НАСТОЯЩИЙ МАТЕРИАЛ ПРОИЗВЕДЕН, РАСПРОСТРАНЕН И НАПРАВЛЕН ИНОСТРАННЫМ АГЕНТОМ T-INVARIANT, ЛИБО КАСАЕТСЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ИНОСТРАННОГО АГЕНТА T-INVARIANT. 18+
В условиях усиливающейся изоляции России нам кажется важным отслеживать результаты работы российских учёных в контексте мировой науки. Поэтому мы открываем рубрику «Две стороны одной науки». В этом проекте мы будем разбирать интересные публикации российских и зарубежных учёных, работающих в одной и той же области науки, по близким темам или с использованием близких методик, опубликованные в последний год или два (хорошая наука — дело небыстрое). В первом материале рубрики доктор биологических наук Елена Наймарк и доктор биологических наук Александр Марков обсуждают научные статьи о неандертальцах и сапиенсах, живших на территории Европы.
В этой рубрике не будет политики. Не будет и личных суждений, что хорошо в российской и зарубежной науке, а что плохо. Нам интересны пути развития научной мысли. Мы выходцы из Советского Союза, поэтому в 1990-х нам довелось увидеть, как отстала российская наука за 70 лет изоляции. И мы с изумлением узнали, что наши горячие дискуссии в разных областях биологии (а мы биологи) в западной науке уже решены и ушли в прошлое; нам пришлось осваивать целые пласты знания, не говоря уже о методиках и технологиях.
Сегодня мы обсудим две научных статьи, авторы которых обсуждают неандертальцев и сапиенсов, живших на территории Европы, и причины вымирания неандертальцев на фоне эволюционного успеха нашего вида.
Главные новости о жизни учёных во время войны, видео и инфографика — в телеграм-канале T-invariant. Подпишитесь, чтобы не пропустить.
1. Сапиенсы лучше заботились о своих детях, чем неандертальцы
Эта статья представлена в журнале Scientific Reports группой антропологов из Тюбингенского университета. Они решали вопрос об уровне физиологического стресса у неандертальцев и сапиенсов: у кого он был больше в период среднего и верхнего палеолита. Иными словами, какой из двух видов тяжелее переносил неблагоприятные события палеолитических времен. Для своего исследования ученые воспользовались внушительной коллекцией зубов (а в действительности, их точных слепков), которая хранится в Тюбингенском антропологическом музее. В ней представлены образцы из полусотни местонахождений среднего и верхнего палеолита по всей Европе. Часть зубов неандертальские, часть — сапиентные, их примерно поровну, около 450 образцов каждого вида. Как хорошо знают антропологи, по дефектам на зубной эмали можно судить о перенесенных физиологических стрессах: голодании, переохлаждении и т.п. Сама идея несложная: поскольку во время роста зуба отложение эмали на нем происходит более или менее монотонно, сильные нарушения обмена веществ в это время будут отражаться на равномерности эмалевого покрытия. В результате на зубе появятся пятна истонченной эмали или дефектные полосы, соответствующие стрессовому периоду. Так как зубы закладываются в возрасте до семи лет, речь идёт о стрессах детского возраста. Поэтому, имея на руках представительную коллекцию зубов из многих местонахождений (чтобы сгладить локальные влияния), имеет смысл проследить, насколько различаются по этому признаку сапиенсы и неандертальцы. И таким образом сделать некоторые заключения о способности противостоять физиологическим стрессам.
