English Deutsch
Новости
Новости антропологии
05.06.2011
Автор: А. Соколов

Ох уж этот изотопный анализ зубов

Новые данные о территориальном поведении австралопитеков удалось извлечь из их клыков и моляров. Две статьи об этом исследовании опубликованы в журнале Nature 2 июня.

Карта долины Стеркфонтейн. Черные кружки – пещеры Стеркфонтейн и Сварткранс. Разными цветами обозначены геологические зоны с разным соотношением 87Sr/86Sr. Для каждой области указан диапазон 87Sr/86Sr. В центре вытунутая голубая область – доломит Малмани. Иллюстрация к обсуждаемой статье

Соотношение изотопов 87Sr/86Sr в эмали зубов австралопитеков, а также в современных образцах в долине Стерфонтейн. Белые значки соответствуют маленьким зубам, черные – крупным. Кружочки – клыки, квадратики – третьи моляры. Голубая область снизу - «локальные» значения; всё что выше - «нелокальное». Иллюстрация к обсуждаемой статье.

Устройство сообществ древних гоминидГоминиды в "классическом" смысле - семейство прямоходящих приматов, включающее людей и их ископаемых предшественников.  - тема, покрытая туманом. До недавнего времени исследования в данном направлении часто сводились  к оценке полового диморфизмаПоловой диморфизм (лат. di — два, morphe — форма) —  различия в строении между самцами и самками одного и того же вида, помимо половых органов., например,  размеров клыков, на основании чего (с использованием аналогий с современными приматами) строились некие гипотезы.

Конечно, это не очень надёжно. К счастью, в  последнее время к подобным софистическим подходам добавляются методы более точные (о чем мы уже неоднократно писали).

В данном случае речь идет об анализе содержания стабильных изотопов стронция 87Sr и 86Sr в зубах гоминид.  Эти изотопы содержатся в почве, откуда попадают в растения, на этой почве произрастающие,  а затем вместе с пищей – в организмы растительноядных животных, и накапливаются в их костях и зубах (пока эти зубы формируются). Количество данных изотопов в почве (и их процентное соотношение) зависит прежде всего от геологических особенностей местности. Такое же соотношение изотопов стронция должно быть и в зубах тех, кто поедает растения в данном районе и редко покидает его. А если соотношение изотопов иное – значит, исследуемое животное пришло сюда из других краёв. Короче говоря, данные о содержании изотопов стронция в зубах могут быть использованы для изучения миграций животных в «геологически неоднородных» ландшафтах. Южноафриканские карстовые пещеры (где сделано множество находок австралопитеков) – как раз подходящий случай.  Соотношение  87Sr/86Sr различно в подстилающих породах разных областей долины Стеркфонтейн. И значит, если у нас есть зубы неких гоминид из этой местности, можно попробовать изучить характер их миграций.  Ну, хотя бы ответить на вопрос: а были ли вообще миграции?

За такую задачу взялись Сэнди Р. Копленд из Института эволюционной антропологии Макса Планка (Лейпциг, Герминия)  с коллегами. В первой статье в Nature приводятся результаты их исследования, а во второй статье  Маргарет Шёнингер (антрополог из  Университета Калифорнии) рассуждает о том, какие далеко идущие выводы можно сделать из полученных данных.

Как проводилось исследование?

Анализу подверглись зубы 11 особей Paranthropus robustus из Сварткранса ( возраст 1.8 млн. лет) и 8 Australopithecus africanus из Стеркфонтейна (2.2. млн. лет).

Ученые применили  относительно новый  метод измерения, который называется (приготовьтесь!): лазерно-абляционная многоколлекторная масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой – сокращенно, MC-ICP-MS. (Если Вы недовольны нашим переводом - попробуйте перевести сами: laser ablation multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry). Этот метод  считается «неразрушающим», щадящим, т.к. для анализа  достаточно маленького фрагмента зубной эмали (площадью 200х750 микрон). При изучении уникальных образцов это весьма важно.

Для сравнения, исследователи проанализировали также 38 зубов млекопитающих, живших в этой местности примерно одновременно с гоминидами -  даманов и стенбоков. Образ жизни этих животных хорошо изучен; в частности, известно, что они - противники всяких миграций. Поэтому их зубы можно использовать как эталон «оседлости».

