Защо Homo sapiens е единственият оцелял член на човешкото семейство?

До неотдавна доминиращият модел за произхода на човека гласеше, че Homo sapiens е възникнал в един регион на Африка и е изместил архаичните човешки видове в целия Стар свят, без да се кръстосва с тях.

Нови открития в областта на археологията, палеонтологията и генетиката пренаписват тази история. Най-новите изследвания показват, че H. sapiens се е появил в групи, разположени в цяла Африка, и че кръстосването с други човешки видове е допринесло за нашия успех.

В зората на Homo sapiens нашите предци са се родили в един свят, който бихме решили, че е напълно нереален. Не става въпрос толкова за това, че климатът и морското равнище или растенията и животните са били различни, макар че, разбира се, е било така - а за това, че по същото време са живели и други видове хора.

Всъщност през по-голямата част от съществуването на H. sapiens по земята са се разхождали множество човешки видове. В Африка, откъдето е тръгнал нашият вид, са бродили и Homo heidelbergensis, който е имал голям мозък, и Homo naledi, които пък е бил с малък мозък. В Азия е имало Homo erectus, загадъчна група, наречена денисовци, а по-късно и Homo floresiensis - същество, подобно на "хобит", с малък мозък. От своя страна, набитите и нискочели неандерталци владеели Европа и Западна Азия. Вероятно сме имали още братовчеди, които все още не са открити.

_{Реконструкция на главата на възрастен мъжки Homo heidelbergensis. Той е изложен в Залата на човешкия произход в Музея по естествена история Смитсониън във Вашингтон, окръг Колумбия. Кредит: Tim Evanson (CC BY-SA)}

Преди около 40 000 години, според сегашните данни, H. sapiens се е оказал съвсем сам, единственият останал член на някогашното невероятно разнообразно семейство двукраки примати, известни като хоминини. (термините "човек" и "хоминин" се отнасят както за H. sapiens, така и за неговите изчезнали роднини).

Как нашият вид се е превърнал в единственият оцелял член на човешкото семейство?

Допреди няколко години учените предпочитаха едно просто обяснение: Sapiens се е появил сравнително скоро, в приблизително сегашния си вид, в един регион на Африка и се е разпространил оттам в останалата част на Стария свят, измествайки неандерталците и други архаични човешки видове, които е срещнал по пътя си. Не е имало забележимо междувидово общуване, а само масова подмяна на старите човеци от умния новодошъл, чийто възход е изглеждал неизбежен.

Въпреки това все повече доказателства от фосилни и археологически открития, както и ДНК анализи, карат експертите да преосмислят този сценарий. Сега изглежда, че H. sapiens е възникнал много по-рано, отколкото се смяташе досега, вероятно на различни места в Африка, а не в един регион, и че някои от отличителните му черти - включително някои аспекти на мозъка - са се развили на етапи. Освен това стана напълно ясно, че H. sapiens наистина се е смесвал с другите човешки видове, които е срещал, и че кръстосването с тях може да е било решаващ фактор за нашия успех. Заедно тези открития очертават много по-сложна картина на нашия произход, отколкото много изследователи са предполагали - картина, която дава предимство на ролята на късмета за успеха на нашия вид.

_{Възрастна женска Homo erectus - модел на главата -  Музей по естествена история Смитсониън. Кредит: Tim Evanson (CC BY-SA)}

Сблъсък на две теории

Дебатът за произхода на нашия вид традиционно се фокусира върху два конкуриращи се модела. От едната страна е хипотезата за неотдавнашен африкански произход, защитавана от палеоантрополога Кристофър Стрингър (Christopher Stringer) и други автори, според която H. sapiens е възникнал в Източна или Южна Африка през последните 200 000 години и поради присъщото си превъзходство впоследствие е изместил архаичните видове хоминини по целия свят, без да се кръстосва с тях в значителна степен. От другата страна е моделът на мултирегионалната еволюция, формулиран от палеоантрополозите Милфорд Уолпоф (Milford Wolpoff), Синджъ У (Xinzhi Wu) и Алън Торн (Alan Thorne), според който съвременният H. sapiens е еволюирал от неандерталци и други архаични човешки популации в Стария свят, които са били свързани чрез миграция и чифтосване. Според тази гледна точка H. sapiens има много по-дълбоки корени, които достигат близо два милиона години назад.

