Исследователи провели сопоставление темпов эволюционных изменений черепа у человека, шимпанзе, горилл и гиббонов. В ходе анализа выяснилось, что лица претерпели наименьшие изменения, в то время как наиболее значительные трансформации произошли в области мозга. Эволюция гиббонов характеризовалась замедлением, а на строение черепа приматов наибольшее влияние оказали социальные и нейрокогнитивные факторы.
Среди семейства приматов можно выделить два родственных вида — гоминид и гиббоновых. К гоминидам относятся люди и их ближайшие родственники: гориллы, шимпанзе и орангутаны. Черепа гоминид значительно отличаются друг от друга: череп гориллы, с его небольшим объемом мозга и вытянутым лицом, трудно спутать с черепом человека, характеризующимся широкой формой, вместительным мозгом и относительно небольшим лицом.
Черепа разных видов гиббонов демонстрируют незначительные различия. Эти различия настолько малы, что их бывает сложно распознать даже эксперту, несмотря на то, что хромосомы, размеры тела, окрас шерсти и вокализации у разных гиббонов значительно отличаются. Ученые обратили внимание на парадоксальность эволюции: в целом строение черепа гиббонов больше напоминает человеческое, чем черепа шимпанзе и горилл, являющихся нашими ближайшими родственниками.
Около 19 миллионов лет назад эволюционные пути гоминид и гиббонов разошлись. Возникает вопрос: почему за такой длительный период черепа гоминид претерпели значительные изменения, в то время как черепа гиббонов практически не изменились? Кроме того, почему наш череп больше напоминает череп гиббона, нежели череп гориллы, хотя горилла и является более близким родственником человека?
Ученые из Университетского колледжа Лондона взялись за изучение этого парадокса. Для этого они провели КТ-сканирование черепов семи видов гоминид и девяти видов гиббонов, хранящихся в музеях, и таким образом получили их трехмерные цифровые копии. На каждой модели исследователи отметили около 1500 точек-ориентиров, а размеры черепов были приведены к единому масштабу, чтобы акцент был сделан только на формах. Исследование опубликовано в научном журнале Proceedings B.
Для реконструкции черепов общих предков различных видов ученые использовали существующие филогенетические деревья, разработанные другими исследователями. Затем они рассчитали скорость эволюции черепов, разделив полученные изменения на период, прошедший после разделения приматов на гоминид и гиббонов.
В ходе исследования было установлено, что лицевая область черепа представляет собой наиболее устойчивую и консервативную структуру у приматов. Мозговой отдел, напротив, подвергался изменениям, причем у гоминид этот процесс протекал интенсивнее, чем у гиббонов. Наиболее значительные преобразования зафиксированы у человека: изменения в области мозга черепа происходили примерно в два раза быстрее, чем у других изученных приматов.
Исследователи также выявили различия в эволюции мужских и женских черепов. Анализ показал, что черепа гоминид отличаются друг от друга не только между разными видами, но и между полами. Отделы мозга у самцов (или мужчин) демонстрируют большее разнообразие по сравнению с аналогичными отделами у самок. Вероятно, это обусловлено уровнем гормонов, сдерживающих рост скелета, который у самок выше, чем у самцов.
Авторы исследования полагают, что изменения во внешности приматов происходили преимущественно в результате случайных эволюционных процессов и под воздействием стабилизирующего отбора, который способствует закреплению среднего признака в популяции, исключая крайние варианты. Вероятно, это также обусловлено ограниченным ареалом обитания гиббонов, схожими условиями их существования и способностью к скрещиванию между различными видами и даже родами. В результате сложившихся факторов гиббоны, по всей видимости, столкнулись с «эволюционным застоем» — по крайней мере, если рассматривать их черепа.
Изменения внешности происходили исключительно в процессе медленного, нейтрального и случайного генетического дрейфа. Однако, согласно мнению ученых, развитие мозга определялось селективным давлением, или отбором.
Прежде всего, стоит отметить нейрокогнитивный фактор: у гоминид наблюдался быстрый рост мозга, что обусловило увеличение черепной коробки. Кроме того, существенное влияние оказали социальные и экологические условия. Исследователи обращают внимание не на людей, а на самцов горилл, у которых на макушке присутствует гребень, к которому прикрепляются жевательные мышцы. Чем выше этот гребень, тем более привлекателен самец для самок. Таким образом, половой отбор также оказал воздействие на темпы эволюции черепа – у горилл эта часть черепа развивалась быстрее, чем человеческий мозг.