Местонахождения, откуда был взят материал для исследования зубов и стресса у неандертальцев и сапиенсов. (1) Абри Пато, (2) Амуд, (3) Арке, (4) пещера бизонов Арси-Сюр-Кюр, (5) пещера гиен Арси-Сюр-Кюр, (6) пещера фей Арси-Сюр_Кюр Arcy-Sur-Cure Grotte Des Fées, (7) Арси-Сюр_Кюр дю Ренн, (8) Биаш-Сен-Вааст, (9) Бланшар, (10) Брно, (11) Комб Греналь, (12) Кувен, (13) Кро-Маньон, (14) Дольни Вестонице, (15) Энгис, (16) Эстелас, (17) Фаринкур, (18) Фонтешеваде, (19) Гримальди-Барма Гранде, (20) Грот Брей, (21) Гваттари, (22) Истуриц, (23) Кебара, (24) Кална, (25) ла Шез-Абри Бургуа-Делоне, (26) Ла Шез Сюар, (27) Ла Ферасси, (28) Ла Мадлен, (29) Ла-Кина, (30) Лабатю, (31) Лашо, (32) Люжери-Бас, (33) Ле Мустье, (34) Ле Петит Пьемонт, (35) Ле Руа, (36) Маларну, (37) Ма д‘Азиль, (38) Младек, (39) Монсонпро, (40) Монмора, (41) Шведенская пещера Охос, (42) Павлов, (43) Пеш де Лаз, (44) Предмости, (45) Рок де Марсаль, (46) Рушелю, (47) Саккопасторе, (48) Сен-Сезар, (49) Сен-Жермен-Ла-Ривьер, (50) Складина, (51) Солютре, (52) Спай, (53) Субалюк, (54) Табун, (55) Виндия, (56) Zafarraya. Карта: статья Limmer et al. 2024: Scientific reports.
Такое исследование было выполнено: построены графики с выкладками как по общему количеству дефектных зубов, так и по каждому зубу отдельно. Здесь ничего неожиданного не обнаружилось, лишь подтвердился более или менее сходный уровень стрессовых влияний в детском возрасте у обоих видов. Казалось бы, можно на этом остановиться и закрыть тему, заключив, что исследование, выполненное по единому методическому стандарту и на большом материале, показало отсутствие различий. Около 40% детей неандертальцев и сапиенсов испытывали физиологический стресс во время взросления. Но такой вывод, как выяснилось, был бы поверхностным.
Решено было сфокусироваться на особом виде дефектов — линейных нарушениях, которые проявляются на нескольких зубах на одном уровне, то есть формируются одновременно. Такие дефекты маркируют стрессовый период взросления более точно, чем остальные виды дефектов, и по ним можно определить возраст, когда ребёнок переживал трудный для себя период. Когда образцы из этой новой выборки с линейными дефектами расположили по возрастам, картины стрессового влияния у сапиенсов и неандертальцев разошлись. У сапиенсов, как и положено, максимум стресса приходился (и приходится теперь) на возраст, когда заканчивается грудное вскармливание и ребенок переходит на взрослую пищу. Очевидно, что такие перестройки являются дополнительной нагрузкой на растущий детский организм. После этого периода уровень стресса у сапиенсов резко снижался. У неандертальцев во время окончания грудного вскармливания стресс тоже был высоким, но он продолжал увеличиваться и потом, достигая максимума примерно к пяти годам. В это время мамы уже давно не кормили своих малышей молоком, а зубы у детей ещё не были полностью сформированы: двух задних коренных зубов (второго и третьего моляра) еще не было. И лишь когда второй коренной зуб вырастал, уровень стресса у маленьких неандертальцев снижался.
Эту разницу антропологи из Тюбингена интерпретируют с позиций поведенческих различий неандертальцев и сапиенсов. Неандертальские мамы становились менее заботливыми после окончания грудного вскармливания, поэтому малыши голодали, мёрзли, болели, и это отражалось на росте их зубов. А мамы сапиенсов продлевали период заботы, продолжали подкармливать своих детей, оберегали от других напастей, поэтому критический период перехода на новую пищу их дети переживали менее остро. Учёные предположили, что такая заботливость могла помочь нашим древним сородичам переживать суровые климатические периоды, переиграв в этом неандертальцев. Неандертальцы и особенно их дети переживали природные катаклизмы с бóльшими потерями.
Динамика вероятности физиологического стресса у детей сапиенсов и неандертальцев по мере взросления: на этих графиках заметно разнится возраст, когда дети испытывали стресс наиболее часто. График: статья Limmer et al. 2024: Scientific reports.
Основной результат этой работы — выявление возрастной разницы в физиологическом стрессе у детей неандертальцев и сапиенсов. Достоинством работы является обобщение большого материала, обработанного по новой методике с учётом индивидуального возраста, в котором на зубах появлялись дефекты. Само предположение о возросшей материнской (а возможно и отцовской) заботе у сапиенсов увлекательное и яркое, оно показывает возможные направления эволюции поведения у сапиенсов. А это уже переход от узкоспециальных исследований (дефекты зубов ископаемых видов) к одной из наиболее захватывающих областей современной эволюционной науки, а именно, как формировался наш вид.