До началото на 2000 г. моделът за неотдавнашен африкански произход разполага с множество доказателства в своя подкрепа. Анализите на ДНК на живи хора показват, че нашият вид е възникнал преди не повече от 200 000 години. Най-ранните известни вкаменелости, приписвани на нашия вид, произхождат от два обекта в Етиопия - Омо и Херто, датирани съответно преди около 195 000 и 160 000 години. А последователностите на митохондриалната ДНК (малък фрагмент от генетичен материал, намиращ се в клетъчните електроцентрали, който се различава от ДНК, съдържаща се в ядрото на клетката), възстановени от фосили на неандерталци, се различават от митохондриалната ДНК на днешните хора - точно както бихме очаквали, ако H. sapiens е заменил архаичните човешки видове, без да се чифтосва с тях.

Не всички доказателства обаче се вписват в тази подредена история. Много археолози смятат, че началото на културен етап, известен като среднокаменна епоха или мезолит, е възвестило появата на хора, които са започнали да мислят като нас. Преди тази технологична промяна архаичните човешки видове в целия Стар свят са изработвали почти едни и същи видове каменни инструменти. Това са били предимно здрави ръчни брадви, които са правили от парче камък, което са чупили, докато придобие желаната форма.

_{Homo erectus. Парк за културно наследство Бретан (Parc de Préhistoire de Bretagne). Кредит: Bas Kers (CC BY-NC-SA 2.0)}

С настъпването на мезолита нашите предци възприемат нов подход към изработването на инструменти, като обръщат процеса на дялаане и се съсредоточават върху малките, остри люспи, които отделят от ядрото - по-ефективно използване на суровината, което изисква сложно планиране. Те започнали да прикрепват тези остри люспи към дръжки, за да създават копия и други метателни оръжия. Освен това някои хора са изработвали и предмети, свързани със символично значение, включително мъниста от черупки за бижута и пигмент за рисуване. Смята се, че разчитането на символните знаци, включително на езика, е една от отличителните черти на съвременния ум.

Проблемът е, че най-ранните дати на мезолита са отпреди повече от 250 000 години - много по-стари от тези за най-ранните вкаменелости на H. sapiens отпреди по-малко от 200 000 години. Дали друг човешки вид е изобретил среднокаменната епоха или H. sapiens всъщност е еволюирал много по-рано, отколкото изглеждаше, че показват фосилите?

През 2010 г. се появява още едно предизвикателство. Генетици обявяват, че са възстановили ядрена ДНК от вкаменелости на неандерталци и са я секвенирали. Ядрената ДНК съставлява основната част от нашия генетичен материал. Сравнението на ядрената ДНК на неандерталците с тази на живи хора показа, че днешните неафрикански хора носят ДНК на неандерталците, което показва, че H. sapiens и неандерталците все пак са се кръстосвали, макар и само понякога.

_{Географски ареал на неандерталците (илюстрация). Кредит: World History Encyclopedia (CC BY-SA 4.0)}

Последвалите изследвания на древния геном потвърждават, че неандерталците са допринесли за генофонда на съвременния човек, както и други архаични хора. Освен това, противно на схващането, че H. sapiens е възникнал през последните 200 000 години, древната ДНК показва, че неандерталците и H. sapiens са се разделили с общия си прародител значително по-рано, може би преди повече от половин милион години. Ако това е така, H. sapiens може да е възникнал преди повече от два пъти повече време, отколкото показва фосилната история.

Древни корени

Неотдавнашните открития на обект, наречен Джебел Ирхуд в Мароко, спомагат за по-доброто съгласуване на фосилните, културните и генетичните доказателства и затвърждават една нова представа за нашия произход. Когато през 1961 г. миньори на барит за първи път откриват вкаменелости на това място, антрополозите смятат, че костите са на около 40 000 години и принадлежат на неандерталци. Но през годините продължителните разкопки и анализи карат изследователите да преразгледат тази оценка.

През юни 2017 г. палеоантропологът Жан-Жак Юбле (Jean-Jacques Hublin) от Института за еволюционна антропология "Макс Планк" в Лайпциг, Германия, и колегите му обявяват, че са извлекли допълнителни фосили от обекта, заедно с инструменти на мезолита. Използвайки две техники за датиране, те определят възрастта на останките на около 315 000 години. Изследователите са открили най-старите досега следи от H. sapiens, както и най-старите следи от културата на среднокаменната епоха - това връща фосилните доказателства за нашия вид с повече от 100 000 години назад и ги свързва с най-ранната известна поява на мезолита.

