Что же всё-таки ели наши далёкие предки?

---

Можно сказать, что рацион – это адаптационный «фундамент», во многом определяющий и поведение, и морфологические особенности организма. Неудивительно, что с изменениями пищевой стратегии связывают ключевые события в эволюции различных живых существ, в том числе и наших предков - такие, как увеличение головного мозга; использование орудий и т.п.

В последние годы наши знания о том, чем питались наши предшественники, пополнились новыми фактами. Это связано с широким применением новейших исследовательских инструментов, изучением новых палеоантропологических находок, а также развитием методов реконструкции среды, в которой жили древние гоминиды.

В обсуждаемой статье Петера Унгара и Мэтта Спонхеймера речь идет о двух методах, относительно недавно введенных в практику:

• анализ микроизноса зубной эмали,
• анализ состава стабильных изотопов, содержащихся в ископаемых зубах.

О подобных исследованиях мы уже писали не так давно, см. например:

Парантроп Бойса задумчиво жевал осоку на берегу реки…

Ох уж этот изотопный анализ зубов

Традиционные представления о  рационе древних гоминид

У самых древних гоминид (таких, как Сахелантроп или Ардипитек) молярыКоренной зуб. К молярам относятся задние зубы верхней и нижней челюсти, служащие для пережёвывания пищи. меньше и эмаль тоньше, чем у более поздних австралопитеков. В этом отношении древнейшие представители семейства гоминидГоминиды в "классическом" смысле - семейство прямоходящих приматов, включающее людей и их ископаемых предшественников. близки к шимпанзе. Поэтому вполне логично предполагать, что и рацион их был похож на «шимпанзиный»,  то есть состоял из фруктов, молодой листвы и т.п. мягкой растительной пищи.  Согласно распространенному мнению, строение жевательного аппарата австралопитеков (в частности, крупные жевательные зубы с толстым слоем эмали, массивные черепа, тяжелые нижние челюсти) отражает переход от мягких плодов к более твердым продуктам – семенам, корневищам, клубням. Роль этих ресурсов должна была возрастать по мере наступления саванн в  плио-плейстоцене.

А необычайно мощные челюсти и огромные зубы массивных австралопитеков - парантропов наводили на мысль о том, что эти гоминиды специализировались на еще более твердой пище (вспомним прозвище известного черепа Парантропа Бойса – «Щелкунчик»).

Зубы и челюсти первых "человеков" -  ранних Homo - меньше, зубная эмаль тоньше, череп в целом легче, чем у австралопитеков. Увеличившийся мозг хабилисов указывал на употребление высококалорийной пищи – ведь мозгу нужна энергия… Использование орудий должно было позволить древнейшим представителям человеческого рода добывать широкий диапазон пищевых ресурсов (в том числе, конечно,  мясо).  Соответственно, диета ранних Homo должна стать более разнообразной, так сказать, «генерализованной».

Вот такие выводы делались на основании строения жевательного аппарата гоминид, а также, отчасти, археологических артефактов. Но каменные орудия и расколотые кости мало что говорят о том, какие растения наши предшественники употребляли в пищу – а ведь растительная составляющая в рационе древних гоминид должна преобладать! Строение же челюстей и зубов свидетельствует скорее о том, чем В ПРИНЦИПЕ МОГЛИ питаться эти существа, а не о том, чем они питались в действительности.

Вероятно, пролить свет на эти вопросы помогут новые методы исследования?

Микроизнос зубной эмали

Исследователи давно обратили внимание, что характер износа зубов млекопитающих существенным образом зависит от особенностей их питания. Если животное грызёт твердую пищу  (например, орехи, семена, кости), то основные усилия приходятся на, так сказать, «раздавливание» – в этом случае поверхность зубов постепенно покрывается микроуглублениями, которые расположены хаотически, образуя довольно сложную картину «ненаправленной изношенности». Если же пища мягкая, но вязкая – основные усилия приходятся на ее перетирание, при котором зубы движутся параллельно друг другу – в этом случае образуется более простая картина «направленной изношенности», в виде множества параллельных бороздок (см. рис. 2).

К сожалению, характер микроизноса эмали зубов наиболее древних гоминид (включая Ардипитека) пока что не изучен.

Однако исследователями были получены результаты анализа зубной эмали 73 жевательных зубов австралопитеков (Au. anamensis, Au. afarensis, Au. africanus), парантропов (P. boisei, P. robustus), и ранних Homo (H. habilis, африканский H. erectus / ergaster, ранние Homo из южноафриканских местонахождений Sterkfontein Member 5 и Swartkrans Member 1).

Что показало исследование?

Неожиданно, ни у одного вида австралопитеков (!) не было обнаружено такой картины износа, которая характерна для животных, специализирующихся на твердых пищевых ресурсах.

У двух восточноафриканских видов, Au. anamensis и Au. afarensis, изношенность зубной эмали имеет однородный характер, свидетельствующий о преимущественно мягкой пище. Как внутри каждого вида, так и при сравнении их друг с другом, выявлено значительное сходство. Это несмотря на обширный ареал и длительный период их существования  - более миллиона лет! Между прочим, судя по экологическим реконструкциям, условия местообитания восточноафриканских грацильныхНе массивный, небольшой, тонкий, хрупкий. австралопитеков варьировали от лесистой местности до открытой саванны… А рацион не менялся?

У южноафриканского Au. africanus микроизнос эмали в среднем не такой однородный, как у восточноафриканских видов, но все равно не дотягивает до уровня, которого следовало бы ожидать от любителя твердых продуктов.