Кроме того, был проведен анализ более  170 современных растений и животных, находившихся в пределах 50 км от пещер, дабы получить "биологические" значения  87Sr/86Sr для  11 различных геологических областей вблизи Стеркфонтейна.

Геологическая основа австралопитековых пещер  - доломит Малмани, для которого значение 87Sr/86Sr колеблется от  0.721 до 0.734.  Этот диапазон отличается от цифр, полученных для  9 ближайших к Малмани геологических областей, а перекрывается только с 2-мя. Если для  исследуемого зуба будет получено соотношение, лежащее вне диапазона доломита Малмани  – значит, хозяин зуба по крайней мере какое-то время проводил за пределами родной территории.

Что же получилось?

Для двух видов гоминид картина получилась близкой - 36% «оседлых» (не мигрировавших) особей для парантропов и 25% для африканусов. Однако, обнаружились интересные особенности, связанные с  размерами зубов. Не менее 50% мелких зубов, видимо, принадлежали «гулякам». Для крупных зубов картина вышла совсем иная – 89% из них дали «местные» значения. О чем это говорит?

И для Paranthropus robustus, и для Australopithecus africanus характерен половой диморфизмПоловой диморфизм (лат. di — два, morphe — форма) —  различия в строении между самцами и самками одного и того же вида, помимо половых органов.. Самцы обоих видов весили порядка 40 кг, а самки – килограмм на 10 меньше. Логично предположить, что  крупные зубы принадлежали самцам, а мелкие – самкам. Конечно, это не очень точная оценка, ведь размеры зубов у самцов и самок все-таки могут иногда совпадать. Надежно определить пол можно для самых больших и самых маленьких зубов. Но даже в этом случае общая картина сохранилась: «нелокальные» значения получены были для  75% самых мелких зубов и всего лишь для 17% самых крупных.

Очевидной становится разница в территориальной стратегии самцов и самок. Поскольку стронций аккумулируется в зубах в юном возрасте (примерно до 8 лет), когда гоминиды вероятно находились рядом с матерью, эти данные вряд ли что-то говорят о пищевом поведении взрослых особей. Скорее, можно предположить, что самки, повзрослев, были склонны покидать родные края, уходить из группы – вероятно, в поисках новых мужчин.  А для самцов, напротив,  характерна  т.н. филопатрия (т.е. «любовь к родине», стремление вернуться к своей группе).

Между прочим, доломит Малмани – это область площадью всего  в 30 квадратных километров; какие-либо физические барьеры, мешавшие покинуть ее, отсутствует.  Почему же самцы не хотели уходить? Может быть, любимая пища произрастала только в «доломитовой» области?

(На самом деле, авторы осторожно допускают и другую возможность – самцы могли мигрировать, но при этом всегда держались доломитовых ландшафтов, возможно, из-за наличия удобных пещер или хороших пищевых ресурсов).

Такое поведение (филопатрия самцов и миграции самок) характерно для обыкновенных шимпанзе и бонобо. А вот гориллы и многие другие приматы ведут себя иначе. У горилл крупный доминантный самец «монополизирует» всех самок группы, поэтому молодые самцы, которым ничего не светит, могут покидать группу и искать счастье на стороне.

Замечательно, что для парантропов, судя по особенностям их морфологии, предполагали как раз некую «гориллообразную» социальную структуру.  А получилось совсем наоборот.

Нужно подчеркнуть, что сходство с шимпанзе тут не полное. По размеру клыков у австралопитеков половой диморфизм меньше, чем и у горилл, и у шимпанзе, из чего неоднократно делались выводы о большей «дружелюбности» и низком уровне агрессии  среди самцов австралопитеков.  Похоже, прямая аналогия с современными гоминоидами – слишком упрощенная модель.

Что это нам дает?

Конечно,  11 и 8 зубов – выборка, прямо скажем, не большая (а ведь найдено этих зубов в Южной Африке сотни и сотни). Авторы надеются продолжить исследования, в том числе подключить образцы из Восточной Африки, а также «пощупать» более поздних гоминид, типа эректусов.

Тем не менее, уже полученные результаты могут помочь в понимании многих аспектов жизни австралопитеков – особенностей их рациона,  размера их групп, способов защиты от хищников и т.п. Дело в том, что среди современных групп приматов все эти аспекты тесно связаны с характером территориального поведения. Например, приматы, питающиеся листвой деревьев, занимают меньшую территорию, чем приматы-фруктоеды таких же размеров.  А от размеров самих приматов и численности их групп зависит то, какие хищники и в каких ситуациях могут на них напасть.