2. Неандертальцы исчезли из-за сурового климата
Эту объёмную работу выполнила (при финансовой поддержке Российского научного фонда) группа российских исследователей из нескольких институтов, изложив её результаты в специальном выпуске PaleoAnthropology в 2022 году и дополнив выводами, опубликованными в 2023 году в журнале Archaeological Science: Reports. Работа обобщает данные по технологиям неандертальцев и сапиенсов в среднем и верхнем палеолите Северного Кавказа. Данных по этому району много, потому что он включает 14 пещер и стоянок, и во многих выделяется несколько последовательных культурных слоев. В частности, сюда вошли данные по пещерам Мезмайская и Хаджох-2, откуда подняты богатые коллекции артефактов (более тысячи) с послойными датировками, анализами сопутствующей фауны (по костям и зубам) и флоры (по спорам и пыльце) и методически разнообразными реконструкциями климатов тех эпох.
Карта средне- и верхнепалеолитических стоянок соответственно неандертальцев и сапиенсов. (1) Ильская, 2) пещера Короткая, 3 Матузка, 4) Мезмайская, 5) Хаджок, 6) Бесленевская, 7) Монашеская, 8) Баракаевская, 9) Аутлевская, 10) Губское ущелье, 11) Баранаха. По статьям: Golovanova et al., 2022, Doronicheva et al., 2023.
В истории кавказского палеолита выделяется шесть похолоданий, разделённых более тёплыми эпохами. Последовательность холодных периодов следующая. Протяжённое похолодание 70-59 тыс. лет назад, за которым после эпохи теплого и влажного климата следовал холодный интервал 48-47 тыс. лет назад. Через семь тысяч лет наступило новое похолодание с датировками 40-38 тыс. лет, вызванное, как считается, колоссальным извержением вулкана (т.н. Кампанское игнимбритовое извержение). За ним фиксируется холодная эпоха 33-32,5 тыс. лет назад; а последний ледниковый максимум приходится на интервал 26,5-19 тыс. лет. Последний пик похолодания, голоценовый, имеет временные рамки 12,6-11,7 тыс. лет назад. Столь подробная климатическая динамика понадобилась авторам работы для соотнесения динамики климата с развитием технологий на территории Северного Кавказа.
Примерно так представляют Кампанское извержение супервулкана на территории современной Италии, вызвавшее 40 000 лет назад наступление вулканической зимы на территории Южной Европы и Центральной Азии. Euronews / Tetiana Grypachevska.
Авторы попытались объять необъятное, дав в работе описания и иллюстрации орудийных индустрий всех этих эпох и всех стоянок. Технологии среднего палеолита (читай — технологии неандертальского населения), на этой территории имеют свою специфику, из-за которой они получили свое наименование — микокская культура. Она, по представлениям авторов, подразделяется на три стадии.
Первая стадия охватывает поселения возрастом 100–60 тыс. лет. В это время мастера неандертальцы изготавливали небольшие широкие каменные рубила-бифасы, остроконечники, скребла, также различные изделия из кости. Больше всего применялись бифасы — они доминируют на стоянках этого времени. На второй стадии (60-50 тыс. лет назад) снижается количество бифасов, зато растёт доля тонких отщепов с режущим краем. На финальной стадии, которая заканчивается с наступлением верхнего палеолита 40 тыс. лет назад, ещё отчетливее проявляется тренд к снижению доли и разнообразия бифасов и увеличению доли тонких пластинчатых инструментов. Эта тенденция в орудийной индустрии неандертальцев проявилась на всей территории Северного Кавказа. Смена климатов, периоды похолоданий и потеплений не привели к существенному изменению этого тренда, хотя во время потепления 47-40 тыс. лет назад микокская индустрия стала разнообразнее и распространилась на восток.