Характер износа зубов Парантропа Бойса похож на таковой афаренсисов и анаменсисов. Получается, Парантроп Бойса тоже жевал что-то мягкое, а вовсе не семена и орехи, как можно было ожидать (см. нашу предыдущую новость на эту тему).

А вот южноафриканский Парантроп робустус – совсем наоборот. Микроизнос его зубов самый «ненаправленный», текстура - самая сложная среди всех древних гоминид. Так вот он, настоящий Щелкунчик! При этом характер износа зубов робустусов очень варьирует у разных особей. Вероятно, пищевая стратегия  этих существ была весьма гибкой; они  могли переходить на «твердую» диету время от времени, когда мягкие пищевые ресурсы становились недоступными (например, при засухе).

Что можно сказать о ранних Homo? Судя по всему, их рацион действительно был разнообразным, для них свойственна «генерализованная» диета, но не характерны ни слишком твердая, ни слишком вязкая пища. Надо отметить, что у африканских Homo erectus характер износа зубной эмали варьирует в существенно более широких пределах,  чем у хабилисов, что говорит о бОльшем разнообразии  рациона эректусов, включавшего и довольно твердые, и вязкие продукты.

Изотопный анализ зубов

Поскольку мы уже несколько раз писали об исследованиях такого рода, просто процитируем себя:

Для изучения диеты ископаемых животных в последние годы широко используется изотопный анализ костей и зубов. Как известно, «ты – то, что ты ешь». В данном случае исследователей интересовало содержание в зубах гоминид стабильных изотопов углерода.

Если не вдаваться в подробности, дело вот в чем. У растений существуют два разных типа фотосинтеза - т.н. С₃- и C₄-тип. С₃- и С₄-растения отличаются соотношением содержащихся в них изотопов углерода ¹²С и¹³С.   В частности, древесные растения и кустарники – для которых характерен  C₃-фотосинтез – накапливают больше изотопов углерода ¹²С, чем травянистые растения саванн (С₄-фотосинтез).  Эти изотопы в итоге аккумулируются в тканях – прежде всего, костях и зубах – тех животных, которые данные растения поедают (а также, кстати, тех хищников, которые затем "поели" этих животных). Поэтому, выяснив, каких изотопов содержится больше в некотором ископаемом зубе, можно сделать выводы о рационе обладателя этого зуба.

Мы знаем, что в рационе шимпанзе доминируют древесные растения – даже те шимпанзе, которые живут в относительно открытой местности, всё равно предпочитают поедать «то, что растет на дереве» (особенно фрукты).

В статье приведены результаты анализа 75 зубов гоминид из местонахождений Эфиопии, Кении, Танзании и Южной Африки, возрастом от 4,4 млн. лет (зубы Ардипитека) до 0.8 млн. лет назад.

Картина получается такая:

У Ардипитека в рационе преобладали растения с C₃-фотосинтезом – в этом Ардипитек похож на современных шимпанзе.

У более поздних гоминид, таких как Au. africanus, P. robustus и ранние Homo, рацион смешанный: больше  50% рациона приходится на древесные ресурсы – плоды и листья  (C₃), но также присутствует значительный С₄-компонент (т.е. травянистые растения саванн – которые, как уже говорилось, стали более доступными, в связи с сокращением площади лесов). Интересно, что у разных особей африканусов соотношение изотопов сильно варьирует – от  полностью «древесной» до почти полностью «саванной» диеты.

На этот раз аутсайдером оказывается Парантроп Бойса, у которого в рационе примерно 75% C₄-растений. Это не похоже ни на других ископаемых гоминид, ни на современных приматов (даже бабуины не едят столько травы!); скорее такой рацион характерен для зебр или, к примеру, гиппопотамов … Очень странный примат был этот Парантроп Бойса.

Наиболее интересные выводы:

1. Модель, согласно которой гоминиды постепенно переходили на более твердую пищу по мере распространения саванн – не подтверждается. Ни один из восточноафриканских гоминид, судя по данным исследования, не специализировался на твердой пище.

2. Парантроп Бойса питался  в основном растительностью саванн (травой или осокой), хотя нельзя исключить и пищу животного происхождения – например, термиты (которые, в свою очередь, питаются как С₃, так и С₄-растениями). В исследование почему-то не попали зубы восточноафриканских австралопитеков (афаренсисов). Учитывая сходство микроизноса зубов афарских австралопитеков с Парантропом Бойса, очень может быть, что афаренсисы тоже тяготели к растениям саванн.

3. Замечательно, что и микроизнос зубной эмали, и изотопный состав говорят о существенной разнице между двумя видами парантропов – несмотря на, казалось бы,  несомненное сходство в строении их жевательного аппарата.

Судя по результатам исследования, рацион их был крайне различным – очень странно для двух видов млекопитающих, относящихся к одному роду. Вероятно, это еще один веский аргумент в пользу того, что южноафриканские и восточноафриканские парантропы – полифилетическая группа (т.е. независимо произошли от разных предков).

Можно предположить, что сходный жевательный аппарат парантропов мог сложиться в условиях разной диеты, и для разных целей:

• у Парантропов робустусов - чтобы дробить орехи, семена, клубни;
• у Парантропов Бойса - чтобы долго и задумчиво пережевывать траву...

 

Источник:

• Peter S. Ungar, Matt Sponheimer. The Diets of Early Hominins. Science 14 October 2011:  Vol. 334 no. 6053 pp. 190-193 http://www.sciencemag.org/content/334/6053/190.full

---

---