Pozostałe wpisy z tej serii:
Część 0. Wstęp i spis treści
Część 1. Kolebka naczelnych: Laurazja/Ameryka Północna
Część 2. Kolebka małpiatek i małp: Afryka
Część 3. Navigare necesse est: emigranci
Część 4. Kolebka człekokształtnych i człowiekowatych: Eurazja
Część 5. Kolebka goryli, ludzi i szympansów: Afryka po raz drugi
Część 7: Tam i z powrotem: neandertalczycy, denisowianie i my

2 580 000 lat temu Arktykę zaczęły skuwać lody. Lądolód antarktyczny istniał już od wielu milionów lat (przyczyną jego powstania był rozpad Gondwany i wprawienie w ruch Antarktycznego Prądu Okołobiegunowego), ale coś – być może uformowanie się w pliocenie Przesmyku Panamskiego między Amerykami – zmieniło w decydującym stopniu cyrkulację prądów morskich i doprowadziło do zlodowacenia także w Arktyce. Ziemia weszła w plejstoceńską epokę lodowcową – trzecie wydarzenie tego typu w czasie ostatniego pół miliarda lat. Klimat zaczął oscylować: cykl następujących po sobie okresów zimnych i cieplejszych powtarzał się dziesiątki razy. Co pewien czas do 30% powierzchni Ziemi pokrywało się lodem.

Obecnie, po nietypowo długim zlodowaceniu, trwającym ponad 100 tys. lat, nastąpił interglacjał. Zaczął się zaledwie około 11 700 lat temu. Traktujemy go jako osobną epokę geologicznę i nazywamy holocenem; wynika to z faktu, że znamy go „od wewnątrz” i jest on dla nas subiektywnie ważny, ale bynajmniej nie oznacza to naturalnego końca cyklów plejstoceńskich. Dwie poprzednie epoki lodowcowe, ordowicko-sylurska i karbońsko-permska, trwały nie po kilka, ale po kilkadziesiąt milionów lat. Według symulacji klimatologicznych za jakieś 50 tys. lat powinno nadejść kolejne zlodowacenie. Niewykluczone jednak, że ze względu na globalne ocieplenie spowodowane przez nasz gatunek dalszy ciąg plejstocenu trzeba będzie odwołać.

Jeszcze zanim zaczęła się epoka lodowcowa, linia H wielkich małp afrykańskich zaczęła ewoluować w nieoczekiwanym kierunku. Ponad 4 mln lat temu rodzaj Australopithecus, którego najstarszy znany przedstawiciel, A. anamensis, żył w plioceńskich lasach Kenii, stał się w pełni dwunożny. Australopiteki były wszystkożerne i chętnie polowały, podobnie jak szympansy, zapewne nawet na większą skalę i sprawniej. Późniejszy A. afarensis (do którego zalicza się słynną skamieniałość – samicę nazwaną „Lucy”) – używał narzędzi kamiennych do ćwiartowania upolowanych kopytnych. Mówimy właściwie o młodszym stadium ewolucyjnym tego samego gatunku; jeszcze młodszym był A. africanus sprzed 3,3–2,1 mln lat (pierwszy poznany australopitek, odkryty w 1924 r.). Przemiany ekosystemów leśnych w Afryce i zapotrzebowanie na mięso mogły skłonić australopiteki do wyjścia z lasów na otwarte przestrzenie, gdzie żerowały wielkie stada potencjalnej zwierzyny łownej.

Jedna z gałęzi ewolucyjnych australopiteków, wydzielana w rodzaj Paranthropus, również opuściła lasy i zasiedliła sawanny pod koniec pliocenu (2,8 mln lat temu), ale wyspecjalizowała się w roślinożerności. Szerokie zęby do rozcierania pokarmu i potężne szczęki pozwalały parantropom żywić się wielkimi ilościami traw i turzyc. Były to naczelne solidnie zbudowane, ale miały też stosunkowo duże mózgi i używały narzędzi; ich dłonie były zręczne i zdolne do precyzyjnych chwytów.

W tym roku (2023) zespołowi badaczy z Uniwersytetu w Kopenhadze udało się wyodrębnić kilka białek ze szkliwa skamieniałych zębów gatunku Paranthropus robustus, znalezionych w jaskini Swartkrans w RPA. Skamieniałości te datowane są na ok. 2 mln lat temu. Trudno liczyć na zachowanie się DNA przez tak długi czas w warunkach tropikalnych, ale białka bywają trwalsze, a sekwencja aminokwasów w ich łańcuchach może dostarczyć równie cennej informacji jak sekwencja nukleotydów w DNA. W przypadku parantropów natrafiono m.in. na charakterystyczne dla szkliwa białka zwane amelogeninami, o których pisał tu niedawno Marcin Czerwiński. Geny, które kodują amelogeniny, ulokowane są na chromosomach płciowych X i Y, a amelogenina Y, występująca tylko u mężczyzn, różni się nieco sekwencją  od amelogeniny X, występującej u obu płci. Pozwoliło to – podobnie jak w kryminalistyce – na odróżnienie zębów pochodzących od samców od tych, które najprawdopodobniej pochodziły od samic parantropów.

