Dlaczego tylko Homo sapiens przetrwał do naszych czasów

U zarania Homo sapiens nasi przodkowie żyli w świecie, który nam dzisiaj wydawałby się nie z tej ziemi. I nie chodzi tu o to, że inny był wtedy klimat, poziom oceanów czy gatunki roślin i zwierząt – choć wszystko to prawda – lecz o to, że wraz z nami żyły wówczas inne gatunki ludzkie. Co więcej, tak było przez większą część historii Homo sapiens. W Afryce, gdzie nasz gatunek się narodził, spotykaliśmy zarówno wielkogłowych Homo heidelbergensis, jak i Homo naledi o głowach liliputów. W Azji żył Homo erectus, żyli tajemniczy ludzie zwani denisowianami, a później też Homo floresiensis – niemal baśniowe stworzenia, maleńcy „hobbici” o wielkich stopach. Europę i zachodnią Azję zamieszkiwali masywnie zbudowani neandertalczycy o wystających wałach nadoczodołowych, a wszędzie czaili się też inni, wciąż jeszcze nieodkryci praludzie.

Około 40 tys. lat temu, wedle dostępnych dziś danych, Homo sapiens pozostał sam na Ziemi, jako jedyny przedstawiciel niezwykle rozrodzonej kiedyś rodziny dwunożnych naczelnych, zwanych wspólnie homininami (w tym artykule takie pojęcia jak „ludzie” i „homininy” odnoszą się do Homo sapiens i jego wymarłych krewnych). Jak to się stało, że nasz gatunek przetrwał niczym ostatni Mohikanin?

Jeszcze kilka lat temu narracja większości naukowców wyglądała mniej więcej tak: H. sapiens powstał stosunkowo niedawno, od początku w formie zbliżonej do dzisiejszej, w konkretnym miejscu Afryki i stąd rozprzestrzenił się po całym Starym Świecie, zastępując neandertalczyków i innych archaicznych Homo, których napotkał na swej drodze. Spotykające się gatunki nie bratały się ze sobą – po prostu te starsze ustępowały miejsca bardziej zaawansowanym przybyszom, których zwycięstwo było nieuniknione.

Dziś jednak przybywa świadectw archeologicznych i dowodów genetycznych, które każą badaczom przemyśleć na nowo ten scenariusz. Wygląda na to, że H. sapiens narodził się znacznie wcześniej, niż się wydawało, i to być może na obszarze całej Afryki, a nie tylko w jednym miejscu, i że niektóre z cech wyróżniających nasz gatunek – w tym także te dotyczące mózgu – powstawały stopniowo, a nie wszystkie naraz. Co więcej, staje się coraz bardziej oczywiste, że Homo sapiens krzyżował się z innymi gatunkami homininów, których napotykał na swojej drodze, i że to mieszanie mogło odegrać kluczową rolę w naszym zwycięstwie. Te nowe odkrycia malują znacznie bardziej złożony obraz naszej ewolucji niż ten kreślony przez wielu specjalistów – obraz, w którym to ślepy los, a nie przeznaczenie, odgrywał decydującą rolę.

Zagrożona teoria

Dyskusje na temat pochodzenia naszego gatunku koncentrowały się dotąd na dwóch scenariuszach. Z jednej strony była tzw. hipoteza Pożegnania z Afryką (Recent African Origin), głoszona przez paleoantropologa Christophera Stringera i innych, wedle których Homo sapiens powstał we wschodniej lub południowej Afryce przed około 200 tys. lat i – ze względu na swoje zaawansowane cechy – zastąpił później archaiczne formy homininów na innych kontynentach, krzyżując się z nimi jedynie w bardzo ograniczonym stopniu. Drugi model, tzw. multiregionalnej ewolucji, sformułowany przez paleoantropologa Milforda Wolpoffa, Xinzhi Wu i nieżyjącego już Alana Thorne’a, zakładał, że współczesny Homo sapiens wyewoluował z neandertalczyka i innych archaicznych populacji ludzkich na obszarze całego Starego Świata, połączonych poprzez migracje i krzyżowanie. Wedle tego modelu H. sapiens ma znacznie starsze korzenie, sięgające w przeszłość na dwa miliony lat.

