Изучение плечевых костей помогло переосмыслить эволюционную историю человека

Когда древнейшие предки человека стали жить не на деревьях, а на земле, научились ходить на двух ногах и использовать инструменты, они начали свой эволюционный путь, отделивший их от обезьян. Однако то, как выглядел последний общий предок обезьян и людей, до сих пор неясно.

Новое исследование учёных из Калифорнийского университета в Сан-Франциско показало, что ключ к пониманию того, каким именно было это животное, может скрываться в строении плечевых костей.

Люди отделились от ближайших родственных приматов —шимпанзе и бонобо — в Африке приблизительно 6-7 миллионов лет назад. Тем не менее, некоторые человеческие черты всё ещё отдалённо напоминают внешность орангутанов или других обезьян. Это необычное сочетание характеристик и породило гипотезу о том, что общий предок современного человека и африканских обезьян был больше похож на современных шимпанзе и горилл.

"Люди во многом уникальны. Но у человека имеются черты, явно связывающие его с африканскими обезьянами. Известно также, что некоторые физиологические особенности у человека несколько более примитивны, чем у остальных приматов, а это ещё больше запутывает учёных в определении внешнего облика гипотетического общего предка, — говорит Нейтан Янг (Nathan Young) из Медицинской школы при Калифорнийском университете в Сан-Франциско и ведущий автор исследования. — Наше исследование показывает, что этот предок был очень похож на шимпанзе или гориллу, и к этому выводу мы пришли, опираясь на результаты анализа ископаемых останков плечевых костей".

Похоже, что форма плеча изменялась соответственно переменам в поведении человека — например при переходе к обитанию на земле, прямохождению и использованию орудий труда.

Плечи африканских человекообразных обезьян имеют особое строение, позволяющее им карабкаться по деревьям и прыгать с ветки на ветку. Это обеспечивается тем, что сустав, соединяющий плечо и руку, направлен в сторону черепа. У других приматов этот же сустав "смотрит" вниз. У человека эта тенденция ещё более выражена, что указывает на его способность владеть орудиями труда и метать снаряды.

Поэтому не совсем понятно, почему люди обладают плечевым строением, более похожим на нечеловекообразных обезьян — возможно, современные африканские человекоподобные приматы начали некий эволюционный путь развития, но затем вернулись к предыдущему уровню.

Исследователи испытали эту теорию, сравнив 3D-модели ископаемых лопаток ранних гоминид и современных людей с той же частью тела африканских человекообразных обезьян, орангутанов, гиббонов и больших живущих на деревьях обезьян. Оказалось, что форма плеча современного человека уникальна: сустав, соединяющий плечо и руку, направлен горизонтально, как у орангутанов, но форму лопаточной кости больше схожа с африканскими человекообразными обезьянами.

Чтобы выяснить, как развивались уникальные плечевые кости человека, отличные от костей других приматов, Янг и его команда проанализировали останки двух примитивных австралопитеков — австралопитека афарского и австралопитека седиба, а также человека работающего и неандертальца, чтобы увидеть сходства в строении плеча.

"Идеальным решением проблемы было бы обнаружение окаменелых останков общего предка, однако в отсутствии таких окаменелостей мы использовали максимально точный метод", — говорит Зирэй Алемсегед (Zeray Alemseged), старший куратор антропологов из Калифорнийской академии наук.

Результаты показали, что австралопитеки были промежуточным звеном эволюции между африканскими человекоподобными обезьянами и людьми: плечевые кости австралопитека афарского были больше похожи на обезьяньи, нежели на человеческие, а вот австралопитека седиба — наоборот. Это согласуется с доказательствами, указывающими на то, что австралопитек седиба использовал инструменты на более продвинутом уровне.

"Сочетание характерных черт человека и обезьяны в плече австралопитека афарского поддерживает идею о том, что прямоходящие виды начали отказываться от лазанья по деревьям и перешли к использованию каменных инструментов," — говорит Алемсегед.

Эти изменения в анатомии также указывают на развитие способности человека бросать предметы, обеспечивая точное и высокоскоростное метание. Так наши предки научились охотиться и защищать себя, в результате чего стали доминирующими хищниками планеты.

Тем не менее, новое строение сделало плечи человека более восприимчивыми к травмам. Сегодня люди получают несколько миллионов повреждений вращательной манжеты ежегодно, но не все находятся в группе риска: устройство плеча у каждого человека различно, и понимание особенностей строения поможет предсказать, какие люди более склонны к получению травм.

"Дальнейшее изучение специфики строения плеча поможет нам предсказывать, велика ли вероятность повреждения его у конкретного индивида, а затем разработать персонализированные программы тренировок, которые помогут предотвратить травмы", – считает Янг.

В дальнейшем учёные хотят проанализировать различия в лопатках современных людей и определить генетические последовательности, отвечающие за эти различия.

Научная статья Янга и его коллег была опубликована журналом Proceedings of the National Academy of Sciences.