Как происходила биологическая эволюция человека

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Одежду и очаг, дом и пашню, культуру и цивилизацию поставил человек между собой и природой. И у нее оставалось с каждой сотней лет все меньше возможностей для воздействия на человеческое тело. Многие антропологи сходятся на том, что биологическая эволюция вида homo sapiens (человек разумный) в основном закончилась с началом социальной эволюции человечества. Но в основном — это еще не значит полностью.

Став хозяином природы, человек остался ее сыном. Он сохранил способность изменчивости, и природа проявляет остатки былой власти, вызывая и поддерживая некоторые изменения внешнего облика у людей, живущих в разных местах земли. А иные изменения (тоже сравнительно небольшие) ученые склонны связывать с длительным действием определенных сторон социально-экономических условий, например с характером пищи.

По поводу причин одних изменений ученые спорят. Но там, где они не спорят, дело обычно обстоит еще хуже: значит, даже сомнительные гипотезы не бросают на проблему свой слабый свет.

Где люди легче

От Гренландии до Огненной Земли, от Новой Зеландии до Аравии живут люди. И место жизни, географическая среда накладывают на человека свой отпечаток. Кому не известно, что в Европе живут белокожие, в Африке африканцы, а коренные обитатели Америки — индейцы…

Однако не только цвет кожи зависит от того, где человек живет. Индеец центрально американского племени майя весит в среднем на четверть меньше, чем индеец из племени, обитающего в Северной Канаде! И это не случайность.

В Европе северяне также тяжелее южан. Средний вес взрослого финна — 64 килограмма с небольшим, а испанца — примерно 60 килограммов. Бербер, живущий в Северной Африке, легче еще килограмма на четыре. Конечно, тут должен играть свою роль и уровень жизни (который в Испании, например, ниже, чем в Финляндии), и наследственные национальные признаки…

В Бразилии — в долине Амазонки — средний вес людей тем больше, чем дальше от экватора (к югу) они живут. Причем независимо от того, индейцы ли это или потомки пришельцев из Европы. В Чили средний вес людей одной и той же национальности выше на высоких холодных плато, чем на теплом прибрежье. В Азии жители Северного Китая в среднем примерно на одну пятую тяжелее вьетнамских аннамитов. Откуда все это известно ученым?

Очень просто: в их распоряжении имеются и материалы врачей, связанные с призывом молодежи в армию, и результаты антропологических выборочных обследований. Антропологов ведь интересует не только прошлое человечества, но и его настоящее.

Итак, холод словно утяжеляет людей. Впрочем, в какой-то мере это так и должно быть. Подкожный жир, который для обитателя низких широт является лишним грузом, в холодном районе становится почти необходимым.

В пользу увеличения размера человека на севере высказывается и… геометрия. С увеличением размеров поверхность тела растет пропорционально квадрату удлинения, а объем — кубу. (Вспомните! Гулливер был в 12 раз выше лилипутов, поверхность его тела была больше в 144 раза, а объем в 1728 раз). Поверхность тела используется человеком для отдачи тепла, а объем — для накопления его. Чем выше человек нормальных пропорций, тем больше отношение объема тела к его поверхности. На севере более крупные люди лучше сберегают тепло в организме.

На севере, как известно, люди нуждаются в большем количестве пищи, у них в большинстве случаев интенсивнее идет обмен веществ. Это тоже может (но не обязательно) способствовать усиленному росту организма.

Нигде, пожалуй, не подвергает природа человека более суровому испытанию, чем в пустыне. Так же, как и животных. Для крупных животных пустыни характерны длинные ноги и шеи, худоба. Представители семейства кошачьих редко бывают хорошими бегунами. Но длинноногие гепарды, жители пустынных степей, бегают быстрее всех животных.

И вот, ученые обратили внимание на то, что африканцы Южной Сахары, бушмены Калахари, жители южной Индии и Цейлона отличаются длинными ногами и длинными тонкими шеями. Мало того. Живущие в пустынных районах Австралии потомки англичан обзавелись теми же признаками. Для многих народов, обитающих в жарких и сухих местах, характерны еще и сравнительно длинные и тонкие руки.

