Первые шаги: Как прямохождение сделало нас людьми

Кислород, или ¹⁶О, также имеет стабильный изотоп ¹⁸О с двумя лишними нейтронами. Обе формы могут входить в состав молекулы воды, Н₂О. Поскольку атом ¹⁶О легче, вода с этим изотопом быстрее испаряется, поднимается вверх и образует дождевые облака. Во время холодного периода на планете более легкий кислород выпадает в виде снега и оказывается запертым в полярных льдах. Это, в свою очередь, ведет к накоплению ¹⁸О в океанах и формированию чрезвычайно для нас важной глобальной летописи температур прошлого, которой мы в настоящее время располагаем. Африканские озера и реки также накапливают ¹⁸О. Определяя соотношение этих стабильных изотопов кислорода в окаменелостях, мы получаем непрерывную летопись температуры и влажности в данном регионе.

Поскольку все животные пьют воду из водоемов или получают ее из поедаемых растений, исследователи использовали данные химического состава древних костей для реконструкции облика Африки миллионы лет назад, когда на арену эволюции вышли наши предки. Результаты оказались весьма интригующими.

Начиная с миоцена, не позднее 10–15 млн лет назад, климат Африканского континента становился все суше и приобретал все более сезонный характер. Колебания климата стали более заметными, когда-то сплошные леса Восточной Африки постепенно распадались на отдельные лесные участки, пространство между которыми занимали саванны. В настоящее время ученые убеждены, что бипедализм на суше развился в условиях, когда обширные леса начали сменяться открытыми саваннами, перемежаемыми небольшими участками леса. Однако мы не знаем точно, почему прямохождение оказалось более выгодным способом передвижения в этом новом мире{78}.

Одно из объяснений заключается в том, что вертикальное положение тела могло помочь нашим предкам не перегреваться на открытых пространствах саванн{79}. В экваториальной Африке очень жарко. Большинство животных здесь активны по ночам или в сумерках, а днем конкурируют за место в тени, чтобы не перегреться на солнце. Едва ли наши предки могли составить конкуренцию плотоядным и другим крупным африканским млекопитающим в борьбе за эти неуклонно сокращающиеся тенистые участки. У тех, кто передвигался в вертикальном положении, площадь поверхности тела, открытая солнечным лучам, была меньше, и в то же время тело в большей степени овевалось ветром, что повышало эффективность потоотделения.

Биолог Питер Уилер, разработавший эту оригинальную, хотя и необязательно верную гипотезу в конце 1980-х – начале 1990-х гг., также вычислил, что бипедальная локомоция сократила бы нашу потребность в воде на 40 %. Думаю, Уилер прав, но не в том, что касается происхождения бипедализма. Вполне вероятно, что прямохождение развилось прежде, чем гоминины переместились в открытые солнцу и ветру саванны, где им пришлось бы беспокоиться по поводу перегрева.

Вторая гипотеза связана с энергозатратами. Пройдя километр, человек сжигает около 50 калорий. Чтобы восстановить расход энергии на такую пешую прогулку, достаточно съесть горсть изюма. Хождение на двух ногах – чрезвычайно энергоэффективный способ перемещения из одного места в другое.

Исследователи из Гарвардского университета решили проверить, насколько эффективна ходьба на двух ногах, сравнив способ передвижения людей и шимпанзе{80}. Они поставили голливудских шимпанзе – вы иногда видите их в рекламных роликах компании Old Navy – на беговую дорожку и измерили затраты энергии, прикрепив похожий на дыхательную трубку детектор CO₂ к морде каждой обезьяны. Не волнуйтесь за них! Если бы шимпанзе не нравилось происходящее, они сорвали бы с себя это устройство и вполне могли бы даже вырвать руки экспериментаторов из суставов. Шимпанзе очень сильные и вспыльчивые животные.

Ученые обнаружили, что шимпанзе тратят на передвижение в два раза больше энергии, чем люди, независимо от того, пользуются ли они четырьмя конечностями или двумя{81}. Возможно, ранее в нашей эволюционной истории были времена, когда еды не хватало и группа гоминин была вынуждена пересекать обширные безлесные пространства, чтобы перебраться с одного лесного кормового участка на другой. Возможно, те, кто передвигался на двух конечностях, а не на четырех, затрачивали меньше энергии и имели больше шансов уцелеть. Звучит довольно убедительно. Проблема, однако, состоит в том, что шимпанзе расходуют больше энергии, чем люди, не потому, что они четвероногие, а потому, что ходят на полусогнутых ногах. Животные, передвигающиеся с выпрямленными коленями и вытянутыми бедрами – неважно, на двух или на четырех ногах, – экономят топливо. Когда наши предки в совершенстве освоили ходьбу на двух ногах, это дало им преимущество в плане энергии. Однако сначала особого выигрыша с энергетической точки зрения в передвижении на двух, а не на четырех ногах не было{82}.