Финальная стадия существования неандертальцев в регионе разобрана особенно тщательно. Сделаны химические анализы костей неандертальцев и животных из синхронных слоёв, а также образцов окружающего грунта в Мезмайской пещере. Сравнения элементного состава грунта, костей животных и неандертальцев показали, что после извержения вулкана 46 тыс. лет назад в почве накапливались токсичные элементы (цинк, никель, марганец, медь), и те же элементы концентрировались в костях неандертальцев. В костях животных при этом токсичных элементов не обнаружено. Пока трудно понять, как эти данные соотносятся с благополучием живших на Кавказе неандертальцев. А именно — как влияли на их выживание извержения вулканов и токсичные элементы. Как указано в публикации, после извержения 46 тыс. лет назад (и соответственно после отмеченного накопления вредных элементов в костях), неандертальцы продолжали жить в этой пещере, мастерить свои орудия, что ясно из присутствия артефактов в вышележащем слое. Помимо этого токсичные элементы в костях неандертальцев регистрируются в одном из нижележащих слоев, где нет признаков вулканической активности.Это означает, что, по крайней мере, накопление токсичных элементов не обязательно связано с извержениями вулканов.
Так распространялась лава, вулканический плюм и газы после извержения этого вулкана 40 тысяч лет назад. Карта: данные Matri et al., 2016.
Однако авторы отмечают, что популяция неандертальцев в какой-то момент сменилась. Об этом они судят по полученным ранее палеогенетическим данным костей из Мезмайской: на анализ отправили несколько косточек из слоя возрастом 89 тыс. лет и один образец из слоя конца среднего палеолита с датировкой 44 тыс. лет. Результаты генетических изысканий показали, что на место кавказских первопоселенцев в какой-то период пришли неандертальцы из Европы. Насколько смена населения связана с местными неблагоприятными условиями, сказать трудно, поскольку возрастной интервал между образцами большой. За это время сменилось несколько климатов и произошло не одно извержение вулкана. Некоторую ясность вносят новые данные по стоянке Хаджох-2, где исследованы четыре последовательные стадии поселения неандертальцев. Здесь отмечена хозяйственная деятельность неандертальцев 100-70 тыс. лет назад, а затем новый этап заселения этой местности на уровне 50-45 тыс. лет. Между этими этапами в интервале, соответствующем наступлению холодной эпохи, не найдено никаких признаков присутствия людей. Предположительно, в это время неандертальцы не могли выжить в новых суровых условиях, поэтому ушли из этих мест. Но технологии старых и новых поселенцев Хаджох-2 менялись так же, как и на остальной территории Северного Кавказа: от доминирования бифасов к преобладанию пластинчатого инвентаря.
Неандертальцы исчезли на Кавказе после Кампанского игнимбритового извержения, произошедшего на территории Италии примерно 39 тыс. лет назад. Оно сопровождалось меньшими по мощности, но территориально более близкими извержениями на Кавказе и на Карпатах. Колоссальное количество пылевых и газовых выбросов, как предполагается, привело к наступлению вулканической зимы. Перестала расти трава, ушли стада копытных, на которых охотились неандертальцы. Поэтому логично предположить, что неандертальцы не смогли пережить это время и исчезли — как на Кавказе, так и по всей Европе. Люди вернулись на Кавказ лишь через несколько сотен лет, и это уже были сапиенсы. На Кавказе неандертальцы и сапиенсы, по всей видимости, не пересекались. Согласно палеогенетическим исследованиям, на которые ссылаются авторы работы, европейские сапиенсы тоже, возможно, не смогли пережить Кампанского вулканического катаклизма, и Европу и Кавказ 40 тысяч лет назад начали заселять представители уже новой волны древних сапиенсов — не тех, что жили здесь прежде.
Поначалу их стоянки на Северном Кавказе были весьма немногочисленны. Но сапиенсы освоили здесь и сухие, холодные горные ландшафты, и тёплые и влажные в долинах. Они пользовались уже своими орудиями, отличными от неандертальских. Это были изделия из камня и кости, среди которых преобладали тонкие (1-0,5 см) пластинчатые инструменты, остроконечники и иглы, отретушированные с обеих сторон. Часто предметы украшались орнаментами и гравировками. Поселения ранних сапиенсов исчезают во время последнего ледникового максимума 25 тыс. лет назад. Люди возвращаются, лишь когда 19 тыс. лет назад этот период закончился с установлением более тёплого климата.