Удлинение ног, видимо, диктуется необходимостью больших переходов. А руки и шея? Вот попытка объяснения. В жару отдача тепла человеком в значительной степени происходит с поверхности шеи и рук. На один квадратный сантиметр тыльной стороны ладони приходится 400 потовых желез, на один квадратный сантиметр щек — только 50. На руки приходится что-то около 5 процентов поверхности тела, а с них теряется испарением 20 процентов отдаваемого телом тепла.

Вспомним, что из двух цилиндров одинакового объема большую поверхность имеет тот, который обладает меньшим диаметром и соответственно большей длиной. А чем больше поверхность, тем больше можно отдать с нее тепла. Значит, в жарком и сухом климате человеку выгоднее иметь длинные и худые руки. Поэтому не случайно обитатели пустынь и полупустынь, о которых мы говорили, отличаются этой особенностью.

А знаете ли, кто самые длинноногие люди на земле? Обитатели болотной местности в южном Сенегале, в верховьях Нила! Ясно, что это тоже не случайность, а приспособление к условиям жизни.

Большую роль в приспособлении такого рода должны играть особенности развития органов, вызванные непосредственно влиянием среды и усиленной работой самих органов. Или, как говорят ученые, индивидуальная реакция организма на условия среды,

Почва под ногами

Не только климат порою вносит свои поправки в облик людей. Иногда то же делает и почва. Как утверждают химики, точным анализом можно установить в любом комке земли присутствие, по крайней мере, трети элементов таблицы Менделеева. Но в комьях земли, взятых со Среднеевропейской возвышенности, склона Килиманджаро или берега Ганга соотношение этих элементов различно.

Известно, что недостаток в пище йода вызывает болезнь щитовидной железы. Нехватка в воде соединений фтора приводит к кариесу зубов. В число лекарств, применяемых врачами, уже давно включены соединения железа, магния, марганца, пополняющие недостаток этих элементов в организме.

Может не хватать в пище и бора, и кальция, и калия. Почему? Потому что растения — посредник между нами и землей — не смогли набрать их из слишком бедной почвы. На развитии некоторых органов, на внешнем облике сказывается длительная нехватка ряда элементов.

Кто не знает, что в глубине Центральной Африки живет низкорослое племя пигмеев? Средний рост мужчин здесь менее 150 сантиметров. Чем объяснить появление этого народа? Одна из гипотез винит во всем химический состав почвы в районе обитания пигмеев. В тропиках чудовищные ливни размывают почву, лишают ее ряда важных микроэлементов. Это обедняет химический состав и растений, и животных, живущих здесь. Одинаковые причины вызывают одинаковые следствия. И почти всюду во влажных тропических районах мы находим рядом с народами обычного роста карликовые или малорослые племена.

Африканские пигмеи.

В Центральной Африке, Южной Индии, Индонезии, на Филиппинских островах, в бассейне Амазонки — с перерывами, но вдоль всего экватора живут такие племена, имеющие совершенно различное происхождение. И в той же Центральной Африке в одних местах с пигмеями-людьми живут карлики-животные — взять хотя бы карликового бегемота или карликового слона.

Конечно, в тех же районах или поблизости, как правило, обитают люди среднего роста или даже высокорослые. Но мы уже оговорились, насколько сложны проблемы, стоящие перед антропологами. На одни факторы могут накладываться другие, действующие в противоположном направлении.

Впрочем, такое сильное воздействие геохимического состава почв, как в районе экватора, насколько нам известно, единственно в своем роде. Но в менее заметных формах оно должно проявляться гораздо шире. Мы ведь многого еще просто не умеем замечать в природе. В горной северной Албании, как утверждают антропологи, люди, живущие на почвах, образовавшихся из гранитов, меньше ростом, чем те, кто возделывает известняковые почвы. Снова приходится винить микроэлементы, вернее, их отсутствие…

А несколько лет назад французский врач и антрополог Вассаль сделал любопытное сопоставление. Он положил рядом и сравнил две карты Европы — антропологическую и геохимическую. Надо сказать, кстати, что по форме черепа антропологи делят людей на длинноголовых и круглоголовых — долихокефалов и брахикефалов.

