Среди различных семейств приматов есть два сравнительно близких — гоминиды и гиббоновые. К гоминидам относятся человек и его ближайшие родственники: гориллы, шимпанзе и орангутаны. Черепа гоминид очень разнятся между собой: трудно спутать череп гориллы с ее маленьким вместилищем для мозга и большим, вытянутым лицом и человеческий широкий череп, в котором умещается большой мозг, и плоское лицо, маленькое относительно остальной головы.
У разных видов гиббонов черепа различаются слабо. Разница столь мала, что ее порой трудно заметить даже специалисту, хотя хромосомы, размеры тела, цвет шерсти и вокализации у разных гиббонов сильно различаются. Исследователи отметили иронию эволюции — в общих чертах череп гиббонов больше похож на человеческий, чем на черепа наших ближайших родственников, шимпанзе и горилл.
Гоминиды и гиббоны разошлись в своей эволюционной истории 19 миллионов лет назад. Почему за одно и то же время черепа гоминид изменились так сильно, а черепа гиббонов остались почти неизменными? И почему наш череп больше похож на череп гиббона, чем гориллы, хотя горилла — более близкий родственник человека?
Изучением этого парадокса занялись ученые из Университетского колледжа Лондона. Для этого они отсканировали с помощью КТ черепа семи видов гоминид и девяти видов гиббонов из музеев и таким образом создали их 3D-цифровые копии. На каждую модель ученые нанесли примерно по 1500 точек-ориентиров, а размеры черепов привели к единому стандарту, чтобы различались только формы. Исследование опубликовано в научном журнале Proceedings B.
Затем ученые воссоздали условные черепа общих предков разных видов, используя хорошо известные и составленные другими исследователями филогенетические древа. После этого они, попросту говоря, поделили изменения, которые претерпели черепа, на время, прошедшее после разделения приматов на гоминид и гиббонов. В итоге получили скорость, с которой менялись черепа.
Выяснилось следующее. Лицевой отдел оказался самой консервативной, стабильной, частью черепа приматов. А вот мозговой отдел менялся, причем у гоминид быстрее, чем у гиббонов. Главным «спринтером» оказался человек: мозговой отдел нашего черепа менялся примерно вдвое быстрее, чем у всех остальных изученных приматов.
Ученые также отметили разницу в изменениях мужских и женских черепов. Как оказалось, черепа гоминид различаются сильнее не только между видами, но и между полами. Мозговые отделы самцов (или мужчин) разнообразнее, чем аналогичные отделы самок. Скорее всего, это связано с уровнем гормонов, останавливающих развитие скелета, — у самок он выше, чем у самцов.
Авторы статьи считают, что лицо приматов менялось практически только из-за случайных эволюционных событий и под действием стабилизирующего отбора — это когда в популяции закрепляется средний признак, а крайние формы отсеиваются. Видимо, это также связано с тем, что гиббоны не очень широко распространены, обитают в схожих условиях, кроме того, скрещиваются между видами и даже родами. Все это привело гиббонов к «эволюционному застою» — по крайней мере, в том, что касается их черепов.
Итак, лица менялись только под действием медленного, нейтрального и случайного дрейфа генов. Но мозговой отдел, по мнению ученых, менялся в результате селективного давления, то есть отбора.
Во-первых, это нейрокогнитивный фактор — у гоминид быстро рос мозг, значит, росла и «коробка» для него. Во-вторых, сказалось влияние социальных и экологических факторов. Тут ученые указали не на человека, а на самцов горилл: у тех на макушке есть гребень, к которому крепятся жевательные мышцы. Чем этот гребень выше, тем самец популярнее у самок. Следовательно, половой отбор также повлиял на скорость эволюции черепа — эта часть черепа горилл росла даже быстрее, чем человеческий мозг.