Эволюция могла не вести человека по прямой к большому мозгу

В ископаемой летописи видна почти учебниковая последовательность: у представителей рода Homo мозговой отдел черепа становился крупнее и округлее, а лицо — менее выступающим и массивным. Но направление изменений ещё не говорит о том, что естественный отбор почти два миллиона лет непрерывно толкал наших предков к большому мозгу и современному лицу. Обычное объяснение выглядит логично.

Более крупный мозг мог давать когнитивные преимущества, поэтому поддерживался направленным отбором. Орудия, обработка пищи и приготовление еды уменьшали нагрузку на зубы и челюсти, делая крупное лицо слишком затратным. Авторы новой работы решили проверить, действительно ли форма ископаемых черепов лучше всего соответствует именно такому сценарию.

Марк Хуббе и Катерина Харвати проанализировали 63 ископаемых черепа рода Homo и 24 черепа современных людей. Выборка охватывала период примерно от 1,9 миллиона лет назад до голоцена и включала ранних представителей Homo, Homo erectus, Homo heidelbergensis, неандертальцев и Homo sapiens. Из ископаемых образцов 57 вошли в анализ мозгового отдела черепа, а 47 — в анализ лица.

Исследователи нанесли на трёхмерные модели черепов анатомические ориентиры и сгруппировали образцы в восемь хронологических и таксономических групп. Затем они сравнили наблюдаемую морфологию с шестью эволюционными моделями: постоянным направленным изменением, нейтральным случайным блужданием, несколькими вариантами стазиса, движением к адаптивному оптимуму и прерывистым равновесием. Анализы отдельно проводили для линий, ведущих к современным людям и неандертальцам.

Нейтральное случайное блуждание означает, что изменения накапливаются без устойчивого смещения в одну сторону. Стазис — длительное сохранение признака в ограниченном диапазоне, например под действием стабилизирующего отбора или биологических ограничений. Для главной оси изменения мозгового отдела в линии Homo sapiens относительный вес нейтральной модели составил 0,961, а модели постепенного направленного отбора — лишь 0,036.

В неандертальской линии соответствующие значения равнялись 0,931 и 0,024. Изменения лица также лучше соответствовали сочетанию стазиса и нейтральных процессов, чем постоянному направленному отбору. Для основной лицевой тенденции в линии Homo sapiens веса составляли 0,571 для стазиса, 0,387 для нейтральной модели и 0,041 для направленного изменения.

Эти показатели характеризуют относительную поддержку моделей в данном наборе, а не вероятность того, что одна из них является окончательно доказанной. Получается, заметная тенденция к более высокому мозговому отделу и менее выступающему лицу могла возникнуть без постоянного отбора, направленного к современному человеческому облику. Авторы предполагают, что значительные изменения происходили, когда ослабевали прежние ограничения — связанные с развитием организма, строением черепа, обменом веществ или доступной энергией.

Орудия, новые источники пищи и приготовление еды могли способствовать такому ослаблению, но влияние культуры в этой работе напрямую не проверялось. Выводы ограничены особенностями ископаемого материала. Исследователи анализировали наружную форму черепа и его общий размер, а не объём мозга относительно размеров тела — строгое определение энцефализации.

Некоторые группы представлены всего несколькими черепами, часть недостающих ориентиров реконструировали, а результат зависел от того, как образцы объединяли в эволюционные последовательности. При альтернативной группировке неандертальских образцов лучшими иногда становились более сложные модели. Небольшое число временных групп также мешает уверенно выявлять короткие эпизоды сильного отбора.

Работа не отрицает естественный отбор в эволюции человека. Она показывает другое: направление морфологических изменений и причина этих изменений — не одно и то же.