Использование злакоподобных растений началось у наших предков до того, как их зубы приспособились к этому процессу. Антропологи считают, что это самый ранний известный случай эволюции приматов, вызванный изменениями в их поведении.
Поведение большинства животных определяется физиологическими адаптациями, сформировавшимися у их предков в процессе эволюции. Животные с зубами, характерными для хищников (например, волки), питаются мясом, а те, у которых зубы, типичные для травоядных (как у капибар), — растительной пищей. Однако, существуют многочисленные отклонения от этого правила: панды, несмотря на наличие зубов, свойственных хищникам, употребляют в пищу бамбук, а капибары в условиях домашнего содержания могут есть мясо.
Иногда физиологические особенности не успевают за поведенческими отклонениями. Например, даже если вид успешно приспособился к необычной диете, такой как бамбук у панд, биологи не отмечают изменений в строении зубов, характерных для травоядных. По мнению некоторых исследователей, это связано с тем, что физиологические изменения либо происходят одновременно с поведенческими, либо случайная адаптация в поведении обеспечивает выживание вида, даже если физиология остается прежней. Тем не менее, возникает вопрос, действительно ли это всегда так? Ведь поведение вымерших видов изучить невозможно: оно не сохраняется в окаменелостях.
Ученые из США и Канады провели исследование изотопного состава зубов древних людей и их современных сородичей-обезьян. Поскольку соотношение изотопов в различных продуктах питания отличается, это позволяет получить более четкое представление о рационе питания наших предков. Результаты научной работы опубликовали в журнале Science.
Australopithecus afarensis — существовавший в период от 2,9 до 3,9 миллиона лет назад, в настоящее время большинство антропологов рассматривают как предка более поздних австралопитеков, а также, через них, рода Homo. Наиболее известным представителем, вероятно, является особь, обнаруженная полвека назад (знаменитая Люси, AL 288–1). Объём их мозга был лишь немного больше, чем у шимпанзе, рост – от метра до полутора, при значительной разнице в размерах между крупными самцами и миниатюрными самками. Несмотря на общую примитивность, эти существа, безусловно, передвигались на двух ногах и, согласно ряду предположений, обладали хорошей скоростью при беге, что в современных условиях является уникальной адаптацией, характерной исключительно для людей. В связи с этим возникли сомнения в обычной реконструкции австралопитеков как покрытых шерстью, поскольку длительный бег в Африке при таком облике был бы не очень практичным.
В рамках нового научного исследования ученые проанализировали изотопный состав зубов и сравнили его с аналогичными показателями у теропитеков ( Theropithecus, крупные вымершие предки современных павианов) и небольших, стройных обезьян (подсемейство Colobinae), все три группы питались листьями. Анализ показал, что около 3,4–4,8 миллиона лет назад изменился изотопный состав их зубов. Это свидетельствует о том, что они стали потреблять значительно меньше фруктов и насекомых, но увеличили долю трав и осок в рационе. Эти растения значительно жестче по сравнению с их прежней пищей. Согласно логике, для переваривания подобной растительности требуются другие зубы – более массивные, с более толстой эмалью (а в некоторых случаях и постоянно растущие, как у грызунов), а также иная пищеварительная система (более длинная), чем та, что была при предыдущей диете.
Около 2,3 миллиона лет назад произошел резкий поворот в эволюции предков людей, отделивший их от других приматов. Содержание растительной пищи в их рационе значительно уменьшилось, в то время как анализ изотопов в зубной эмали свидетельствует об увеличении потребления воды с низким содержанием кислорода. Исследователи полагают, что эта вода могла поступать из подземных частей злакоподобных растений, где кислорода крайне мало Homo rudolfensis (первые люди освоили способ добычи ресурсов из почвы, недоступный другим приматам.
Эволюция зубов на протяжении миллионов лет не всегда очевидна. С одной стороны, их размер уменьшался примерно на пять процентов каждые пять миллионов лет. С другой — до 2,1 миллиона лет назад коренные зубы становились более длинными, что обычно свидетельствует об адаптации к более грубой растительной пище, требующей более продолжительного пережевывания. Однако эта адаптация, отраженная в изменениях коренных зубов, значительно отставала от изменений изотопного состава. Анализ последнего показывает, что предки людей начали употреблять грубую растительную пищу в больших количествах примерно за 0,7 миллиона лет до того, как их зубы начали к ней приспосабливаться.