменьшало площадь поверхности тела, подверженную воздействию прямых солнечных лучей, способствуя более эффективному охлаждению в жарком климате.
Люди используют тип прямохождения, не встречающийся у других современных приматов.
«Это ключевой шаг в том, что сделало нас людьми», — сказала ведущий автор исследования Гаяни Сеневиратне, научный сотрудник Гарвардского университета в области эволюционной биологии.
Например, шимпанзе иногда ходят на двух ногах, но в основном передвигаются на четырёх. Человеческое прямохождение анатомически отличается от прямохождения таких животных, как птицы и кенгуру, а ранее и некоторых динозавров, например, тираннозавра.
«Наша форма прямохождения исключительно эффективна в шагающем варианте, позволяя нам ходить или бегать на большие расстояния с минимальными затратами энергии. Другие приматы, которые пытаются ходить на двух ногах, тратят гораздо больше энергии, и это для них обременительно», — сказал Капеллини.
Исследователи идентифицировали более 300 генов, участвующих в двух нововведениях, лежащих в основе прямохождения человека, включая три гена с чрезвычайно важной ролью.
«Мы не нашли ни одного „гена прямохождения“. Похоже, что множество небольших переключателей ДНК — регуляторных элементов — работали вместе», — сказал Сеневиратне.
Шимпанзе — ближайшие генетические родственники нашего вида, Homo sapiens, который возник примерно 300 000 лет назад в Африке. По словам Капеллини, линия, которая привела к Homo sapiens, отделилась от линии, которая привела к шимпанзе, примерно 6–8 миллионов лет назад.
Самый древний окаменевший таз в родословной человека, обнаруженный в Эфиопии, принадлежит Ardipithecus ramidus и имеет возраст около 4,4 миллиона лет. Этот вид был гибридом прямоходящего и лазающего по деревьям, и имел некоторые черты таза, напоминающие человеческие.
Знаменитая окаменелость под названием «Люси», найденная в Эфиопии примерно 3,2 миллиона лет назад и представляющая вид Australopithecus afarensis, сочетавший в себе черты обезьяны и человека, продемонстрировала и другие черты таза, схожие с человеческими. Капеллини заявил, что эти окаменелости указывают на то, что эволюционные изменения, затрагивающие форму подвздошной кости, уже произошли к тому времени, когда эти виды распространились по африканским просторам.
Таз формируется в результате процесса, который начинается, когда хрящевые клетки выстраиваются в структуры, называемые пластинками роста, которые впоследствии затвердевают, превращаясь в кость; этот переход известен как оссификация.
Первое из двух нововведений в области таза включало переориентацию пластинки роста на 90 градусов, что сделало подвздошную кость широкой, а не высокой. Эта перестройка обеспечила точки крепления ягодичных мышц для поддержания равновесия при переносе веса с одной ноги на другую во время движения.
Второе нововведение, связанное с задержкой окостенения таза, вероятно, произошло к тому времени, когда наши предки достигли значительного увеличения размера мозга около 1,6 миллиона лет назад, сказал Капеллини.
«Таким образом, таз мог увеличиваться в размерах и сохранять форму, необходимую для ходьбы, но также он сохранял форму родового канала, который в конечном итоге использовался для прохождения ребенка с крупным мозгом», — добавил Капеллини.
«Наша форма прямохождения исключительно эффективна в шагающем варианте, позволяя нам ходить или бегать на большие расстояния с минимальными затратами энергии. Другие приматы, которые пытаются ходить на двух ногах, тратят гораздо больше энергии, и это для них обременительно».
Теренс Капеллини. Биолог-эволюционист Гарвардского университета и старший автор исследования