Климат Земли всегда был в состоянии изменения. С тех пор, как наши предки разветвились от эволюционного дерева приматов миллионы лет назад, планета столкнулась с резкими колебаниями между влажным и сухим периодами, а также с долгоживущими ледниковыми заморозками и оттепелями. Понятно, что ранние люди смогли пережить такие изменения - наше существование подтверждает их успех. Но все большее число ученых считают, что серьезные климатические сдвиги могли также сформировать некоторые из определяющих черт человечества.
В частности, несколько крупных эволюционных скачков, таких как увеличение мозгов и использование сложных инструментов, похоже, совпадают со значительными изменениями климата. «Честно говоря, на данный момент все, что у нас есть, - это совпадение», - сказал Питер Б. де Менокаль из Колумбийского университета в Ламонт-Доэрти. Но он и другие исследователи изучают несколько линий доказательств, от древних зубов до донных отложений, чтобы выяснить, можно ли поддержать более конкретную связь.
Эти данные также помогают ученым проанализировать возможные теории того, как климат мог спровоцировать эволюционные достижения. Например, одна идея состоит в том, что большие скачки вперед были вызваны не адаптацией к конкретному изменению среды обитания, а серией частых изменений. Другими словами, люди эволюционировали, чтобы жить с неопределенностью. Рик Поттс в Программе человеческого происхождения Смитсоновского института называет эту идею «выбором изменчивости», и вполне возможно, что по крайней мере два основных эволюционных события могут быть связаны с периодами нестабильности климата.
«Примерно между 3 и 2, 5 миллионами лет назад линия« Люси »[ Australopithecus afarensis ] вымерла, и появились первые представители нашего собственного рода, Homo . Первые простые каменные инструменты также появились с этими окаменелостями, которые имели некоторые современные черты, такие как больший мозг », - говорит де Менокаль. «Затем, от 2 до 1, 5 миллионов лет назад, мы видим человека прямоходящего. «У этого гоминина с большим мозгом был скелет, очень похожий на наш, более сложные инструменты, такие как двуручные топоры и новые модели поведения, которые впервые вывели ранних людей из Африки.
Этот череп ребенка Australopithecus afarensis, обнаруженный в Эфиопии, датируется около 3, 3 миллиона лет назад. (EUAN DENHOLM / X01999 / Reuters / Corbis) Оба эти события произошли в те времена, когда местный климат подвергался резким изменениям. Мы знаем, например, что около 3 миллионов лет назад - примерно в то время, когда появился первый вид гомо - Африка переходила от лесных районов к открытым пастбищам, когда климат иссяк. Это прямое изменение в пейзаже может быть частью того, почему ранние люди эволюционировали от скалолазания и к прямой прогулке. Но последние данные, собранные на морском дне, дают еще более подробный взгляд на изменение климата в этот период.
Для его работы deMenocal пробуривает морское дно вдоль африканских побережий, где отложения, которые давно бы рассеялись на суше, остаются в упорядоченных рядах. Осадки, сбрасываемые на шельф от Африки и Аравии, накапливались здесь со скоростью около 1, 5 дюйма на 1000 лет, создавая слой изменчивых светлых и темных полос в климатическом слое. В периоды сушки в слоях видна темная песчаная грязь, выдуваемая в море древними муссонами. Во влажные периоды слои содержат легкие объединения обильного окаменелого планктона.
Ядра показывают колебания между очень влажными и очень сухими периодами примерно каждые 20 000 лет. Это следует регулярному циклу, управляемому колебанием на орбите Земли, которое увеличивает и уменьшает количество доступного солнечного света, поражающего планету. Эти периоды колебаний происходили очень быстро в геологических масштабах времени. Интересно, что наиболее заметные колебания произошли от 3 до 2, 5 миллионов лет назад и снова миллион лет спустя - в течение двух основных периодов раннего развития человечества.
Еще одно свидетельство этого нестабильного древнего мира можно найти в современной Африке. Великая рифтовая долина является домом для многих из наиболее важных окаменелостей в ранней эволюции гоминина, поэтому Марк Маслин, географ из Лондонского университетского колледжа, изучил историю палеоклимата долины. Его команда обнаружила, что бассейны озер там очень чувствительны к таким же быстрым изменениям климата примерно 2, 5 миллиона лет назад и 1, 7 миллиона лет назад. «Эти пресноводные озера могут заполняться или исчезать с изменением количества осадков», - говорит он. «Мы обнаружили, что эти особые периоды, или« импульсы », когда озера приходят и уходят, напрямую связаны с серьезными изменениями в эволюции человека. Две записи абсолютно совместимы ».
