Человеческая стопа непохожа на стопы других человекообразных обезьян. Посмотрите на стопу шимпанзе, и вы сразу поймете, что эта конечность предназначена для хватания. Стопа обезьяны гибкая, пальцы длинные, а большой палец противопоставлен другим пальцам, подобно большому пальцу на кисти. Стопа человека выглядит совершенно по-другому. Ее конструкция более жесткая, на ее нижней поверхности видно углубление, которое анатомы называют медиальным продольным сводом стопы. Эта форма обусловлена конфигурацией составляющих стопу костей и соединяющих их связок. С боковой, латеральной стороны стопы человека есть еще один свод, а кроме того, есть еще и поперечный свод стопы, направленный от одной стороны подошвы к другой.
Эти своды превращают стопу в пружинистую платформу. Когда человек идет или бежит, эластичность связок и сухожилий позволяет экономить немного энергии при каждом шаге – сухожилия немного растягиваются всякий раз, когда человек ставит ногу на землю, а затем пружинисто сокращаются, когда стопа отрывается от земли. Пальцы человеческой ноги короче, чем пальцы ног наших сородичей шимпанзе, а большой палец ничем не выделяется из ряда других пальцев. Эта стопа предназначена для ходьбы и бега, а не для хватания. (Правда, надо сказать, что человеческая стопа снабжена теми же мышцами, что и стопа шимпанзе, поэтому хватательную способность стопы в какой-то мере может развить у себя и человек. Примеры людей, лишившихся рук или рожденных без них, показывают, насколько велика эта потенциальная возможность.)
Стопа шимпанзе и человека
В 2000 году превосходно сохранившаяся кость стопы была обнаружена в Хадаре, в Эфиопии. В течение 25 лет в этом месте было обнаружено более 250 окаменелостей, и все они были датированы периодом около 3,2 миллиона лет назад. Все эти останки принадлежали представителям того же вида, к какому принадлежала Люси, – Australopithecus afarensis. Разумно, таким образом, предположить, что и эта кость принадлежала представителю этого вида. Для большей точности можно добавить, что была найдена четвертая кость плюсны. Это очень важная кость, потому что она имеет изгиб посередине, что говорит о наличии в стопе поперечного свода, а значит, и о способности этого существа к прямохождению. Наличие свода отличает стопу человека от плоской стопы шимпанзе.
Древние следы
Окаменелые кости – не единственный довод в пользу того, что австралопитеки ходили на двух ногах, как и мы. Конечно, хватило бы и их, но в Танзании были получены и другие данные, с которыми трудно спорить.
Около 3,7 миллиона лет назад произошло извержение вулкана Садиман, на территории нынешней Танзании. В небо взметнулось гигантское облако пепла. Постоянные дожди превратили этот пепел в толстый слой однородной липкой грязи. По этой грязи ходили животные, оставившие нам свои следы: слоны, жирафы, антилопы, цесарки и некоторые из наших предков. По этому слою грязи прошли три древних человека, оставив следы, сохранившиеся, вопреки теории вероятности, в течение миллионов лет. В 2011 году я побывала в Танзании и познакомилась с организатором сафари для туристов и телевизионных съемочных групп. Мы делали программу о роли пищевого рациона в эволюции человека, и надеялись снять сюжет о повседневной жизни охотников и собирателей из племени хадза, живущих в буше. Организатора сафари звали Питер Джонс, и я слышала эту фамилию раньше.
Когда-то, в 1977 году, до того как заняться организацией сафари, Питер работал с Мэри Лики, в Лаэтоли, в Танзании, где Лики искала останки гоминид, и именно Питер обнаружил отпечаток, похожий на отпечаток человеческой стопы, в слое окаменевшего вулканического пепла. Это было поразительное открытие, попавшее на первые полосы газет после выступления Мэри Лики на пресс-конференции в Нью-Йорке. Находка в Лаэтоли показала, что почти 4 миллиона лет назад гоминиды уже ходили на двух ногах.
Тщательный анализ отпечатков, выполненный Робертом Кромптоном в лаборатории Ливерпульского университета – с использованием лазерного сканирования для определения глубины отпечатков и возможной силы давления на слой пепла, – позволил выяснить, как именно передвигались гоминиды из Лаэтоли. Возможно, эти предки человека принадлежали к тому же биологическому виду, что и Люси, чьи останки были найдены неподалеку, – то есть к виду Australopithecus afarensis. Следы в пепле являются независимым свидетельством, подтверждающим выводы, сделанные на основе изучения окаменелых костных останков древних людей. Еще раз подчеркну, что эти следы позволяют утверждать, что эти гоминиды ходили на прямых ногах, так же, как мы, а не на полусогнутых конечностях, как шимпанзе.
Ограничения человеческой стопы
Но когда именно изменились голеностопные суставы и стопы наших предков? Для ответа на этот вопрос надо раскинуть сеть шире и присмотреться к нашим более дальним живущим ныне родственникам и к более ранним гоминидам. Кроме того, надо удостовериться в правильности наших представлений о соответствии анатомического строения конечностей их функциям у современных человекообразных обезьян и нас самих. Локомоция человека является, возможно, более разнообразной, чем мы себе представляем на основании нашего жизненного опыта.
