Исследования показывают, что «спускание» с деревьев сыграло ключевую роль в ранней эволюции человека.
Подвижность человеческих плеч и гибкость наших локтей, которые позволяют выполнять такие действия, как дотягивание до высоких полок или бросание мяча, возможно, изначально развились как механизм безопасности для наших предков-приматов, спускающихся с деревьев.
Исследование исследователей из Дартмута, предполагает, что обезьяны и древние люди, вероятно, развили эти подвижные суставы, чтобы регулировать свою скорость при спуске с деревьев из-за воздействия силы тяжести на их более тяжелые тела. Когда первые люди перешли из лесов в саванны, эти адаптируемые конечности оказались решающими для таких задач, как сбор пищи и использование инструментов для охоты и защиты.
Исследователи использовали программное обеспечение для спортивного анализа и статистики, чтобы сравнить видеоролики и стоп-кадры, на которых запечатлены шимпанзе и маленькие обезьяны, называемые мангабеями, лазающие по дикой природе. Они обнаружили, что шимпанзе и мангабеи взбирались по деревьям одинаково, при этом плечи и локти в основном были согнуты близко к телу. Однако, спускаясь вниз, шимпанзе вытягивали руки над головой, чтобы держаться за ветки, как человек, спускающийся по лестнице, поскольку их больший вес тянул их вниз крупом вперед.
Люк Фаннин, первый автор исследования и аспирант Дартмутской программы «Экология, эволюция, окружающая среда и общество», сказал, что полученные результаты являются одними из первых, которые определяют значение «восхождения вниз» в эволюции обезьян и ранних людей, которые более генетически связаны друг с другом, чем с обезьянами. Существующие исследования наблюдали, как шимпанзе поднимаются и перемещаются по деревьям – обычно в экспериментальных установках – но обширное видео, снятое исследователями в дикой природе, позволило им изучить, как тела животных адаптировались к спуску вниз, сказал Фаннин.
«Наше исследование рассматривает идею спуска как недооцененного, но невероятно важного фактора в расходящихся анатомических различиях между обезьянами и человекообразными обезьянами, которые в конечном итоге проявятся у людей», — сказал Фаннин. «Спуск вниз представлял собой настолько серьезную физическую проблему, учитывая размер обезьян и ранних людей, что их морфология могла бы отреагировать в результате естественного отбора из-за риска падения».
«В нашей области уже давно задумываются об обезьянах, карабкающихся по деревьям, но в литературе по существу отсутствовало какое-либо внимание к тому, чтобы они слезли с дерева. Мы игнорировали вторую половину этого поведения», — сказал соавтор исследования Джереми ДеСильва, профессор и заведующий кафедрой антропологии в Дартмуте.
«Первые человекообразные обезьяны появились 20 миллионов лет назад в рассредоточенных лесах, где они поднимались на дерево за едой, а затем спускались вниз, чтобы перейти к следующему дереву», — сказал ДеСильва.
«Выход из дерева сопряжен с множеством новых проблем. Крупные обезьяны не могут себе позволить упасть, потому что это может их убить или серьезно ранить. Естественный отбор отдал бы предпочтение тем анатомиям, которые позволили им безопасно спуститься».
Гибкие плечи и локти, унаследованные от предков обезьян, позволили бы древним людям, таким как австралопитеки, лазить по деревьям ночью в целях безопасности и спускаться при дневном свете невредимыми, сказал ДеСильва. Когда Homo erectus научился использовать огонь для защиты от ночных хищников, человеческая форма приобрела более широкие плечи, способные поворачиваться под углом 90 градусов, что в сочетании со свободным движением плеч и локтей сделало наших предков отличными стрелками из копья (обезьяны не умеют метать копья). точно).
«Это та же самая анатомия ранних обезьян с парой изменений. Теперь у вас есть что-то, что может бросать копье или камни, чтобы защитить себя от еды или убить что-нибудь, чтобы съесть себя. Именно это и делает эволюция — она великий мастер», — сказал ДеСильва.
«Спуск с дерева заложил анатомическую основу для того, что развилось миллионы лет спустя», — сказал он. «Когда защитник НФЛ бросает футбольный мяч, это движение происходит благодаря нашим предкам-обезьянам».