Так вот, почти всюду, где среди населения было много брахикефалов, геологическая карта отмечала выходы на поверхность некоторых изверженных горных пород. Сразу встал вопрос: случайное совпадение или закономерность? С одной стороны, граниты, скажем, были гранитами и пять, и десять, и сотни тысяч лет назад. А круглоголовых — брахикефалов — за самые последние сотни и тысячи лет становилось в процентном отношении все больше (об этом говорят результаты раскопок). Но разве не могли геохимические условия ускорять или замедлять процесс, вызванный какой-то другой причиной?

Охотники за черепами — так иногда называют антропологов. Георгий Францевич Дебец среди них своего рода чемпион. Десять лет назад я, студент и рабочий-землекоп, слушал у костра рассказы начальника комплексной киргизской археолого-антропологической экспедиции. И хотя разговор шел о серьезных вещах, рассказы часто были веселыми. О том, например, как в двадцатые годы начальник железнодорожной станции в Сибири продавал с аукциона большой ящик, набитый древними черепами. У студента Дебеца не хватило денег, чтобы заплатить за перевозку находок по повышенному тарифу…

…Когда Георгий Францевич занялся проблемой округления головы у людей за последние тысячелетия, у него в распоряжении было семь тысяч древних черепов. Из них тысяча с лишним — людей эпохи неолита, две тысячи — раннего железного века, четыре тысячи — средневековых. Кроме того, Г. Ф. Дебец разделил черепа на группы в соответствии с территориями, где они были найдены.

При сравнении черепов разных эпох очень хорошо были видны два процесса. Один — округление головы: брахикефализация. А другой — утоньшение лица и костей черепа. Череп человека становился и более круглым и менее массивным, более изящным. Второй процесс носит у ученых название грацилизации — от слова грация, которое объяснять не нужно.

За последние несколько тысячелетий эти процессы зашли очень далеко. Настолько, что ученые еще недавно считали (а многие считают и сейчас), что дело не в изменениях черепа, а во вторжении из других областей пришельцев с другой формой головы. На разных географических территориях этот процесс идет с разной скоростью, кое-где он как будто прерывается, затихает на тысячу — другую лет. Словом, три тысячи лет назад у нашего (опять же среднего) предка череп был такой массивности, какая сегодня стала редкостью. Утоньшились и кости скелета.

Объяснений для обоих этих процессов придумали массу. Брахикефализацию, например, связывали с формой колыбели. Удивительно, как послушен внешнему давлению череп ребенка и как «терпелив» при этом мозг, чего только он не способен вынести, оставаясь нормальным. Древние инки искусственно удлиняли головы, затягивая их у детей жгутом над бровями. Некоторые древние племена Причерноморья ухитрялись делать лоб своих детей почти горизонтальным, резко вытягивая голову от носа к затылку…

Так что это подозрение насчет колыбели могло оказаться основательным. Но — только могло. Вторжение другой расы? Нет, ни им, ни расовым смешением всего не объяснишь. Что же случилось в последние три тысячи лет на больших территориях Восточной Европы? Климат остался тем же. Геохимический состав горных пород и почвы не изменился. В чем тогда дело? Г. Ф. Дебец так и поставил вопрос:

«Надо обратить внимание на явления, которые:

• а) позволили бы установить различия между южными окраинами Восточной Европы и его центральными областями в начале II тысячелетия до н. э.;
• б) претерпели существенные изменения в центральных областях на протяжении последних двух тысячелетий до н. э.;
• в) в какой-то мере сгладили различия между южными и центральными областями на протяжении этих двух тысячелетий.

Уточнив ход брахикефализации и грацилизации в различных районах Восточной Европы, ученый проложил путь к объяснению причин этих процессов.

