Когда древние люди миллионы лет назад расселялись из африканских лесов в саванны, им потребовались новые источники энергии. Они обратились к злаковым растениям и крахмалистым подземным клубням, но сделали это задолго до того, как их зубы приспособились для такой диеты.
Древние люди 700 000 лет глотали зерна, пока не научились их разжевывать
Исследователи из Дартмут Колледжа проанализировали ископаемые зубы древних людей и впервые доказали, что гоминины начали питаться злаковыми растениями за сотни тысяч лет до того, как их зубы эволюционировали для эффективного пережевывания такой пищи.
Хронологически слева направо: моляры предков человека становились длиннее на протяжении тысячелетий, чтобы соответствовать диете из высокоуглеводных травянистых растений. Public domain; Don Hitchcock; Fernando Losada Rodríguez (rotated)
Гоминины — группа, включающая современных людей, вымершие человеческие виды и всех наших непосредственных предков. Они отличаются от других обезьян такими характеристиками, как прямохождение и больший относительно размера тела мозг.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, впервые предоставило доказательства из палеонтологической летописи, что полезное для выживания поведение, в первую очередь диета, может возникать раньше физических адаптаций.
Ученые проанализировали изотопы углерода и кислорода в ископаемых зубах гоминин и обнаружили химические следы употребления злаковых и осоковых растений. Оказалось, что древние люди начали есть эти растения гораздо раньше, чем их коренные зубы удлинились для эффективного пережевывания жестких растительных волокон.
Временная ковариация между поведением и соответствующим морфологическим признаком. Морфологическая эволюция, синхронизированная с эволюцией поведения (вставка), в сравнении с поведенческим драйвом — моделью, предсказывающей существенное отставание от изменения поведения до эволюции соответствующей
Исследователи изучили зубы различных видов гоминин, начиная с австралопитека афарского. Для сравнения они также проанализировали зубы двух вымерших видов приматов того же периода. Все три группы перешли от фруктов и насекомых к злакам между 3,4 и 4,8 миллиона лет назад, несмотря на отсутствие приспособленных для этого зубов и пищеварительных систем.
Поворот эволюции
Ключевой поворот произошел 2,3 миллиона лет назад, когда изотопный состав зубов гоминин резко изменился. Это указывает на то, что homo rudolfensis сократил потребление злаков и переключился на подземные клубни, луковицы и корневища. Эти богатые крахмалом источники калорий были доступны круглый год и обеспечивали больше энергии для растущего мозга.
Подтверждение гибкости основного направления развития как предпосылки для поведенческого драйва.
(A) В среднем рацион стволовых линий был более изменчив, чем рацион их потомков. (B) Хронологическая вариация в Восточно-Африканской рифтовой системе выявила пик вариабельности рациона перед точкой изменения поведения на уровне клады в 2,3 млн лет назад (красная пунктирная линия; красная штриховка представляет 95% (доверительный интервал)). Оба элемента подтверждают важность гибких стволовых линий для начала поведенческих изменений.
Переход к «подземной» пище стал сигнальным моментом эволюции. Имея каменные орудия, древние люди могли выкапывать питательные клубни без конкуренции с другими животными. Это создало изобилие углеводов, доступных в любое время года.
Хотя зубы гоминин постепенно уменьшались в размере, коренные зубы становились длиннее. Но физические изменения отставали от поведенческих адаптаций на протяжении большей части истории. Ситуация изменилась около 2 миллионов лет назад с появлением homo habilis и homo ergaster, чьи зубы быстро адаптировались для поедания приготовленной пищи, в том числе поджаренных клубней.
Способность есть злаковые помогла адаптации гоминин, несмотря на то, что их зубы были морфологически к такой пище не готовы. Наши зубы вполне могут пережавать зерна, хотя мы предпочитаем приготовленную пищу. Но люди по-прежнему едят злаки, и мировая экономика зависит всего от нескольких их видов — риса, пшеницы, кукурузы и ячменя.