^{Долна челюст от Homo sapiens открит в Джебел Ирхуд. Кредит: Jean-Jacques Hublin MPI EVA Leipzig (License: CC-BY-SA 2.0)}

Не всички са единодушни, че вкаменелостите от Джебел Ирхуд принадлежат на H. sapiens. Някои експерти смятат, че вместо това те могат да произхождат от близък роднина. Но ако Юбле и неговите сътрудници са прави относно идентичността на костите, то множеството черти на черепа, които отличават H. sapiens от другите човешки видове, не са се появили в началото на нашия вид, както предполагаха поддръжниците на теорията за скорошен африкански произход. Вкаменелостите приличат на съвременните хора например по това, че имат малко лице. Но мозъчната обвивка е по-скоро издължена като тази на архаичните човешки видове, отколкото закръглена като нашия собствен купол. Тази разлика във формата отразява разликите в организацията на мозъка: в сравнение с напълно съвременните хора индивидите от Джебел Ирхуд са имали по-малки теменни дялове, които обработват сетивните данни, и по-малък малък мозък, който участва в езика и социалното познание, наред с други функции.

Археологическите останки в Джебел Ирхуд също не показват пълния набор от характеристики на мезолита. Хората там са изработвали каменни инструменти от типа среднокаменна епоха за лов и транжиране на газели, които са бродили по пасищата, покривали някога този сега пустинен пейзаж. Те са палили огньове, вероятно за да приготвят храната си и да се топлят срещу нощния студ. Но не са оставили след себе си следи от символно изразяване.

Всъщност като цяло те не са особено по-напреднали от неандерталците или H. heidelbergensis. Ако можеше да се върнем назад във времето до появата на нашия вид, нямаше непременно да го изберем за победител в еволюционната надпревара. Въпреки че ранните H. sapiens са имали някои нововъведения, "преди 300 000 години не е имало големи промени, които да показват, че те са били предопределени да бъдат успешни", отбелязва археологът Михаел Петраглиа (Michael Petraglia) от Института "Макс Планк" за наука за човешката история в Йена, Германия.

"В началото при сапиенсите", заявява Петраглиа, "изглежда, че всеки може да спечели."

^{Инструменти, открити в Джебел Ирхуд. Кредит: Mohammed Kamal MPI EVA Leipzig (License: CC-BY-SA 2.0)}

Райските градини

Много изследователи са единодушни, че цялостният вид на H. sapiens се е формирал едва преди 100 000-40 000 години. И така, какво се е случило през тези 200 000 години или повече, за да се превърне нашият вид от обикновен хоминин в световна природна сила?

Учените все повече се замислят как размерът и структурата на ранната популация на H. sapiens може да са повлияли на метаморфозата.

В статия, публикувана онлайн през 2018 г. в Trends in Ecology & Evolution, археологът Елинор Скери (Eleanor Scerri) от Оксфордския университет и голяма интердисциплинарна група от съавтори, сред които и Стрингър, излагат аргументи в полза на така наречения от тях модел на африканския мултирегионализъм в еволюцията на H. sapiens. Учените отбелязват, че най-ранните предполагаеми представители на нашия вид - а именно вкаменелостите от Джебел Ирхуд в Мароко, вкаменелостите от Херто и Омо Кибиш в Етиопия и частичен череп от Флорисбад, Южна Африка - всички те изглеждат много по-различно един от друг, отколкото хората днес. Толкова много, че някои изследователи твърдят, че те принадлежат към различни видове или подвидове.

"Но може би ранният H. sapiens е бил просто невероятно разнообразен", предполага Скери. И може би търсенето на една-единствена точка на произход на нашия вид, както правят много изследователи, е "преследване на нещо непостижимо", заявява Скери.

Когато Скери и колегите ѝ проучват най-новите данни от фосилите, ДНК и археологията, появата на H. sapiens започва да прилича не толкова на история за един-единствен произход, колкото на панафрикански феномен. Вместо да еволюира като малка популация в конкретен регион на Африка, те предполагат, че нашият вид се е появил от голяма популация, която се е разделила на по-малки групи, разпределени из огромния африкански континент, които често са били полуизолирани за хиляди години едновременно от разстоянието и от екологични бариери като пустините. Тези периоди на изолация са позволили на всяка група да развие свои собствени биологични и технологични адаптации към собствената си ниша, независимо дали става дума за суха гора или савана, тропическа дъждовна гора или морско крайбрежие. От време на време обаче групите влизали в контакт една с друга, което позволявало генетичен и културен обмен, подхранващ еволюцията на нашия род.