W początkach XXI wieku model Pożegnania z Afryką był zdecydowanym faworytem. Przemawiały za nim analizy DNA dzisiejszych ludzi, wskazujące, że nasz gatunek liczy sobie nie więcej niż 200 tys. lat. Najstarsze znane skamieniałości przypisywane Homo sapiens, znalezione na dwóch stanowiskach w Etiopii – Omo i Herto – miały odpowiednio 195 tys. lat i 160 tys. lat. A sekwencje mitochondrialnego DNA (geny w komórkowych siłowniach – mitochondriach – są niezależne od DNA jądrowego) wyekstrahowanego z kości neandertalczyków były wyraźnie odmienne od mtDNA dzisiejszych ludzi; dokładnie tak, jak należało się spodziewać, jeśli Homo sapiens zastąpił archaiczne homininy, nie krzyżując się z nimi.

Nie wszystko jednak pasowało do tej hipotezy. Wielu archeologów uważa, że początek tzw. środkowej epoki kamienia (MSA), z jej rozkwitem przejawów kultury, oznaczał narodziny ludzi myślących podobnie jak my. Wcześniej archaiczne gatunki ludzkie wytwarzały w całym Starym Świecie zbliżone narzędzia zaliczane do tzw. kultury aszelskiej. Aszelska technika koncentrowała się na topornych pięściakach otrzymywanych poprzez odłupywanie od otoczakowatego rdzenia fragmentów skały, aż do osiągnięcia pożądanego kształtu. Wraz z nastaniem MSA nasi przodkowie wynaleźli nową technikę, w której to odłupywane od rdzenia ostre fragmenty (wióry i odłupki) same stawały się narzędziami – stwarzało to nowe możliwości ich używania, ale i wymagało bardziej dogłębnego planowania. Wytwórcy zaczęli też mocować te odłupki do drewnianych trzonków, tworząc włócznie i inną miotaną broń. Co ciekawsze, zaczęto też produkować przedmioty o symbolicznym znaczeniu, w tym także naszyjniki z muszelek i barwniki służące do malowania. To posługiwanie się symbolami, w tym także językiem, uważane jest za jeden z głównych wyróżników nowoczesnego umysłu.

Problem w tym, że najstarsze przejawy MSA pochodzą sprzed ponad 250 tys. lat, są więc znacznie starsze niż najwcześniejsze skamieniałości H. sapiens datowane na mniej niż 200 tys. lat. Czy znaczy to, że jakiś inny gatunek homininów wynalazł MSA, czy że H. sapiens powstał wcześniej, niż na to wskazują świadectwa kopalne?

W roku 2010 pojawiły się kolejne wątpliwości. Genetycy ogłosili, że udało im się wydobyć i zsekwencjonować jądrowe DNA z kości neandertalczyka. Rezydujące w jądrze komórkowym DNA stanowi przeważającą część materiału genetycznego organizmu. Porównanie tego neandertalskiego DNA z DNA ludzi współczesnych wykazało, że dzisiejsi nie-Afrykanie są nosicielami genów neandertalskich, co oznaczało, że między „nami” a „nimi” musiało jednak dochodzić do krzyżowania, przynajmniej sporadycznie.

Prowadzone później badania potwierdziły, że neandertalczycy mieli swój udział w naszej puli genowej – i nie tylko oni. Co więcej, w przeciwieństwie do poglądu, wedle którego Homo sapiens powstał nie wcześniej niż 200 tys. lat temu, badania kopalnego DNA wskazywały, że rozejście się linii neandertalskiej i współczesnej jest znacznie starsze i zaszło być może nawet pół miliona lat temu. A jeśli tak, to Homo sapiens mógł narodzić się ponad dwa razy wcześniej, niż by wynikało to z analizy materiału kopalnego.

Głębokie korzenie

Nowe odkrycia na marokańskim stanowisku Jebel Irhoud (Dżabal Ighud) pozwoliły zbliżyć do siebie dane kopalne, kulturowe oraz genetyczne i ugruntować nowe spojrzenie na pochodzenie człowieka. Kiedy górnicy wydobywający złoże barytu po raz pierwszy odnaleźli tu skamieniałości w roku 1961, antropolodzy sądzili, że kości te miały około 40 tys. lat i należały do neandertalczyków. Jednak nowe odkrycia i nowe analizy w następnych latach skłoniły naukowców do zmiany poglądów. W czerwcu 2007 roku Jean-Jacques Hublin, paleoantropolog z Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie w Lispku ogłosił wraz ze współpracownikami, że udało im się wydobyć kolejne skamieniałości z tego stanowiska, wraz z narzędziami o typie MSA. Wykorzystując dwie techniki datowania, ustalili oni, że szczątki te mają z grubsza 315 tys. lat. Mogło to oznaczać, że zarówno skamieniałości, jak i świadectwa kulturowe – narzędzia MSA – przesuwały datę pojawienia się Homo sapiens o ponad 100 tys. lat!

