Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир - Элис Робертс

Корни и клубни на самом деле продукты довольно низкого качества: их энергетическая ценность не идет ни в какое сравнение с фруктами и семенами, медом и мясом. Тем не менее подземные части растений – надежный источник пищи. Антропологи интересовались пищевыми предпочтениями хадза – первое место у них занимает мед, самый высококалорийный продукт. Клубни же всегда на последнем месте. Мясо, ягоды и плоды баобаба распределяются между двумя полюсами. Но, несмотря на небольшую любовь к клубням, именно они составляют большую часть рациона хадза, по той простой причине, что их всегда вдоволь. Оценивая состав продуктов, которые члены племени приносят в лагерь, антропологи заметили, что их соотношение варьируется в зависимости от времени года, а также отличаются у племен, обитающих в разных районах. При этом клубни, как оказалось, играют роль как основного продукта, потребляемого круглый год, так и запасного – в периоды, когда остальные виды пропитания добывать сложнее.

Тот факт, что большинство охотников-собирателей в тропических широтах выкапывают из земли корни и клубни и употребляют их в пищу, позволяет предположить, что люди используют эту стратегию добычи пищи уже давно, возможно, столько, сколько люди современного типа живут на Земле. Получается, около 200 000 лет. Но прочная эмаль и крупный размер зубов у первых гоминин наводит на мысль о том, что у этого поведения – простите за каламбур – еще более древние корни. Простая палка-копалка могла обеспечить нашим предкам существенное преимущество в борьбе за выживание на африканских равнинах. Однако все это не более чем догадки. Гипотезы, конечно, интересные, вот только необходимо их проверить. Сможем ли мы добыть еще более убедительные доказательства того, что наши предки питались клубнями растений?

Ответ на этот вопрос – в определенной степени – положительный. Усовершенствованные технологии анализа окаменелостей позволяют нам теперь не только строить гипотезы на основе размера и формы костей, но и подробнее изучать их химический состав. А поскольку все ткани в нашем организме в конечном счете сложены из молекул, которые мы потребляем с пищей, возможно, ключ к рациону древних гоминин кроется именно в костных останках.

Отдельные химические элементы существуют в природе в несколько отличающихся друг от друга формах, которые называются изотопами. Некоторые изотопы стабильны, другие, радиоактивные, нестабильны. Так, в природе встречается три формы углерода. Самая редкая – нестабильный радиоактивный изотоп углерода (14 С), и именно он играет большую роль в археологии, поскольку используется в радиоуглеродном датировании. Большая часть углерода в природе существует в форме изотопа 12С, в ядре которого шесть нейтронов и шесть протонов. Но встречается также и более тяжелый изотоп – тоже стабильный – с одним дополнительным нейтроном, 13 С.

В процессе фотосинтеза растения используют энергию солнечного света для поглощения углекислого газа из атмосферы и последующего превращения углерода в молекулы сахара. Существует несколько путей фотосинтеза, немного отличающихся цепочкой химических реакций. Так, при фотосинтезе у деревьев и кустарников на первом этапе синтеза углеводов в основном образуется молекула с тремя атомами углерода. Ученые догадались назвать такие растения С3-растениями. Зато у некоторых видов злаков и осоковых процесс фотосинтеза происходит слегка иначе, и в результате начальных реакций синтеза углеводов образуется молекула с четырьмя атомами углерода. Думаю, вы уже догадались. Такие растения называют С4-растениями.

С4-фотосинтез не просто более эффективен в части использования молекул воды – полезная адаптация для обитателей засушливых регионов, – растение больше поглощает более тяжелый стабильный изотоп 13С. В связи с этим С4-растения достаточно богаты стабильным тяжелым углеродом. Если животное потребляет большое количество С4-растений, включая, например, корневища и «клубни» осоковых, то его организм, в том числе кости, обогащается изотопом 13С.

Антропологи нашли полезное применение разнице между С3-растениями и С4-растениями. В рационе шимпанзе преобладают лиственные С3-растения, поэтому в костях особей этого вида не обнаруживается повышенное содержание изотопа 13С. Наши древние предки гоминины, примерно 4,5 миллиона лет назад, вероятно, тоже придерживались подобной диеты из С3-растений. В период от 4 до 1 миллиона лет назад климат постоянно менялся, но ландшафты, в которых обитали наши предки, становились все более сухими и все больше покрывались травой. Около 3,5 миллиона лет назад, насколько нам известно, они питались как С3-растениями, так и С4-растениями, и, возможно, к последним относились растения с богатыми крахмалом корнями и клубнями. Поедание этой скрытой под землей, но повсеместно распространенной пищи, вероятно, позволяло древним человеческим популяциям расти и процветать в новых условиях, включая изменчивую и непредсказуемую среду обитания.

Затем, 2,5 миллиона лет назад, среди гоминин произошел раскол. Некоторые виды – по любопытному совпадению, как раз те, у кого были особенно прочные зубы и челюсти, – перешли исключительно на С4-растения (траву, семена, корневища осоки, в зависимости от сезона). В то же время другие виды гоминин, включая первых представителей нашего с вами рода Homo, продолжали сочетать в рационе С 3-растения и С4-растения.

Несмотря на то что часто утверждают, будто бы именно регулярное употребление мяса обеспечило достаточный объем энергии для развития у наших предков более крупного мозга, некоторые исследователи недавно предложили обратить внимание на роль растительной пищи – и особенно богатых крахмалом частей растений, к примеру клубней. Предположительно, два ключевых события – одно связано с развитием культуры, второе – с изменениями в геноме – помогли перейти к использованию заключенной в крахмале энергии. Событием, связанным с развитием культуры, стало появление термической обработки пищи, с изменением в геноме – увеличение количества копий гена, кодирующего фермент слюны, расщепляющий крахмал. Известно, что мультипликация этого гена произошла чуть менее миллиона лет назад. Амилаза слюны лучше воздействует на термически обработанный, а не на сырой крахмал, поэтому увеличение числа копий гена могло произойти сразу после того, как человек научился готовить пищу. Согласно археологическим данным, люди стали использовать огонь 1,6 миллиона лет назад, а возраст самых старых подтвержденных следов очагов составляет около 780 000 лет. Сочетание нового способа обработки пищи и большого количества амилазы слюны могло обеспечить достаточное поступление энергии – в виде готовой к использованию глюкозы – для увеличения размеров человеческого мозга. И конечно, подобное приспособление к богатой крахмалом пище развилось и у собак. Хотя у собак амилаза в слюне отсутствует, у них этот расщепляющий крахмал фермент вырабатывается поджелудочной железой, и многие собаки обладают множеством копий гена панкреатической амилазы.

Насколько нам известно, более чем 3 миллиона лет наши предки изготавливали и использовали каменные орудия. Их можно было применять для разделывания животной и растительной пищи. В археологических памятниках не хватает одного элемента – органических останков. Поэтому мы не знаем, когда именно наши предки стали использовать палки-копалки. Но как только человек изобрел это простое орудие, он смог добывать подземное сокровище – надежный продукт, который для многих охотников-собирателей впоследствии станет базовым, запасным источником пропитания.