Historia powszechna/Ewolucja człowiekowatych w miocenie i pliocenie

Rozdział
Ewolucja człowiekowatych w miocenie i pliocenie

Z punktu widzenia biologii człowiek należy do gatunku Homo sapiens jest jednym z wielu milionów przedstawicieli królestwa zwierząt (Animalia). Według systematyki należy do typu strunowców (Chordata), gromady ssaków (Mammalia), rzędu naczelnych (Primates), nadrodziny człekokształtnych (Hominoidea), rodziny człowiekowatych (Hominidae), podrodziny homininów (Homininae), do której należą także dwa gatunki szympansów (Pan troglodytes - szympans pospolity i Pan paniscus - bonobo) i do plemienia Hominini, do którego należały też wymarłe australopiteki (Australopithecus). Ze względu na biologiczne pokrewieństwo szympansy są bliższe człowiekowi niż innym hominidom, orangutanom. Spośród ponad 3 miliardów par kolejnych para zasad DNA, 98,8% procent jest identyczna u człowieka i szympansa, a zatem o naszym człowieczeństwie decyduje zaledwie ta mała część naszego kodu genetycznego, która różni się od tych dwóch żyjących jeszcze gatunków homininów. W większość w przypadków są to geny regulatorowe, które wpływają na wiele różnych cech.

Prehistoria, okres przed pojawieniem się pisma zaczyna się wraz z pojawieniem się pierwszych ludzi – gatunków z rodzaju Homo w paleolicie, czyli epoce kamienia. W epoce miocenu, która jest przede wszystkim okresem geologicznym, a nie historycznym i w następującej po niej epoce pliocenu następowała intensywna ewolucja małp człekokształtnych z rodziny człowiekowatych. To w tym okresie pojawiły się cechy anatomiczne i zachowania, które później przyczyniły się do rozwoju kultury materialnej i symbolicznej, a więc mowy i możliwości tworzenia coraz bardziej wyrafinowanych narzędzi.

Początki hominidów

Około 7 mln lat temu Afrykę Równikową zamieszkiwały liczne gatunki małp człekokształtnych (hominoidów). Do tych małp zalicza się gibonowate, orangutany, szympansy oraz ludzi. Do człowiekowatych (hominidów) zaliczają się wszystkie z nich poza gibonowatymi. Ocieplenie się klimatu spowodowało zanik lasów deszczowych i rozprzestrzenienie się sawann i pustyń, zwłaszcza w Afryce Wschodniej. Wcześniej małpy człekokształtne, które wyewoluowały ok. 30 milionów lat temu, kilkukrotnie migrowały między Afryką i Europą. Ślady tej migracji zostały udokumentowane na kilku stanowiskach archeologicznych w Europie. Pierwsze homininy pojawiły się jednak nie w Afryce, a w Europie ponad 12 milionów lat temu i zniknęły z tego kontynentu ok. 9 milionów lat temu. Kolejne ślady homininów znane są już z Afryki z sprzed 7 milionów lat. Wówczas doszło do rozdzielenia linii ewolucyjnej człowieka i szympansa. Oznacza to, że wszyscy współcześni ludzi a także wielu ich wymarłych krewnych pochodzą od żyjącej kilka milionów lat temu małpy, która zamiast 48 chromosomów miała ich 46. Przedstawiciele nowego rodzaju Homo rozprzestrzenili się w Afryce Wschodniej, gdzie panował gorący i suchy klimat. Tymczasem w Afryce Środkowej i Zachodniej równoległe rozwijała się druga linia hominidów, która dała początek żyjącym do dziś dwóm gatunkom szympansów. Szympansy w odróżnieniu od ludzi zmieniły się w małym stopniu w stosunku do ich wspólnego przodka. Niewiele wiemy jednak o ich ścieżce ewolucyjnej, ponieważ najstarsze ślady w postaci kilku zębów liczą ok. 550 tysięcy lat. Najprawdopodobniej były one znacznie mniej liczne od homininów dających początek człowiekowi, stąd mniejsze jest prawdopodobieństwo natknięcia się na ich szczątkowe, a tym bardziej pełne szkielety (skamieliny) sprzed milionów lat. Pozostawanie w jednym środowisku, lasach, także nie sprzyjało zmienności, szczególnie, że lasy afrykańskie niewiele się zmieniły. Wiele spośród tych małp wytwarza prymitywne narzędzia, ale nie wiemy czy nie wytwarzały ich też wcześniej. W odróżnieniu od kamiennych narzędzi wytwarzanych przez przedstawicieli Homo, szympansy używają narzędzi z drewna, które nie miałyby szans przetrwać przez miliony lat.