Nie wszyscy zgadzają się, że szczątki z Jebel Irhoud należą rzeczywiście do H. sapiens. Niektórzy uważają, że są to być może pozostałości jakiegoś innego, blisko spokrewnionego gatunku. Jeśli jednak Hublin wraz z kolegami mają rację, oznaczałoby to, że układ cech w czaszce, odróżniających Homo sapiens od innych homininów, nie powstał jednocześnie u zarania naszego gatunku, jak to chcieli zwolennicy Pożegnania z Afryką. Na przykład, część twarzowa tych okazów ma niewielkie rozmiary, w czym przypomina ludzi współczesnych. Z kolei mózgoczaszka jest wydłużona, jak u wcześniejszych Homo, a nie zaokrąglona, jak u H. sapiens. Ten odmienny kształt odzwierciedla różnice w organizacji mózgu: w odróżnieniu od dzisiejszych Homo sapiens ludzie z Jebel Irhoud mieli mniejsze płaty ciemieniowe, gdzie dokonuje się analiza bodźców zmysłowych, i mniejszy móżdżek, zaangażowany m.in. w obsługę języka i rozpoznawanie funkcji społecznych.

Również cechy związane z MSA nie są w Jebel Irhoud w pełni wykształcone. Owszem, ludzie tamtejsi wytwarzali zaawansowane narzędzia kamienne służące do polowania i obróbki upolowanych zwierząt. Potrafili też rozniecać ogień, zapewne dla pieczenia mięsiwa i ogrzewania się podczas nocnych chłodów. Nie pozostawili jednak po sobie żadnych przejawów symbolicznego myślenia.

W istocie, trudno nawet powiedzieć, by byli dużo bardziej zaawansowani od neandertalczyków lub H. heidelbergensis. Gdybyśmy potrafili przenieść się w czasie do początków naszego gatunku, moglibyśmy uznać, że Homo sapiens nie brzmi jednak szczególnie dumnie. Chociaż wczesny H. sapiens dokonał pewnych innowacji, to „trudno przed 300 tys. lat dopatrzyć się jakichś większych zmian, które świadczyłyby, że to my powinniśmy odnieść sukces”, zauważa archeolog Michael Petraglia z Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte w Jenie. „Początki Homo sapiens – mówi Petraglia – nie wyróżniały się niczym szczególnym”.

Ogrody edenu

Wielu badaczy zgadza się dziś, że kompletny zestaw typowo ludzkich cech pojawił się dopiero w okresie między 100 tys. a 40 tys. lat temu. Cóż więc wydarzyło się w ciągu tych wcześniejszych 200 tys. lat, co przekształciło tego niewyróżniającego się niczym szczególnym hominina w zdobywcę i główną siłę napędową świata? Naukowcy są coraz bardziej przekonani, że odpowiedź może leżeć w wielkości i strukturze populacji wczesnych H. sapiens. W opublikowanym online artykule w czerwcowym numerze Trends in Ecology & Evolution archeolożka Eleanor Scerri z University of Oxford wraz z liczną grupą interdyscyplinarnych autorów (w tym Stringera) kreślą obraz nowego scenariusza, który nazywają Afrykańskim Multiregionalizmem w ewolucji H. sapiens. Zwracają oni uwagę, że najwcześniejsi domniemani przedstawiciele naszego gatunku – w tym okazy z Jebel Irhoud z Maroka oraz Herto i Omo Kibish z Etiopii, a także fragmentaryczna czaszka z Florisbad w RPA – różnią się między sobą znacznie bardziej niż żyjący dziś ludzie. Tak bardzo, że niektórzy badacze uznają, że powinno się ich zaliczać do różnych gatunków, a przynajmniej podgatunków. „Ale może być i tak, że wczesny H. sapiens był po prostu nadzwyczaj zróżnicowany” – uważa Scerri. A może poszukiwanie jakiegoś określonego pojedynczego centrum pochodzenia naszego gatunku, jak to robi wielu specjalistów, „jest z gruntu pozbawione sensu”, mówi.

