ва с обезьянами, независимо от того, насколько неловко чувствуют себя от этого некоторые люди. Этот факт доказан и без окаменелостей, которые демонстрировали бы переход от обезьян к человеку. Но как давно разошлись эволюционные линии человека и обезьян?
Геологические часы
Учёные двумя путями подходят к вопросу о том, когда разделились эволюционные линии человека и человекообразных обезьян. Во-первых, ведут поиск окаменелостей, в которых постепенно становится всё больше обезьяньих черт и меньше человеческих. Эта стратегия развивается на протяжении всего времени, пока ведутся исследования, хотя её успех зависит от того, удастся ли найти подходящие породы подходящего возраста, и окажутся ли в них окаменелости примитивных гоминин. Человеческие кости фоссилизируются очень редко, поэтому даже в подходящих отложениях можно найти лишь считанные человеческие зубы или челюсти, хотя там же будут сотни окаменелостей, принадлежащих другим млекопитающим: антилопам, свиньям, мастодонтам. Тем не менее, как мы узнаем из главы 25, палеоантропологам понадобились годы раскопок, чтобы отыскать исчезающие и редкие человеческие окаменелости, поскольку на любом важном открытии можно сделать карьеру и имя.
Когда окаменелости гоминин найдены, следующая непростая задача — точно их датировать. Многие человеческие окаменелости обнаружили в пещерах и других местах, где нет материалов, которые облегчали бы датировку. Если экземпляр моложе 60 тыс. лет (последний ледниковый период до голоцена), органические ткани окаменелости можно датировать с помощью радиоуглеродного анализа (учитывает содержание углерода-14). Археологи активно пользуются этим методом для датировки возраста человеческих артефактов, большинство из которых моложе 60 тыс. лет, а также окаменелостей, сформировавшихся в конце ледникового периода. Например, окаменелости, найденные в битумных озёрах Ла-Брея близ Лос-Анджелеса не старше 37 тыс. лет, поэтому их многократно датировали в ходе радиоуглеродного анализа. Данный метод не работает с материалами старше 60 тыс. лет (в лучших современных лабораториях удаётся отодвинуть предел до 80 тыс. лет). Для работы с более древними окаменелостями больше подходит калий-аргоновый (K-Ar) метод либо его новая версия, когда для датировки используются изотопы 40Ar и 39Ar. В таком случае окаменелость нельзя датировать непосредственно, по материалу экземпляра или осадочным породам, в которых он был найден. Вместо этого сравниваются кристаллы, сформировавшиеся в породах, остывших после вулканических извержений. Это может быть древняя лава или древний вулканический пепел. Когда такие кристаллы застывают, в их атомной решётке остаётся нестабильный материнский изотоп калий-40. По мере старения кристалла часть атомов калия-40 спонтанно распадается, и образуется дочерний изотоп аргон-40. Скорость распада хорошо известна, поэтому, измерив соотношение между материнскими и дочерними изотопами, геолог может вычислить возраст кристалла.
Как в любом другом научном методе, здесь есть свои ограничения и подводные камни, которых нужно избегать. Поскольку датировка — измерение времени с момента застывания кристалла и попадания в него радиоактивных материнских атомов, калий-аргоновый метод работает лишь в породах, когда-то перешедших из жидкого состояния в твёрдое (они называются магматическими). Таковы, например, граниты и базальты. Хороший геолог скажет вам, что кристаллы из песчаника или другой осадочной породы непригодны для датировки: они попали в песчаник из более древних пород, их возраст не связан с возрастом осадочной толщи. Но геологи давно обошли эту проблему, найдя по всей Земле сотни мест, где пригодные для датировки пласты лавы или вулканического пепла перемежаются с осадочными породами, содержащими окаменелости, либо где интрузивные магматические породы вклиниваются в осадочные и позволяют определить их минимальный возраст. На основе таких отправных точек вычисляется возраст пород в геологических масштабах, причём метод настолько точен, что мы можем определить время большинства событий, произошедших в период от нескольких миллионов до ста тысяч лет назад.
Если из-за строения кристалла часть материнских или дочерних атомов каким-то образом его покинула либо атомы попали в кристаллическую решётку и загрязнили кристалл, соотношение материнских и дочерних изотопов искажается и уже не годится для датировки. Геологи всегда учитывают такой вариант и проверяют десятки образцов, чтобы точно установить возраст, а также делают перекрёстную проверку, прибегая к другим методам датировки. Новейшие методы и инструменты настолько точны, что опытный геолог способен уловить любую ошибку датировки и быстро отметает даты, не соответствующие строгим стандартам.