Poza liczbą chromosomów w ewolucji człowieka zaszły zmiany, które pozwoliły mu później na tworzenie kultury i cywilizacji. Duże małpy afrykańskie, ale także żyjące w Azji orangutany w odróżnieniu od innych naczelnych używają rąk do przemieszczania się na drzewach. Inne małpy po prostu kroczą po gałęziach. To odmienne zachowanie, określane mianem brachiacji, pozwalało na łatwiejsze dostawanie się do partii drzew, gdzie można było zdobyć smakowite owoce. Taki środek lokomocji zmieniał anatomię ciał i pozwalał na przyjmowanie postawy wyprostowanej przy poruszaniu się po zejściu z drzewa. Jednak dopiero długie marsze i bieg za zwierzyną po równicach sawanny wymagały w pełni wyprostowanej postawy. Szympansy nie potrafią biegać wyprostowane, choć mogą kroczyć na dwóch nogach. Dzięki wyprostowanej sylwetce można było uwolnić ręce, co z kolei pozwoliło na lepsze operowanie narzędziami także w ruchu. Zmiany anatomiczne, które pojawiły się wraz z nowym sposobem przemieszczania, zmieniły też fizjologię oddychania. W odróżnieniu od zwierząt używających czterech nóg do przemieszczania się, dwunogi mogły lepiej panować nad oddechem i swobodniej wydawać dźwięki. Dzięki temu mogła rozwijać się mowa. Blokowanie klatki piersiowej u kroczących czteronogów nie pozwala na coś więcej, niż tylko wydawanie krótkich sygnałów. Wyprostowana postawa pozwalająca na długodystansowy bieg za zwierzyną zmieniła też anatomię dróg rodnych, co spowodowało, że ludzkie dzieci rodzą się na etapie jeszcze słabo ukształtowanego mózgu i wymagają intensywniejszej opieki. Są po urodzeniu znacznie bardziej bezradne. Kobiety ze względu na zmieniony kształt miednicy miałyby znaczne problemy z rodzeniem dzieci. Co więcej, mózgi przedstawicieli Homo stały się znacznie pojemniejsze, a przez to i głowa młodego osobnika w stosunku do reszty ciała jest również większa. Dojrzewanie ludzkiego potomstwa, uwzględniając dojrzewanie płciowe, a nawet ząbkowanie, jest trzykrotnie dłuższe niż u szympansów.

Drzewo ewolucyjne (kladogram) małp człekokształtnych (Hominoidea). Hominidy (Hominidae) wypełniają obszar po lewej stronie.

Sahelanthropus tchadensis – pierwszy hominin

Czaszka (skamieniałość) znalezionego osobnika Toumaї

Najstarszym znanym przedstawicielem hominidów, czyli człowiekowatych z linii ewolucyjnej człowieka był Sahelanthropus tchadensis, którego szczątki odkrył 19 lipca 2001 r. w rejonie Toros-Menalla w Czadzie student biologii Ahounta Djimdoumalbaye. Znaleziono jedynie czaszkę, dwa fragmenty dolnej szczęki i trzy zęby. Po niemal roku badań na uniwersytecie w Poitiers we Francji ustalono, że skamieniałości mają prawie 7 milionów lat, co oznacza, że jest to najstarszy znany przedstawiciel człowiekowatych (hominidae). Nazwę Sahelanthropus tchadensis nadał temu gatunkowi jego współodkrywca Michel Brunet. Nazwa ta odnosi się do regionu, gdzie ją znaleziono, Sahelu, okolic Czadu oraz wskazuje na jej "ludzkie" cechy, stąd w nazwie znajduje się człon anthropus. Dodatkowo ochrzcił odkrytego osobnika mianem Toumaї, co w języku plemienia Goran oznacza nadzieje na życie.