На основе этого широкого комплексного исследования российские антропологи делают вывод о влиянии климатических колебаний на поселения неандертальцев в этом районе, а также в какой-то мере на развитие их технологий. Однако смену неандертальцев и сапиенсов они связывают именно с катастрофическим извержением вулкана 40 тыс. лет назад. В этом им видится причина замещения одного вида другим — по крайней мере, на европейской территории. Конкуренция двух видов, как отмечают авторы в заключении, здесь ни при чём.
* * * * *
Переход от среднего к верхнему палеолиту, от неандертальцев к сапиенсам — один из самых интересных и загадочных сюжетов в эволюции человека. Последние открытия археологов и палеогенетиков показывают, что процесс этот был неоднородным в пространстве и многоэтапным во времени. Кусочки этой трехмерной мозаики пока разрознены: на одних проступает непосредственное вытеснение одного вида людей другим, на других — самопроизвольное вымирание неандертальцев из-за климатических напастей, на третьих — культурные, экологические и физиологические преимущества нашего вида, позволившие сапиенсам продлевать свой род успешнее неандертальцев.
На примере двух рассмотренных работ мы видим, что разные исследовательские коллективы по-разному видят этот процесс. Среди западноевропейских ученых сейчас большей популярностью пользуется первая гипотеза, согласно которой европейские неандертальцы сожительствовали с сапиенсами и окончательно исчезли лишь спустя тысячелетия после их прихода. В таком случае имеет смысл думать о конкурентном вытеснении и искать его причины. Исследование германских археологов хорошо вписывается в эту линию рассуждений. Если сапиенсы лучше заботились о своих детях после прекращения грудного вскармливания, это могло быть одной из составляющих их конкурентного преимущества. Российские исследователи склоняются ко второй гипотезе, согласно которой неандертальцы вымерли из-за неких климатических катаклизмов еще до появления сапиенсов. С этим согласуется отсутствие признаков одновременного проживания двух видов людей в Кавказском регионе. До 40 тыс. лет назад здесь, по-видимому, жили только неандертальцы, после — только сапиенсы. Нужно понимать, что в Западной Европе картина была иной. Неандертальцы там тоже исчезли около 40-41 тыс. лет назад, но сапиенсы там появились намного раньше. Возможно, было несколько волн миграций ближневосточных сапиенсов в Западную Европу. По последним данным, сапиенсы-первопроходцы ненадолго появились на юге Франции 54 тыс. лет назад, а 45 тыс. лет назад небольшие группы кочевых охотников-сапиенсов бродили по северным районам Европы от Польши до Англии. Всё это происходило задолго до исчезновения последних европейских неандертальцев.
Кто же прав — сторонники вытеснения или приверженцы климатических катастроф? Не исключено, что правы и те, и другие. Ведь в разных регионах могли разыгрываться свои сюжеты. Дальнейшие исследования ученых из разных стран наверняка дадут объёмный портрет этого переломного этапа в истории древних людей.
Источники:
Limmer LS, Santon M, McGrath K, Harvati K, El Zaatari S. Differences in childhood stress between Neanderthals and early modern humans as reflected by dental enamel growth disruptions. ScientificReports, 2024; 14(1):11293. doi: 10.1038/s41598-024-61321-x.
Liubov V. Golovanova, Vladimir B. Doronichev, Ekaterina V. Doronicheva, Andrey G. Nedomolkin. Dynamics of Climate and Human Settlement During the Middle and Upper Paleolithic in the Northwestern Caucasus. PaleoAnthropology, Special Issue, 2022, v. 1, p. 52−81.
Ekaterina Doronicheva, Liubov Golovanova, Vladimir Doronichev, Andrey Nedomolkin, Tamara Tregub, Maksim Volkov, Aleksey Rusakov, Anastasiya Korzinova, Aleksandr Muriy. The MIS 4 environmental stress impact on hominin occupation in the northwestern Caucasus: New evidence from the Hadjoh 2 site. Journal of Archaeological Science: Reports, 2023, V. 47, 103781
Текст: Елена Наймарк, Александр Марков
Александр Марков, Елена Наймарк 17.06.2024