Промените в климата вероятно са подхранвали разпадането и повторното обединяване на субпопулациите. Например палеоекологичните данни показват, че на всеки около 100 000 години Африка навлиза във влажна фаза, която превръща пустинята Сахара в буйна растителност и езера. Тези зелени епизоди на Сахара, както са известни, биха позволили на популациите, които преди това са били изолирани от суровата пустиня, да се свържат. Когато Сахара отново изсъхва, популациите се изолират отново и могат да се подложат на собствени еволюционни експерименти за още един период от време до следващото раззеленяване.

Популация, разделена на групи, всяка от които се е адаптирала към собствената си екологична ниша, дори и случайната миграция между групите да ги е свързвала, би обяснила не само мозаечната еволюция на характерната анатомия на H. sapiens, но и мозаечния модел на мезолита, твърдят Скери и нейните съавтори. За разлика от инструментите от Ахеулеан, които изглеждат по един и същи начин навсякъде, където се появят в Стария свят, инструментите от среднокаменната епоха показват значителни регионални различия. Например в Северна Африка, в обекти, обхващащи времето между 130 000 и 60 000 години, се срещат типове инструменти, които не се срещат в обекти в Южна Африка от същия период, включително каменни инструменти с характерни форми, които може да са служили за закрепване на дръжки. По същия начин южноафриканските обекти съдържат тънки, листовидни инструменти, изработени от камък, който е бил нагряван, за да се подобри механиката му на счупване - такива инструменти не се срещат в северноафриканските находки. Сложната технология и символика стават все по-разпространени с течение на времето в целия континент, но всяка група действа по свой собствен начин, приспособявайки културата си към специфичната си ниша и обичаи.

H. sapiens обаче не е единственият хоминин, който развива по-големи мозъци и сложно поведение. Юбле отбелязва, че човешките фосили от Китай, датирани отпреди 300 000 до 50 000 години, за които той подозира, че принадлежат на денисовци, показват увеличен размер на мозъка. Неандерталците пък изобретяват сложни инструменти, както и собствени форми на символично изразяване и социална свързаност по време на дългото си господство. Но изглежда, че тези форми на поведение не са станали толкова силно развити или толкова неразделна част от техния начин на живот, както в крайна сметка са станали в нашия, отбелязва археологът Джон Шей (John Shea) от университета "Стоуни Брук", който смята, че напредналите езикови умения са позволили на H. sapiens да надделее.

"Всички тези групи се развиват в една и съща посока", обяснява Юбле. "Но нашият вид преминава прага преди останалите по отношение на когнитивните способности, социалната сложност и репродуктивния успех." И когато това се случва - преди около 50 000 години, по оценка на Юбле - "врящото мляко излиза от тенджерата".

Изкован и усъвършенстван в Африка, H. sapiens вече може да навлезе в почти всяка среда на земята и да процъфтява. И е бил неудържим.

_{Карта на света с деформирана площ, за да представи съвременното човешко генетично разнообразие. Цветът представя неандерталски и денисовски произход. Както се вижда, приносът на други популации към генофонда на Homo sapiens е малък и неравномерно разпределен. Африка е непропорционално голяма, защото тук се среща голямото генетично разнообразие на човека - и следователно корените на човечеството. Кредит: James Cheshire/Mark G. Thomas}

Близки срещи

Стотици хиляди години на разделяне и събиране с представители на собствения ни вид може да са дали на H. sapiens предимство пред останалите членове на човешкото семейство. Но това не е бил единственият фактор за възхода ни към световно господство. Всъщност може би дължим на изчезналите си роднини значителна благодарност за приноса им към нашия успех. Архаичните човешки видове, с които H. sapiens се е срещал по време на миграцията си в Африка и отвъд нейните граници, не са били просто конкуренти - те са били и партньори. Доказателството се крие в ДНК на днешните хора: ДНК на неандерталците съставлява около 2 % от генома на евразийците, ДНК на денисовците съставлява до 5 % от ДНК на меланезийците. Неотдавнашно проучване на Арун Дурвасула (Arun Durvasula) и Шрирам Санкарараман (Sriram Sankararaman), и двамата от Калифорнийския университет в Лос Анджелис, установи, че близо 8 процента от генетичните предци на западноафриканското население йоруба водят началото си от неизвестен архаичен вид. Други генетични данни от съвременни популации сочат, че H. sapiens се е кръстосвал и с неизвестни изчезнали хоминини в Южна и Източна Азия.