Środowisko w którym żył Toumaї było bardzo różnorodne: obejmowało rosnące nad jeziorem Czad lasy galeriowe i porośnięte gdzieniegdzie bujnymi krzewami sawanny. Żyły tam liczne gatunki prymitywnych ssaków, m.in. drapieżnych kotów, słoni, żyraf, trójpalczastych koni, antylop, gryzoni, dzików, małp zwierzokształtnych i innych ssaków nadrzewnych, co oznacza, że był to teren porośnięty trawami i lasami. Klimat był dużo bardziej wilgotny niż dziś i występowała tam słodka woda, na co z kolei wskazują liczne ślady obecności w tym okresie hipopotamów, ryb i krokodyli.

Na podstawie odnalezionej czaszki sahelantropa wiadomo, że miał on płaską twarz o wydatnych wałach nadoczodołowych i szeroko rozstawionych oczodołach oraz zęby zbliżone bardziej do zębów późniejszych hominidów, aniżeli szympansów czy goryli. Puszka mózgowa Toumaї była bardzo mała: miała zaledwie ok. 350 cm³. Tak zwany otwór wielki, który łączy czaszkę z rdzeniem kręgowym był przesunięty do środka, co oznacza, że osobnik ten mógł poruszać się w pozycji wyprostowanej. Jednocześnie jej rozrośnięta tylna część świadczyła o rozwiniętych mięśniach karku świadczy o tym, że potrzebował on dodatkowego wsparcia, aby móc utrzymywać głowę w poziomie. Niewykluczone, że przesunięcie otworu czaszki ku środkowi jest pozorne, ponieważ znaleziony okaz tej części szkieletu nie był kompletny. Sahelantrop Był wzrostu raczej niezbyt wysokiego szympansa, ale jego łuki brwiowe były dość duże. Zakłada się, że to efekt doboru płciowego, gdzie samice wybierają jako partnerów samce o bardziej wystających łukach. Mogłoby to świadczyć, że znaleziona czaszka należała do samca. Jeśli tak, to jego raczej niewielkie kły świadczą o mniejszym poziomie rywalizacji wśród osobników tego gatunku i większej skłonności do współpracy.

Odkrycie, jak poruszał się tenże hominid, pomogłoby ustalić jego pozycję w linii ewolucyjnej hominidów. Część badaczy skłania się, że był on przodkiem szympansa lub goryla, o czym świadczyć mają szeroko rozstawione oczodoły. Dawniej uważano, że linie ewolucyjne ludzi i szympansów rozeszły się ok. 5 - 6 mln lat temu, kiedy populacja małp została podzielona w wyniku powstania rowu tektonicznego: część wschodnia przystosowała się do życia na sawannie, dając początek australopitekom i ludziom, część zachodnia zaś żyła w dżungli, a jej potomkami są obecne szympansy. Jednak odkrycie szczątków sahelantropa nad jeziorem Czad na zachód od rowu udowodniło, że ostatni wspólny przodek tych dwóch gatunków żył ok. 7 mln lat temu. Szacuje się, że wiek znalezionej czaszki waha się między 6 a 7 milionów lat, przy czym bardziej preferowana jest starsza data.

Orrorin tugenensis

Przyjmuje się, że Orrorin tugenensis był formą przejściową między małpami człekokształtnymi a australopitekami. Szczątki tego gatunku znaleziono w zachodniej Kenii na wzgórzach znanych jako Tugen Hills na obszarze pokrytym w miocenie częściej występującymi lasami niż w okolicach współczesnego Czadu. W jego przypadku nie znaleziono czaszki, lecz inne elementy szkieletu, w tym fragment kości ramiennnej i kość udową. Analiza ostatniej kości pozwalała stwierdzić dwunożność tego gatunku, choć nie zachowała się ona w całości. Brakowało fragmentu od strony kolana, co jest istotne dla dokładniejszego określenia sposobu poruszania się w pozycji dwunożnej. Kość ramienna ma cechy charakterystyczne dla osobników sprawnie się wspinających, co oznacza, że także przemieszczał się między gałęziami drzew.