Австралопитеки жили в лесистых саваннах, где источником пищи могла быть и листва деревьев, и травянистые растения. Изучение соотношения стабильных изотопов углерода (13C/12C) в зубах австралопитеков показало, что большинство из них питалось обоими ресурсами, хотя некоторые восточно-африканские особи явно предпочитали траву (см. недавнюю публикацию). Структура эмали зубов и характер их микроповреждений говорят о том, что австралопитеки употребляли в пищу и жесткие объекты – семена, орехи, клубни и корневища растений.

Такого рода рацион совсем не похож на рацион современных шимпанзе, которые питаются в основном древесными ресурсами, даже когда живут  в саваннах. В подобных местообитаниях шимпанзе защищаются от хищников, собираясь в крупные группы и занимая бОльшую территорию.  Например, площадь, занимая группой шимпанзе в Угалле (Танзания)  - порядка 600 км2. Это мягко говоря чуток больше, чем  30 км2, получившихся для самцов австралопитеков в Стеркфонтейне.  На такой маленькой территории одной листвой деревьев сыт не будешь - это еще один довод в пользу включения травы в рацион австралопитеков.

Честно говоря, не совсем понятно, откуда Маргарет Шёнингер взяла цифру 30 км2. В статье Копленда сказано буквально следующее: "Минимальное расстояние от пещер Стеркфонтейн и Сварткранс до областей с другими значениями 87Sr/86Sr - 2-3 км на юго-восток, 5-6 километров на северо-запад и более 30 км в направлении с северо-востока на юго-запад". Или мы что-то упустили, или тут получается не 30 квадратных километров, а гораздо больше...

Горные гориллы питаются наземной растительностью на территории всего лишь около 25 км2. Но гориллы живут в лесах, где мало крупных хищников, к тому же  самцы горилл гораздо крупней австралопитеков, и могут дать отпор кому угодно. Напротив, австралопитеки жили на открытых пространствах, где сталкивались с многочисленными хищниками.

Как же они избегали опасностей?

По рациону ближе всего к австралопитекам стоит современный павиан Theropithecus gelada и его гигантский ископаемый предшественник  Theropithecus oswaldi, размерами, кстати, сходный с австралопитеками, и обитавший в саванне. Надо добавить, что самцы современной гелады практикуют эту самую филопатрию, а их группы занимают территории, по площади сопоставимые с австралопитековыми.  От хищников гелады защищаются, собираясь в группы до 60 особей. Возможно, подобная стратегия использовалась и австралопитеками?

Но как могли два крупных вида приматов сходных размеров и с близким рационом сосуществовать в одной местности? - задается вопросом Маргарет Шёнингер. - Они должны были конкурировать, как между собой, так и с другими травоядными, например копытными, которых в Южной Африке полным полно…

Как австралопитеки спасались от хищников? Как выдерживали конкуренцию за пищу? Вот  вопросы, ответы на которые еще предстоит найти.

Источники:

См. также на тему изотопов и зубов:

Парантроп Бойса задумчиво жевал осоку на берегу реки…

Неандертальцы снова заварили кашу…

P.S. Подборка заголовков к этой новости в исполнении российских СМИ. Без комментариев:

  • Самок австралопитеков признали блудными дочерьми?
  • Женщины переезжали к мужчинам еще в каменном веке
  • Древние женщины больше мужчин любили путешествовать
  • Охота к перемене мест увлекала наших пращуров-женщин далеко от родной пещеры
  • Древние женщины были боссами
  • Когда-то сильным полом считали женщин
  • И даже: Человечество завоевало всю Землю благодаря женщинам, а не мужчинам
  • И наконец: Британские учёные сделали открытие, которое может в корне перевернуть представления об эволюции и взаимоотношении полов


28 января - АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ в Санкт-Петербурге

Интересно

"Люди ошибались, считая, что Земля плоская. Люди ошибались, полагая Землю идеальной сферой. Но считать, что первые и вторые ошибались в равной степени - это ещё большая ошибка, чем у первых и вторых вместе взятых".

Азимов А. Относительность неправды (The Relativity of Wrong). 1988.

Catalog gominid Antropogenez.RU