Част от ДНК, която H. sapiens е взел от архаични хоминини, може да е помогнала на нашия вид да се адаптира към новите местообитания, в които е навлязъл по време на своя поход по света. Когато генетикът Джошуа Ейки (Joshua Akey) от Принстънския университет и колегите му изследват неандерталските секвенции в съвременните човешки популации, те откриват 15, които се срещат с висока честота - знак, че те са имали благоприятни последици. Тези високочестотни последователности се групират в две групи. Около половината от тях оказват влияние върху имунитета.

"Когато съвременните хора са се разпръснали в нови среди, те са били изложени на нови патогени и вируси", посочва Ейки. Посредством кръстосване "те биха могли да усвоят адаптации от неандерталците, които са били в състояние да се борят по-добре с тези нови патогени", обяснява той.

Другата половина от неандерталските последователности, които екипът на Аки открива с висока честота в съвременните човешки популации, са свързани с кожата, включително гени, които влияят на нивата на пигментация. Преди това изследователите са изказвали теорията, че индивидите H. sapiens от Африка, които вероятно са имали по-тъмна кожа, за да се предпазят от вредната ултравиолетова радиация от слънцето, е трябвало да развият по-светла кожа, когато са навлезли в северните ширини, за да си набавят достатъчно витамин D, който организмът придобива главно чрез излагане на слънце. Гените на кожата от неандерталците може да са помогнали на нашите предшественици да направят точно това.

Неандерталците не са единствените архаични хора, които са ни дали полезни гени. Например съвременните тибетци трябва да благодарят на денисовците за генетичния вариант, който им помага да се справят с нискокислородната среда на високопланинското Тибетско плато. А съвременните африкански популации са наследили от неизвестен архаичен предшественик вариант на ген, който може да помогне за отблъскване на вредните бактерии в устата.

^{Човешкото родословно дърво. Кредит:Wikimedia Commons}

Кръстосването с архаични хора, които са имали на разположение хилядолетия, за да развият адаптации към местните условия, може да е позволило на нахлуващите H. sapiens да се приспособят към новата среда по-бързо, отколкото ако е трябвало да чакат благоприятните мутации да се появят в собствения им генофонд. Но това не е само положителна страна. Някои от гените, които получихме от неандерталците, са свързани с депресия и други заболявания. Може би тези гени са били изгодни в миналото и са започнали да създават проблеми едва в контекста на съвременния начин на живот. Или може би, предполага Аки, рискът от развитие на тези болести е бил поносима цена за ползите, които тези гени са давали.

Архаичните хора може да са допринесли за нашия вид не само с ДНК. Изследователите твърдят, че контактът между различни човешки групи вероятно е довел до културен обмен и може би дори е дал тласък на иновациите. Например пристигането на H. sapiens в Западна Европа, където дълго време са живели неандерталците, съвпада с необичаен за двете групи изблик на технологично и художествено творчество. Преди това някои експерти предполагаха, че неандерталците просто са подражавали на изобретателните пришълци. Но може би именно взаимодействието между двете групи е разпалило културния взрив и от двете страни.

В известен смисъл фактът, че H. sapiens се е смесил с други човешки линии, не би трябвало да е изненада.

"От много животни знаем, че хибридизацията е изиграла важна роля в еволюцията - отбелязва биологичният антрополог Ребека Роджърс Акерман (Rebecca Rogers Ackermann) от Университета в Кейптаун, Южна Африка.

"В някои случаи тя може да доведе до създаването на популации и дори на нови видове, които са по-добре приспособени към нова или променяща се среда, отколкото са били техните родители, поради нови признаци или нови комбинации от признаци."

Предците на човека показват подобен модел: комбинацията от различни линии е довела до адаптивния, променлив вид, който сме днес.

"Homo sapiens е продукт на сложно взаимодействие на линиите", твърди Акерман, и е процъфтявал именно благодарение на вариациите, възникнали в резултат на това взаимодействие. "Без него", казва тя, "ние просто нямаше да сме толкова успешни."

Колко често се е случвало такова смесване и до каква степен то е спомогнало за еволюцията на H. sapiens и другите хоминини, предстои да се установи. Възможно е обаче специфичните екологични и демографски условия, в които се е намирал нашият вид в Африка и извън нея, да са довели до повече възможности за генетичен и културен обмен с други групи, отколкото са имали нашите събратя хоминини. Имаме късмет - и сме не по-малко удивителни заради това.

Източник: Why Is Homo sapiens the Sole Surviving Member of the Human Family?, Kate Wong, Scientific American.