Ardipiteki

Kolejnymi odkrytymi gatunkami małp, które charakteryzowały się dwunożnością, były ardipiteki. Wyróżnia się tu dwa gatunki  Ardipithecus kadabba i Ardipithecus ramidus. Oba żyły odpowiednio 4,5 i 5,2 – 5,8 milionów lat temu. Pierwszy z nich miał znacznie większe kły. Późniejsze małpy, bliższe gatunkom Homo, miały je zredukowane, co może świadczyć o tym, że kadabba niekoniecznie powinien przynależeć do tego samego rodzaju co ramidus. Z kolei Ardipithecus ramidus, w przypadku którego odnaleziono bardziej kompletny szkielet, charakteryzował się cechami małpy dwunożnej oraz zakrzywionym wielkim paluchem, co oznacza, że miał chwytną stopę. Pierwsze odkrycia skłoniły badaczy, by dać mu nazwę Australopithecus ramidus. Zmianę na Ardipithecus wprowadzono, gdy zdano sobie sprawę, że ma on cechy bardziej prymitywne zw stosunku do późniejszych małp z linii ewolucyjnej człowieka, m.in. powiększone mleczne trzonowce, przypominające szympansie. Miał też mózg wielkości szympansiego, podobnie ukształtowane kości twarzy, ale mniejsze kły i umieszczony bliżej przodu otwór w czaszce łączący ją z szyją, co ułatwiało utrzymywanie głowy w poziomie podczas poruszania się na dwóch nogach.

Australopiteki

Ok. 4,2 mln lat temu w Afryce wschodniej wyewoluowały, prawdopodobnie z któregoś z gatunków ardipiteków, australopiteki - dwunożne hominidy o dużych puszkach mózgowych. Po raz pierwszy ich szczątki odkrył w 1924 r. w okolicach Joannesburga południowoafrykański paleontolog Raymond Dart. On właśnie odkrytemu gatunkowi nadał nazwę Australopithecus africanus, co znaczy małpa południowoafrykańska, Dart bowiem uznał za niepodważalne jego małpie cechy. Jednakże ów paleontolog zauważył także cechy australopiteka, zbliżające go do ludzi: dużą mózgoczaszkę (ok. 400 cm³ i co najważniejsze budowę miednicy, która umożliwiała dwunożny chód. W 1974 r. amerykański paleontolog Donad Johanson podczas prac w kraju Afarów, w płn Etiopii natrafił na jeden z najbardziej kompletnych szkieletów australopiteka, w którym z 207 kości zachowało się ich 47. Samicę, której szczątki odkryto zaklasyfikowano do gatunku Australopithecus afarensis i nadano jej imię Lucy, w owym czasie bowiem w obozie badaczy przebojem była piosenka Beatelsów 'Lusy in the Sky with Diamonds". Odnaleziona istota żyła ok. 3,2 mln lat temu, miała 1 m wysokości i ważyła ok. 30 kg. Dzięki innym odkryciom wiadomo, że przeciętny samiec mógł ważyć ok. 50 kg i mierzyć 140 cm. Budowa Lucy, a przede wszystkim znalezione przez Mary Leakey w rejonie Leatoli w Tanzanii odciski stóp sprzed 3,3 mln lat dają pewność, że australopiteki poruszały się na dwóch nogach w pozycji wyprostowanej, jednak silne dłonie wskazują na to, że nie utraciły one umiejętności wspinania się na drzewa. Być może właśnie w koronach drzew kryły się w obliczu ataku drapieżników i tam właśnie spędzały noce.

Parantropy

Ewolucja australopiteków doprowadziła do oddzielenia się od nich dwóch różnych linii rozwojowych: mniej inteligentnego, aczkolwiek bardziej przystosowanego do życia na sawannie rodzaju Paranthropus (parantrop) oraz bardzie inteligentnego, uniwersalnego rodzaju Homo (człowiek), do którego należymy również my. Teraz jednak skupimy się na parantropach, które wyodrębniły się z głównej linii rozwojowej australopiteków ok. 2,5 mln lat temu. Wśród parantropów wyróżniamy trzy gatunki: Paranthropus aethipicus, Paranthropus boisei i Paranthropus robustus. Po raz pierwszy na szczątki parantropów natrafiła w 1959 r. Mary Leakey, która wraz z mężem Louisem od lat trzydziestych XX w. prowadziła w Afryce poszukiwania skamieniałości hominidów. Badaczka nazwała odkrytą istotę Zinjanthropus boisei na cześć ludu, który zamieszkiwał tamte tereny w średniowieczu, nazywanego przez Arabów Zindż. Obecnie nazwa