Zidentyfikowane i zsekwencjonowane białka porównano z tymi, które występują u orangutanów, goryli, obu gatunków szympansów, ludzi współczesnych, neandertalczyków i denisowian, w celu ustalenia prawdopodobnych powiązań filogenetycznych tych gatunków. Analiza wskazuje, że badane osobniki Paranthropus robustus należą do linii H, ale że ludzie, neandertalczycy i denisowianie są bliżej spokrewnieni z sobą nawzajem niż ktokolwiek z nich z parantropem. Odkrycie tylko potwierdza to, o czym i tak wiedziano już przedtem, ale zapewne w przyszłości uda się wyodrębnić białka kolejnych gatunków kopalnych, a wówczas analiza molekularna pozwoli zweryfikować i skorygować w szczegółach drzewo rodowe krewnych człowieka. Już dysponujemy fragmentarycznymi proteomami (zestawami białek) nie tylko neandertalczyków i denisowian, ale również starszych gatunków Homo antecessor i H. erectus, a także gigantopiteków (dzięki czemu stwierdzono ich bliskie pokrewieństwo z orangutanami).

Mniej więcej w tym samym czasie, gdy pojawił się rodzaj Paranthropus, inna odnoga linii H, wywodząca się być może od australopiteków o lekkiej budowie, a być może od siostrzanego względem australopiteków gatunku znanego jako Kenyanthropus platyops (sprzed 3,3–3,2 mln lat), kontynuowała zwyczaje łowiecko-zbierackie przodków, przenosząc je z lasów parkowych na sawannę i doskonaląc wytwarzanie narzędzi. Z pewnością także rozwijały się sposoby komunikacji społecznej, przekazywane pozagenetycznie, na zasadzie uczenia się od współplemieńców. Musiało to być w każdym razie coś, co sprowokowało nacisk selekcyjny na powiększenie mózgu i zmiany w jego architekturze. Od momentu, gdy mózgi członków tej linii powiększyły swoją objętość o 50% w porównaniu z szympansami lub wczesnymi australopitekami, czyli od ok. 2,3 mln lat temu, przyjęło się zaliczać je do nowego rodzaju Homo pod nazwą H. habilis.

Rodzaj Homo żył obok innych przedstawicieli linii H, być może okazyjnie krzyżując się z nimi. Jednak australopiteki „lekkie” wymarły 2 mln lat temu, a parantropy milion lat później. Wówczas Homo pozostał sam na placu boju. Jego najbliżsi krewni zamieszkiwali lasy deszczowe w sposób niewidzialny dla paleontologów. Klimat plejstoceński spowodował także w Afryce skurczenie się zasięgu lasów tropikalnych o zwartym sklepieniu, ale wciąż było ich dość, żeby dać schronienie dziesiątkom gatunków leśnych naczelnych, mniejszych i większych. Dzisiejsze dwa gatunki rodzaju Pan, szympans (P. troglodytes) i bonobo (P. paniscus), zaczęły się rozdzielać we wczesnym plejstocenie (2–1,5 mln lat temu), kiedy obszar występowania ich przodków przecięła rzeka Kongo. Dwa gatunki Gorilla, goryl nizinny (G. gorilla) i górski (G. beringei) są produktem jeszcze późniejszej specjacji sprzed ok. ćwierć miliona lat.

Podobnie jak australopiteki, Homo rozszerzył swój zasięg na całą Afrykę Wschodnią; zaczął się też różnicować, stąd nazwy gatunkowe chętnie nadawane nowo odkrywanym skamieniałościom, takim jak H. gautengensis lub H. rudolfensis. Około 2 mln lat temu wyewoluował gatunek wzrostu dzisiejszego człowieka, o mózgu jeszcze większym niż u H. habilis. Górował on kulturowo nad poprzednikami, wykazując przy tym wyjątkową ruchliwość i zdolności przystosowawcze. Wynikały one z plastyczności zachowań i umiejętności uczenia się, a zatem do pewnego stopnia uniezależniały go od naturalnych warunków środowiska. Był to H. erectus (odmiany afrykańskie znane są także jako H. ergaster). Gatunek ten nauczył się wykorzystywać ogień i być może (jeśli wymagała tego sytuacja) klecić dość złożone konstrukcje – np. tratwę z pni i gałęzi zdolną do unoszenia się na wodzie przez dłuższy czas.

Szybki wzrost masy mózgu musiał być związany z czymś całkowicie nowym, takim jak doskonalenie myślenia symbolicznego i początki porozumiewania się za pomocą mowy. Starsze gatunki typu H. habilis istniały obok H. erectus jeszcze przez jakiś czas, choć większość z nich wymarła w ciągu pół miliona lat, Jednak sensacyjne odkrycie H. naledi z Południowej Afryki dowodzi, że co najmniej jedna odmiana Homo o cechach prymitywnych przeżyła o wiele dłużej, niż ktokolwiek się spodziewał – aż do ok. 300 tys. lat temu.