Gdy Scerri przebadała wraz z kolegami najnowsze dane paleontologiczne, genetyczne i archeologiczne, pochodzenie H. sapiens zaczęło wyglądać na zjawisko panafrykańskie, a nie lokalną wersję mitu założycielskiego. Ich zdaniem nasz gatunek nie narodził się z małej populacji w ściśle określonym miejscu Afryki, ale jest efektem rozwoju rozległej populacji obejmującej znaczną część afrykańskiego kontynentu i rozbitej na mniejsze grupy, często niemal w pełni izolowane przez tysiące lat, bądź to z powodu odległości geograficznej, bądź przez bariery ekologiczne, takie jak np. pustynie. Te okresy osamotnienia pozwoliły każdej z grup na rozwinięcie specyficznych dla określonej niszy – na przykład suchych lasów parkowych lub sawanny, tropikalnej dżungli lub wybrzeży morskich – przystosowań biologicznych i technicznych. Od czasu do czasu jednak między różnymi grupami dochodziło do kontaktów i związanego z tym przepływu genów i innowacji kulturowych, a to napędzało ewolucję naszej linii rodowej.

Jednym z czynników sprzyjających fragmentacji i łączeniu się subpopulacji mogły być okresowe zmiany klimatyczne. Tak, na przykład, z danych paleośrodowiskowych wynika, że średnio co około 100 tys. lat Afryka wchodziła w okres wilgotny, kiedy to niegościnna Sahara stawała się żyznym obszarem bujnej roślinności i rozległych jezior. Te tzw. epizody zielonej Sahary, jak się je nazywa, pozwalały izolowanym wcześniej przez surowe warunki populacjom na łączenie sił. A kiedy potem wracała pustynia, populacje znów się rozdzielały i podążały własną drogą – aż do ponownego połączenia przy kolejnym „zielonym” epizodzie.

To rozdzielanie populacji na mniejsze grupy, przystosowujące się do odmiennych nisz – choć okresowe migracje między grupami zapewniały łączność między nimi – tłumaczy nie tylko mozaikowość naszej ewolucji i osobliwości naszej anatomii, ale też patchworkowy charakter MSA, jak wyjaśnia Scerri i jej koledzy. Inaczej niż narzędzia aszelskie, które wszędzie wyglądają bardzo podobnie, artefakty MSA wykazują wyraźne regionalne zróżnicowanie. Na przykład, na północnoafrykańskich stanowiskach datowanych na okres między 130 i 60 tys. lat temu spotykamy narzędzia o typach nieznanych z równowiekowych stanowisk z południowej Afryki, w tym i takie, które mocowano zapewne do drewnianych trzonków. I analogicznie na stanowiskach południowoafrykańskich znajdujemy delikatne, liściaste narzędzia, wytwarzane ze skały podgrzewanej dla zwiększenia jej plastyczności – nic podobnego nie można natomiast znaleźć w północnej Afryce. Chociaż zarówno technika, jak i symboliczne myślenie rozwijały się na całym kontynencie, to każda z grup czyniła postępy na swój własny sposób, dostosowując kulturę do lokalnych warunków i obyczajów.

Duży mózg i zaawansowane zachowania nie były wyłączną domeną H. sapiens. Jak zauważa Hublin, również ludzkie szczątki z Chin z okresu 300 tys. – 50 tys. lat temu (które, jak sądzi, mogły należeć do denisowian) też wskazują na wzrost mózgu u tych osobników. A i neandertalczycy w ciągu swego długiego panowania na Ziemi wynaleźli zaawansowane narzędzia i wykształcili własne formy ekspresji symbolicznej i więzi społecznych. Mimo wszystko, jak zauważa archeolog ze Stony Brook University John Shea, pod względem behawioralnym ludzie ci nie osiągnęli takiego zaawansowania rozwoju, jak H. sapiens, co – jego zdaniem – wiązać należy z właściwą naszemu gatunkowi zdolnością do posługiwania się złożonym językiem.

„Wszystkie te grupy ewoluowały w tym samym kierunku” – twierdzi Hublin. Tyle tylko, że pod względem zdolności poznawczych, złożoności systemów społecznych i sukcesów reprodukcyjnych H. sapiens przekroczył Rubikon przed innymi gatunkami. A kiedy to nastąpiło – zdaniem Hublina jakieś 50 tys. lat temu – mleko się wylało. Ukształtowany w Afryce H. sapiens mógł teraz zająć niemal każde środowisko i odnieść w nim sukces. To było nie do zatrzymania.