С помощью названных методов большинство окаменелостей, найденных в Африке, датировали очень точно, их возраст удалось определить, хотя они пролежали в земле более 25 млн лет (см. главу 25). Антропологи часто работают вместе с геохронологами и ищут свежие слои, где много неповреждённых кристаллов подходящих минералов (как правило, речь идёт о калиевых полевых шпатах либо о слюдах — мусковите и биотите). Эта работа не осталась без ошибок, но в целом хронология окаменелостей гоминин восстановлена хорошо. Кроме того, если в определённом районе нет залежей пепла, палеонтологи могут ориентироваться на хронологические различия комплексов окаменелостей, чтобы хотя бы примерно определить возраст данного местонахождения. Ведь в другом месте такой же комплекс окаменелостей может встретиться вместе с подходящим для датировки вулканическим пеплом.
Какова эта палеонтологическая летопись? История начинается с важных окаменелостей, которые были найдены в гряде Сивалик на территории Пакистана. Эта замечательная серия пород охватывает большую часть олигоцена, миоцена и плиоцена, причём невероятно богата окаменелостями. Залежи образовались на месте речных наносов, рассыпавшихся по Южной Азии во время медленного роста Гималаев: горы понемногу разрушались, и в результате возник Сивалик. Палеонтологи и геологи изучали породы с 1902 года, когда английский учёный Гай Пилгрим первым начал исследования в Южной Азии, которая тогда была колонией Великобритании.
В течение прошлого века на территории Сивалика собрали огромные коллекции окаменелостей млекопитающих, позволяющие подробно восстановить, как в Южной Азии протекала эволюция в период миоцена. Из-за напряжённости индо-пакистанской политики, а также в силу отношений США с обеими странами, Пакистан задолжал США миллионы долларов за приобретённое военное снаряжение. В результате, в период с 1970-х по 1990-е годы американские учёные получали массу грантов (особенно по программе Фулбрайта) на экспедиции в Пакистан и важные исследования. Многие палеонтологи воспользовались этим шансом, появились разнообразные работы по палеонтологии и геологии гряды Сивалик и прилегающих районов. Благодаря изобилию вулканического пепла и технологии, которая называется палеомагнитной стратиграфией, окаменелости Сивалика датированы исключительно хорошо. Разумеется, сегодня политическая обстановка в Пакистане так нестабильна, что очень немногие американцы рискуют туда отправиться. Даже исследователи из других стран, не имеющих тесных связей с США, опасаются обитающих во многих регионах Пакистана воинственных племён, связанных с Талибаном и Аль-Каидой.
А в 1932 году палеонтолог Дж. Эдвард Льюис из Смитсоновского института работал в долине реки Тинау, в непальской части Сивалика, и нашёл челюсть, которая очень напоминала челюсть примитивных гоминин. На ней были относительно небольшие клыки; по форме (сверху) она напоминала широкий полукруг (типично для человеческих челюстей). Напротив, челюсти человекообразных обезьян имеют U-образную форму и огромные клыки; также для них характерен плоский низкий подбородок и длинные параллельные задние кости. В 1960-е годы антрополог Дэвид Пилбим из Гарварда и приматолог Элвин Саймонс, работавший сначала в Йельском университете, затем в Университете Дьюка, а также другие учёные стали отстаивать точку зрения, что эта челюсть (её обладателя Льюис назвал рамапитеком) является древнейшей прачеловеческой окаменелостью. Рама — один из древнеиндийских героев, а слово «питек» в переводе с греческого означает «обезьяна». Также существуют приматы, названные в честь индийских богов Шивы и Брахмы. Поскольку возраст некоторых экземпляров, найденных в отлично откалиброванной серии пород Сивалика, составляет 14 млн лет, гоминины отделились от человекообразных не позднее этого периода. В 1960-е и 1970-е годы все студенты, изучавшие антропологию, эволюцию приматов и палеонтологию человека, усваивали, что рамапитек был «первым из гоминин».
Молекулярные часы
Наряду с радиоуглеродной и калиево-аргоновой датировкой существует ещё один метод, позволяющий определить, когда одна группа животных отделилась от другой, — молекулярные часы. В 1962 году легендарный молекулярный биолог Лайнус Полинг (лауреат двух Нобелевских премий) и Эмиль Цукеркандль одними из первых начали использовать молекулярные методы при построении дерева эволюционных взаимосвязей между организмами. Это были первые доказательства эволюции, добытые из наших собственных клеток и ДНК. Полинг и Цукеркандль заметили: количество различий аминокислот в молекулах гемоглобина не просто соответствует разделению эволюционных ветвей исследуемых животных; количество изменений пропорционально тому, как давно два организма отделились друг от друга. Год спустя ещё один из родоначальников молекулярной биологии, Эмануэль Марголиаш, отмечал:
Представляется, что количество остаточных различий между цитохромами-с двух любых биологических видов в основном обусловлено тем, как давно разошлись эволюционные линии, к которым относятся оба вида. Если эта гипотеза верна, цитохром-с всех млекопитающих должен в равной мере отличаться от цитохрома-с всех птиц. Поскольку рыбы отделились от основного эволюционного древа позвоночных раньше, чем птицы и млекопитающие, цитохром-с у птиц и млекопитающих должен в равной мере отличаться от цитохрома-с у рыб. Аналогично цитохром-с всех позвоночных должен в равной степени отличаться от белка дрожжей.