W Afryce H. erectus występował na całym kontynencie, od Czadu i Etiopii po RPA; niemal natychmiast wyruszył też poza Afrykę. Według przeważającego dziś poglądu czaszki z Dmanisi w Gruzji (1,8 mln lat temu) należą do bardzo wczesnej odmiany H. erectus. Być może zahaczył i o Europę, ale raczej nie szukał szczęścia na zimnych stepach Eurazji: kolejne grupy emigrujące z Afryki wybierały kierunek na wschód. W krótkim czasie H. erectus dotarł do Chin i do Azji Południowo-Wschodniej, zatrzymując się w końcu w okolicach linii Wallace’a na subkontynentcie Sunda (dziś szczątkowo istniejącym pod postacią Półwyspu Malajskiego i części archipelagu Indonezji). Kilka peryferyjnych populacji przedostało się ze stałego lądu na izolowane wyspy, takie jak Komodo/Flores (wówczas połączone) i Luzon (Filipiny). Być może dały tam początek endemicznym gatunkom, jak karłowaty H. floresiensis i zagadkowy H. luzonensis (choć ich genealogia pozostaje niejasna wobec braku materiału do badań molekularnych). Te reliktowe populacje wymarły ok. 50 tys. lat temu, czyli znacznie później niż „klasyczny” H. erectus, który zniknął prawdopodobnie ponad 140 tys. lat temu.

Tymczasem ewolucja afrykańskich odmiany H. erectus biegła w kierunku dalszego powiększania mózgu i komplikowania zachowań. W okresie 1,2–0,8 mln lat temu nastąpiła migracja przez Cieśninę Gibraltarską do atlantyckich regionów Europy Zachodniej (od Hiszpanii po Wielką Brytanię). Kopalne szczątki populacji, która jej dokonała, znaleziono w jaskini pod Atapuerką w Hiszpanii i nazwano H. antecessor (podsuwając, jak to bywa w takich razach, niekoniecznie poprawną sugestię, że jest to nasz bezpośredni przodek). Natomiast afrykański H. erectus gładko wyewoluował na całym obszarze swojego występowania w H. heidelbergensis, gatunek już zdecydowanie typu współczesnego (H. antecessor był zapewne jego wczesną formą). Mózg H. heidelbergensis miał ponad 1000 cm³, czyli wielkością prawie nie ustępował naszemu. Gatunek ten grzebał zmarłych, starannie obrabiał swoje narzędzia i polował, używając oszczepów z kamiennymi grotami. Wszysko, co wiem o biologii, antropogenezie i językoznawstwie, właściwie zmusza mnie do przyjęcia, że H. heidelbergensis używał języka mówionego.

Jednak z  czysto subiektywnego punktu widzenia człowieka współczesnego jeszcze większe znaczenie miała kolejna specjacja, również związana z migracjami poza Afrykę. W ostatnim odcinku spotkamy nasz własny gatunek.

Lektura dodatkowa

Przyczyny zlodowacenia Arktyki:  https://www.whoi.edu/oceanus/feature/how-the-isthmus-of-panama-put-ice-in-the-arctic/
Galeria gatunków z linii ewolucyjnej H: https://humanorigins.si.edu/evidence/human-fossils/species
Paranthropus robustus i jego zębowy proteom: https://www.nature.com/articles/d41586-023-02242-z
Homo naledi: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4559886/
H. erectus i pierwsze migracje poza Afrykę: https://www.sciencemag.org/news/2016/11/meet-frail-small-brained-people-who-first-trekked-out-africa
Odkrycie H. luzonensis w 2019 r.: https://www.nature.com/articles/s41586-019-1067-9
Enigmatyczne gatunki Homo z Azji Południowo-Wschodniej: https://www.nature.com/articles/d41586-019-01019-7
Białka ze szkliwa zębów H. antecessor: https://science.sciencemag.org/content/276/5317/1392

Opisy ilustracji

Ryc. 1. Paranthropus boisei, godny szacunku sawannowy wegetarianin, niesłusznie wymarły 1,2 mln lat temu. Rekonstrukcja: Cicero Moraes. Źródło: Wikipedia (licencja CC BY-SA 4.0).
Ryc. 2. Australopithecus sediba, południowoafrykański gatunek sprzed 1,98 mln lat, pod niektórymi względami na tyle podobny do wczesnych przedstawiecieli Homo, że słuszność zaliczenia go do rodzaju Australopithecus bywa kwestionowana. Rekonstrukcja: Adrie i Alfons Kennis, Neanderthal Museum, Mettmann (Niemcy). Źródło: Wikipedia (licencja CC BY-SA 4.0).