Первое: голеностопные суставы. Уже было сказано, что человеческая стопа неспособна к тыльному сгибанию с амплитудой, доступной шимпанзе. Простой тест убедил меня в том, что это именно так, и, вероятно, убедит и вас. Однако вы, как и я, скорее всего, выросли в стране, где у людей не принято лазить по деревьям. Наша анатомия определяется не только генами, но и окружающей средой и образом жизни. Какими были бы наши голеностопные суставы, если бы мы с самого раннего детства регулярно карабкались по вертикальным стволам деревьев?
Держу пари, что некоторые современные люди лазают по деревьям в течение дня чаще, чем вы в течение всей вашей жизни. Эти люди – представители современных сообществ охотников и собирателей, которым приходится ежедневно взбираться на деревья за плодами, дичью и, главным образом, за медом. Документально зафиксировано, что в некоторых случаях людям приходится забираться на головокружительную высоту – до 50 м – для того, чтобы добыть мед. Это зафиксировано у народов мбути и эфе, живущих в лесах Итури в Демократической Республике Конго, и у народа батек в Малайзии. Взбираться на такую высоту опасно для жизни, но мед и репутация стоят такого риска. Иногда люди используют специальное снаряжение, особенно если ствол очень толст, но на более тонкие стволы собиратели меда взбираются без всяких вспомогательных устройств.
Какой амплитуды может достигать тыльное сгибание у людей, регулярно лазающих на высокие деревья? Недавно антропологи сняли на пленку охотников-собирателей племени тва из Уганды – для того, чтобы точно ответить на этот вопрос. Представители племени тва, собирающие мед на вершинах высоких деревьев, обладают повышенной гибкостью голеностопных суставов. Они способны сгибать голеностоп больше чем на 45° в процессе подъема на дерево. Такая сверхгибкость обусловлена изменениями в мягких тканях, в особенности в икроножных мышцах, жесткость которых у представителей племени тва снижена. Костная конфигурация голеностопных суставов у этих людей такая же, как и у остальных Homo sapiens. Если ныне живущие люди способны таким способом карабкаться на вертикальные стволы деревьев, то ранние гоминиды, подобные Люси, вероятно, тоже умели это делать. Человеческое тело гораздо более гибкое, чем можно себе представить, особенно если что-то делать регулярно и с раннего детства.
Так что же можно сказать о части стопы, расположенной ниже голеностопного сустава? Различия в строении человеческой стопы и стопы шимпанзе очевидны, так же как очевидна и верность предположения, что стопа шимпанзе сохранила гибкость, свойственную предкам, а наша стопа стала более ригидной. В наших стопах есть своды и прочные связки на подошвенной поверхности стопы, которых нет у других человекообразных обезьян.
Если мы, однако, отвлечемся от человекообразных обезьян и посмотрим на стопы мартышек и других представителей этого семейства, то увидим нечто очень интересное. Стопы мартышек отнюдь не столь гибкие, как у их человекообразных родственников; они довольно жесткие, что очень полезно для способности прыгать; было бы затруднительно эффективно оттолкнуться от опоры мягкой и гибкой стопой. Ригидная стопа служит более надежным рычагом. Африканские человекообразные обезьяны слишком велики и тяжелы для того, чтобы скакать по деревьям, подобно маленьким мартышкам, и могут позволить себе более гибкую стопу. Мы уже видели, что стопы человекообразных обезьян отличаются гибкостью, очень хорошо подходят для хватания и вообще напоминают по строению кисть. В течение долгого времени палеонтологи считали, что стопа гоминид вначале была похожа на стопу шимпанзе, но ригидность стоп у мартышек позволяет предположить, что вероятны и другие варианты. Стопы очень древних человекообразных обезьян были, вероятно, более ригидными.
Открытие костных остатков существ вида Ardipithecus ramidus, живших приблизительно 4,4 миллиона лет назад, заставило палеоантропологов в новом свете взглянуть на стопу гоминид (да и на многие другие элементы их скелета). Арди, как ласково прозвали новое существо, обладала стопой, больше похожей на стопу мартышки, чем на стопу африканской человекообразной обезьяны. В отличие от других гоминид, у Арди большой палец был отставлен в сторону – это полезно для хватания за ветки, но не слишком хорошо помогает отталкиваться от земли во время ходьбы. Но у Арди была при этом ригидная, жесткая стопа, что сближает ее со стопами как современных мартышек, так и современного человека.
Насколько же стопа человека жестче стоп современных человекообразных обезьян? Точность интерпретации окаменевших отпечатков ног зависит от понимания формы и функции стопы у современных людей (и других приматов). На протяжении почти 70 лет полагали, что человеческая стопа – очень жесткая структура и не сгибается посередине, как стопа человекообразных обезьян. Однако недавно группа исследователей – включая Робина Кромптона, которого всегда тянуло к изучению древних стоп и их окаменевших отпечатков, – решили подвергнуть испытанию человеческие стопы. Используя бегущую дорожку, регистрирующую оказываемое стопами при ходьбе давление на опору, ученые были поражены разнообразием результатов. Точно так же, как голеностопные суставы человека способны к большей вариабельности амплитуды движений, чем мы предполагали раньше, ригидность стопы тоже оказалась не столь уж и выраженной. У некоторых людей стопа очень похожа на стопу человекообразных обезьян, так как может сгибаться в месте расположения суставов между костями предплюсны.