Форма выживания
Как ископаемые грудные клетки раскрывают историю климата, передвижения и пластичности Homo sapiens
В стерильной лаборатории в Мадриде проводится цифровая реконструкция четырёх древних скелетов — один из ледника, другой из палеолитического погребения в Египте — по одному ребру за раз. Их останки, разбросанные по тысячелетиям и климатическим зонам, содержат анатомический ключ к пониманию того, как Homo sapiens адаптировался не только благодаря орудиям труда, огню и языку, но и благодаря самой структуре грудной клетки.
Новое исследование опубликовано в журнале Communications Biology1Впервые реконструированы грудные клетки четырёх представителей Homo sapiens эпохи верхнего палеолита . Результаты исследования усложняют общепринятое представление о том, что грудная клетка человека изначально тонкая. Вместо этого, согласно исследованию, наш вид эволюционировал в гораздо более разнообразный диапазон форм грудной клетки, во многом обусловленных климатом.
Четыре человека, четыре климата, один вид
Возраст четырёх окаменелостей составляет более 30 000 лет. Назлет Хатер 2 – шахтёр из Верхнего Египта, погребённый почти 38 000 лет назад. Охало II H2 – левантийский собиратель, живший 23 000 лет назад. Долни Вестонице 13 – найденный на холодных равнинах Центральной Европы. И, конечно же, Эци – знаменитая мумия «Ледяного человека», погибшего в Альпах 5300 лет назад.
Цифровые реконструкции их грудных клеток демонстрируют нечто неожиданное: их формы существенно различаются в зависимости от географического положения. У египтян и левантийцев грудная клетка была меньше и более цилиндрической. Форма их грудной клетки мало чем отличалась от таковой у современных людей из тёплого или умеренного климата. В отличие от этого, у Долни Вестонице 13 грудная клетка была почти такой же большой, как у неандертальцев, и такой же широкой, как у нариокотомского мальчика — Homo erectus из Кении.
«Узкие грудные клетки, по-видимому, свойственны только современным людям, но более коренастые формы грудной клетки, подобные тем, что встречаются у неандертальцев, также являются частью ареала нашего вида», — пишут исследователи.
Грудная клетка Эци расположена где-то посередине. Она имеет форму, свойственную человеку умеренного климата, но с чуть большими размерами — возможно, как предполагают исследователи, это адаптация к сезонным миграциям через высокогорные районы.
Переписывая человеческий сундук
Грудная клетка — это больше, чем просто скелетная оболочка. Она отражает то, как вид дышит, двигается и сохраняет тепло. Антропологи давно спорят, является ли «грацильная» (стройная) фигура Homo sapiens отличительной чертой вида или относительно недавним нововведением. Более ранние реконструкции Homo erectus , такие как «Мальчик из Нариокотоме», предполагали аналогичное узкое телосложение. Но недавние исследования опровергли это предположение.
Более надежные реконструкции грудных клеток Homo erectus и неандертальцев показали, что широкая, глубокая грудная клетка может быть их предковым состоянием.
«Единого плана развития для современных людей не существует», — заявил руководитель исследования Хосе М. Лопес-Рей. «Вместо этого мы наблюдаем экологическую пластичность анатомии, реагирующую на климат и двигательную нагрузку».
В исследовании применялась трёхмерная геометрическая морфометрия для оценки размеров грудной клетки по ископаемым позвонкам и фрагментам рёбер. Также было проведено сравнение этих окаменелостей с более чем 50 современными людьми со всего мира, сгруппированными по климатическим условиям. Результаты точно соответствуют экологическим закономерностям, которые веками определяли морфологию животных.
Бергманн и Бауплан
Принципы, лежащие в основе этого исследования, не новы. Правило Бергмана, предложенное в XIX веке, предполагает, что животные в холодном климате имеют более массивные тела для сохранения тепла. Правило Аллена, основанное на этом правиле, утверждает, что более короткие конечности и более компактная форма тела дают преимущества в условиях холода. Оказывается, грудная клетка человека следует этому принципу.
Dolní Věstonice 13 жил во время последнего ледникового максимума, когда по европейским степям бродили мамонты, а средние зимние температуры могли опускаться значительно ниже нуля. Его бочкообразная грудная клетка, возможно, помогала ему сохранять тепло и перерабатывать большие объёмы воздуха. Эта грудная клетка анатомически отличается от грудной клетки Nazlet Khater 2 или Ohalo II H2, несмотря на то, что все они принадлежат к одному виду.
«Такие пропорции грудной клетки могли быть полезны для выживания в этом суровом климате», — отмечается в исследовании.
За пределами костей: роль культуры и мобильности
Эци, «Ледяной человек», добавляет ещё одно измерение к этой истории. Его грудная клетка демонстрирует промежуточные черты, как по форме, так и по размеру. Эта смешанная морфология может отражать его образ жизни кочевого пастуха, пересекающего горы пешком и приспосабливающегося к сезонным перепадам температур.
Хотя грудная клетка имеет костную форму, она многое говорит нам о поведении. Более широкая грудная клетка может быть не просто реакцией на холод, но и ответом на метаболические потребности, физическую нагрузку и высоту. Особенности скелета Nazlet Khater 2 указывают на интенсивный труд, возможно, связанный с добычей полезных ископаемых, в то время как Ohalo II H2 демонстрирует признаки привычного поиска пищи.
Климат, гены и эквифинальность
Не все сходства обусловлены общим происхождением. Анатомическая конвергенция, которую антропологи называют эквифинальностью, может приводить к формированию схожих форм на разных эволюционных путях. Исследование подчёркивает эту возможность на примере Долни Вестонице 13, форма грудной клетки которого повторяет форму грудной клетки мальчика из Нариокотоме, несмотря на то, что их виды разделены более чем миллионом лет.
«Климатическая адаптация может объяснить эти сходства скорее, чем общая генетическая близость», — утверждают авторы.
Это бросает вызов распространённому в палеоантропологии предубеждённому мнению, что грудная клетка, подобная неандертальской, чужда Homo sapiens . Вместо этого новое исследование показывает, что подобные массивные формы, вероятно, всегда были частью нашего репертуара.
Грудная клетка для любого климата
Эти результаты перекликаются с более широкими тенденциями в эволюционной биологии человека. Наш вид долгое время определялся изменчивостью, а не единообразием. Homo sapiens демонстрирует необычайную пластичность, будь то оттенок кожи, форма черепа или пропорции конечностей.
«Пропорции тела могут зависеть не только от генетики, но и от климатической пластичности нашего вида», — заключают исследователи.
Грудная клетка, которую часто упускают из виду, отдавая предпочтение черепу или тазу, теперь становится важнейшей анатомической особенностью, помогающей понять, как люди жили и адаптировались в совершенно разных условиях.