Несмотря на отсутствие грации у шимпанзе, говорит Фаннин, их руки приспособились, чтобы животные могли безопасно добраться до земли, а их конечности удивительно похожи на конечности современных людей.
«Это шаблон, по которому мы пришли — спуск вниз, вероятно, был гораздо более трудным испытанием и для наших ранних предков», — сказал Фэннин. «Даже когда люди стали прямоходящими, способность подниматься, а затем спускаться, дерево было бы невероятно полезно для безопасности и питания, а это главное, когда дело доходит до выживания. Мы видоизменились, но признаки нашего обезьяньего происхождения остались в наших современных скелетах».
Исследователи также изучили анатомическое строение рук шимпанзе и мангабея, используя коллекции скелетов из Гарвардского университета и Университета штата Огайо соответственно. Как и у людей, у шимпанзе неглубокое округлое плечо, которое, хотя и легче вывихивается, обеспечивает больший диапазон движений, говорит Фаннин. И, как и люди, шимпанзе могут полностью выпрямлять руки благодаря уменьшенной длине кости сразу за локтем, известной как локтевой отросток.
Мангабеи и другие обезьяны построены больше как четвероногие животные, такие как кошки и собаки, с глубокими грушевидными плечевыми впадинами и локтями с выступающим локтевым отростком, благодаря которому сустав напоминает букву L. Хотя эти суставы более стабильны, они имеют гораздо большую подвижность. более ограниченная гибкость и диапазон движений.
Анализ исследователей показал, что угол плеч шимпанзе во время спуска был на 14 градусов больше, чем при подъеме вверх. И их рука вытягивалась наружу в локте на 34 градуса больше при спуске с дерева, чем при подъеме. Углы, под которыми мангабеи располагали плечи и локти, различались лишь незначительно — 4 градуса или меньше — когда они поднимались на дерево и спускались вниз.
«Если бы кошки умели говорить, они бы сказали вам, что спускаться сложнее, чем подниматься, и многие скалолазы-люди согласились бы с этим. Но вопрос в том, почему это так сложно», — сказал соавтор исследования Натаниэль Домини, профессор антропологии Чарльза Хансена и советник Фаннина.
«Причина в том, что вы не только сопротивляетесь силе гравитации, но вам также приходится замедляться», — сказал Домини. «Наше исследование важно для решения теоретической проблемы с формальными измерениями того, как дикие приматы поднимаются и опускаются. Мы обнаружили важные различия между обезьянами и шимпанзе, которые могут объяснить, почему плечи и локти обезьян развили большую гибкость».
Соавтор Мэри Джой, которая вместе с Фаннином руководила исследованием для своей дипломной работы и окончила Дартмут в 2021 году, просматривала видео с шимпанзе, снятые ДеСильвой, когда заметила разницу в том, как животные спускались по деревьям, и в том, как они поднимались по ним.
«Это было очень хаотично, просто рушилось, все летало. Это в значительной степени контролируемое падение», — сказала Джой. «В конце концов мы пришли к выводу, что то, как шимпанзе спускаются с дерева, скорее всего, связано с весом. Больший импульс потенциально требует меньше энергии, и у них гораздо больше шансов благополучно достичь земли, чем при небольших, ограниченных движениях».
Но, будучи бегуном по пересеченной местности, Джой знала болезненное чувство, когда она медленно спускалась по склону короткими рывками, вместо того, чтобы просто мчаться по тропе под действием силы тяжести, ее ноги вытягивались вперед, чтобы поймать ее в конце каждого шага.
«Когда я спускаюсь с горы, чем медленнее я иду и ограничиваю свои движения, тем больше я утомляюсь. Это догоняет меня очень быстро. Никто бы не подумал, что скорость и самоотверженность, с которой шимпанзе спускаются с деревьев, будет предпочтительным методом для более тяжелых приматов, но мой опыт подсказывает мне, что это более энергоэффективно», — сказала она.
«Движение человека — это шедевр эволюционного компромисса», — сказал Джой. «Этот увеличенный диапазон движений, который начался у обезьян, в конечном итоге оказался для нас очень полезным. Какая польза от этой потери? Если бы эволюция выбрала людей с меньшим диапазоном движений, какие преимущества это дало бы? Я не вижу никаких преимуществ в потере этого».
No comments:
Post a Comment