Анализ ископаемых зубов, богатый данными об изотопах углерода, помогает еще больше выяснить, что наши предки ели и пили в эти нестабильные периоды, и какие среды они называли домом. Эти исследования показывают, что гомо противится тенденции, когда более ранние народы пассивно питались растущими пастбищами, говорит де Менокаль. Это указывает на то, что более успешные ранние люди искали разнообразные варианты пищи во время переменных периодов, даже несмотря на то, что в долгосрочной перспективе африканский ландшафт имел тенденцию к более однородной среде пастбищ.
«Около 2 миллионов лет назад, глядя на зубы Гомо, вы видите диету, которая почти на 50-50% разделена между травами и другими продуктами питания», - говорит де Менокаль. «Таким образом, появляется все больше геохимических данных об изменениях в рационе питания, которые указывают на большую гибкость, включая обработку туш, большие миграции и поведенческие изменения, которые действительно, по-видимому, указывают на другой образ жизни». Гомо даровал эти ценные черты будущим линиям, тогда как современные виды с более ограниченная диета вымерла.
Кусок челюстной кости от раннего предка человека, найденный на сайте в Испании, который датируется около 1, 2 миллиона лет. (Сани Отеро / Эпа / Корбис) По словам Маслина, простое определение возможной взаимосвязи между изменяющимся климатом и эволюционными скачками не помогает ученым выяснить, что именно вызвало конкретный прогресс.
«Я думаю, что существует множество интригующих теорий эволюции человека, но каждая из них на самом деле может быть права», - говорит он. «Таким образом, вы можете выбрать любой период в этом изменяющемся ландшафте, и это могло повлиять на другую черту». Например, можно предположить, что мозги наших предков расширились, когда озера сильно изменчивы, потому что гоминины должны были стать умнее определите, откуда придут их следующие блюда, говорит Маслин.
«С другой стороны, может случиться так, что во влажные периоды, когда есть много ресурсов, начинается сексуальный отбор, и самые умные женщины говорят:« Кто бы из мужчин не контролировал группу, я бы взял его в качестве партнера ». «Исследования более поздних периодов, таких как средний каменный век (около 80 000–40 000 лет назад), связывают быстрое изменение климата, которое создало влажные условия в Южной Африке, с инновациями в языковой и культурной самобытности, включая символические гравюры и украшения из ракушек.
А рост сельского хозяйства примерно 10 000 лет назад совпадает с изменением климата после окончания последнего оледенения. Некоторые ученые предположили, что отступающий лед облегчил, или, возможно, даже необходим, людям одомашнить растения на Ближнем Востоке. Но существуют и смешанные сигналы. Маслин говорит, что более поздние расширения раннего человеческого мозга - меньшие, но все еще значительные скачки - произошли в периоды относительно стабильного климата.
Другие исследователи предполагают, что древние климатические изменения воздействовали на людей в большей степени, чем эволюционные приспособления, наблюдаемые у других животных и растений. Джон Стюарт из Борнмутского университета считает, что изменение климата, вероятно, перемещало людей вокруг ландшафта современной Европы и Азии, изолируя некоторые популяции и создавая условия, которые могут привести к эволюционным сдвигам и росту новых видов.
Исследования показали, что прошлые ледниковые периоды могли вынудить такие виды, как еж, в более мелкие районы или рефугиумы, где они могли бы выжить. Эти виды не были генетически одинаковыми, когда они появились и расширились, когда вернулся их предпочтительный климат. Если эти процессы действовали одинаково на гоминины, неандертальцы и денисовцы могли возникнуть из ранних групп, таких как Homo heidelbergensis, когда они оказались изолированными в небольших, пригодных для жизни карманах холодного Северного полушария.
«Мы рассмотрели другие организмы и их адаптацию в течение последних нескольких межледниковых циклов», - говорит Стюарт, имея в виду работу, проделанную с Крисом Стрингером из Музея естественной истории в Лондоне. «Кажется, что некоторые закономерности возникают, когда вы смотрите на географическое распространение и генетику, и мы смотрели на людей в том же свете. Если мы верим в органическую эволюцию, мы не должны изобретать новые процессы для людей или рассматривать их как особый случай. Мы должны вписать их в эту большую картину ».
Стюарт добавляет, что процесс может работать не так, как в местах, расположенных ближе к экватору, где изменение климата, возможно, было не столь экстремальным. И он считает, что его теория не является взаимоисключающей с типом выбора изменчивости, который поддерживают Рик Поттс, Питер де Менокаль и другие.
«Но я считаю, что выбор изменчивости не является механизмом для создания нового вида. Это скорее механизм создания успешной линии, которая может распространяться и позволять ей справляться с множеством различных сценариев », - говорит Стюарт. «Чтобы сделать два вида из одного, я думаю, что вам нужна такая географическая изоляция, которая была обусловлена климатом». Тем не менее, он говорит: «В этом нет никаких сомнений - люди способны справиться с множеством разных вещей и с чем-то в эволюции, должно быть, сделал это так ".