Историки знают о событиях всемирно-исторической важности, падающих в центральной части Восточной Европы на это время. Как раз в ту пору происходил здесь массовый переход к земледелию. Не могло ли это отразиться на форме черепов? Видимо, могло — к такому выводу приходит Дебец. Главным образом он имеет в виду грацилизацию. Земледелец гораздо менее, чем охотник или скотовод, потребляет мяса (и молока, если сравнивать только со скотоводом). И организм его стал получать гораздо меньше кальция, главного материала для постройки скелета и черепа. Тут, как видите, на облик человека влияют уже не просто условия природы, среди которой он живет. В действие вступают социально-экономические условия, возникшие в результате деятельности человечества.

На западе Украины за тот же период больших изменений в экономической жизни не произошло — там земледелие было освоено значительно раньше. И как раз там особых изменений в строении черепов на протяжении последних тысячелетий не было. Видимо, процесс грацилизации черепов там тоже происходил, но закончился соответственно раньше. А вот у местных монголоидных племен Восточной Сибири, где скотоводство и в последние тысячелетия продолжало господствовать, в это время процесс грацилизации вообще не шел.

Население Средиземноморья и Передней Азии еще в III—IV тысячелетиях до нашей эры отличалось более грацильным черепом, чем тогдашние обитатели Восточной Европы. Что ж, первые ведь соответственно раньше стали земледельцами. И есть к тому же основания думать, что предками «изящноголовых» средиземноморцев III тысячелетия до нашей эры, действительно, были опять-таки люди с более массивными черепами.

Впрочем, в районе Средиземноморья на грацилизации черепов могло сказаться и что- то другое, кроме перехода к земледелию. В разных климатических условиях охота, скотоводство, земледелие оказывают различное воздействие на физические признаки людей. Охотники-пигмеи вовсе не имеют более массивных черепов, чем их соседи, занимающиеся земледелием.

В тропической Африке процесс грацилизации явно затронул многие чисто скотоводческие племена. И о чем тут дело — пока неясно. По-разному объясняют и то, что череп одновременно с утоньшением его костей становится круглее. Известно, например, что форма шара, обладающая наименьшей площадью поверхности, наиболее прочна при прочих равных условиях. Не «учла» ли это природа?

Кандидат биологических наук Б. А. Никитюк решил проверить на животных, какие обстоятельства способны вызвать округление черепа. Как это «ни обидно» для людей, опыты он ставил на крысах. И выяснил: изменение обычных условий жизни животных, достаточно сильное отклонение от них, ведет именно к округлению головы. Может быть, ученый натолкнулся тут на какую-то закономерность влияния среды на организм, общую для многих млекопитающих, в том числе и для человека?

Можно попробовать с этой точки зрения объяснить, почему в последнее столетие в ряде районов Европы стало рождаться больше долихокефалов, чем раньше, то есть появились признаки прекращения процесса брахикефализации.

Может быть, за несколько тысяч лет человек как представитель биологического вида наконец-то приспособился к земледельческому типу питания?

Мы не рассказали и о десятой доле наблюдений над изменениями человека современного типа, не привели и сотой доли гипотез, с которыми выступают по их поводу антропологи разных стран. Однако одно ясно — природа сохранила еще способность как-то менять наш внешний облик. Вернее, человек сам сохранил возможности изменений.

Антропология не только регистрирует факты и делает из них выводы относительно прошлого человечества. Она изучает закономерности развития человеческого организма, собирает материал и для прогнозов, для предсказаний о будущем вида homo sapiens. За последние два тысячелетия даже тех чисто «географических» изменений человека, о которых мы говорили, произошло меньше, чем за две предыдущие тысячи лет. Ученые приходят к мысли, что новые расы человека не могут уже возникнуть под влиянием окружающей среды.

В наши дни люди науки любят графики независимо от специальности. Так вот, кривая изменений человека проявляет тенденцию становиться все более пологой, превратиться, в конце концов, в прямую. Это значит, что человек в будущем во внешности будет отличаться от нас сравнительно немногим. И стоит, наверное, сказать в заключение, что чем глубже антропологи изучают различия между народами, тем больше они убеждаются в единстве человечества.

Автор: Р. Подольный.