Bliskie spotkania

Setki tysięcy lat rozpadania się i łączenia grup naszego gatunku zapewniło H. sapiens przewagę nad innymi przedstawicielami homininów. Ale nie był to jedyny powód naszego panowania nad światem. W istocie nasze sukcesy zawdzięczamy też w znacznej mierze tym naszym wymarłym kuzynom. Archaiczne gatunki, które nasi przodkowie spotkali na swojej drodze (zarówno w Afryce, jak i poza nią), były nie tylko rywalami, ale też partnerami. Dowody znajdujemy w DNA ludzi współczesnych: geny neandertalskie stanowią około 2% genomów dzisiejszych Eurazjatów, geny denisowian aż do 5% DNA Melanezyjczyków. A w niedawnym badaniu przeprowadzonym przez Aruna Durvasula i Srirama Sankararamana (obaj z University of California w Los Angeles) i opublikowanym w marcu jako preprint na serwerze bioRxiv, wykazano, że niemal 8% genomu zachodnioafrykańskiego plemienia Joruba sięga korzeniami do jakiegoś nieznanego archaicznego gatunku hominina, choć na razie brak kopalnych szczątków z Afryki, które pozwoliłyby na paleogenetyczne porównania.

Część genów, które H. sapiens otrzymał od archaicznych homininów, mogła pomóc naszemu gatunkowi w przystosowaniu się do nowych środowisk, które napotkał w swych wędrówkach. Kiedy Joshua Akey, genetyk z Princeton University, zbadał wraz ze współpracownikami sekwencje neandertalskie w genomach ludzi współczesnych z różnych populacji, odkrył, że 15 z nich występuje bardzo często, co jest wskazówką, że pełnią one jakąś ważną funkcję. Sekwencje te tworzą dwie kategorie. Około połowa z nich wpływa na układ odpornościowy. „W miarę jak ludzie współcześni zajmowali nowe środowiska, wystawiali się na nowe patogeny i wirusy” – mówi Akey. Poprzez krzyżowanie się „mogli przejąć neandertalskie przystosowania, dzięki którym wzrastała ich odporność na te patogeny”, tłumaczy.

Druga połowa sekwencji neandertalskich występujących u ludzi współczesnych szczególnie często dotyczy skóry, w tym także genów odpowiedzialnych za pigmentację. Naukowcy już wcześniej spekulowali, że afrykańscy przybysze z gatunku H. sapiens, prawdopodobnie o ciemniejszej skórze, która chroniła ich przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym, musieli po wkroczeniu na położone na północy tereny znacząco się „wybielić”, by móc syntetyzować więcej witaminy D, którą organizm wytwarza pod wpływem promieni słonecznych. Geny „skórne” od neandertalczyków pomogły w tym naszym przodkom.

Nie tylko neandertalczycy dostarczyli nam użytecznych genów. Na przykład, dzisiejsi Tybetańczycy mogą być wdzięczni denisowianom za pewną odmianę genu wspomagającego egzystencję w warunkach obniżonej zawartości tlenu na znacznych wysokościach. A współcześni Afrykańczycy odziedziczyli po jakimś nieznanym archaicznym przodku wariant genu pomagającego w zwalczaniu szkodliwych bakterii w jamie ustnej.

Krzyżowanie się z archaicznymi homininami, mającymi za sobą tysiąclecia adaptacji do lokalnych warunków, pozwoliło H. sapiens na szybsze przystosowanie się do nowych środowisk, niż gdyby musiał czekać na pojawienie się korzystnych mutacji w swojej własnej puli genowej. Ale te przygodne związki mogły też nieść ze sobą zagrożenia. Niektóre z genów otrzymanych od neandertalczyków wiążą się z depresją i innmi chorobami. Być może w przeszłości geny te były korzystne i dopiero w kontekście dzisiejszej cywilizacji zaczynają sprawiać kłopoty. A może, jak sugeruje Akey, ryzyko związane z tymi schorzeniami było ceną, jaką warto było zapłacić za płynące z nich korzyści.

Niewykluczone zresztą, że po naszych archaicznych przodkach odziedziczyliśmy nie tylko geny. Naukowcy skłaniają się do przekonania, że kontakt z różnymi grupami praludzkimi mógł też prowadzić do wymiany kulturowej i przyśpieszył innowacje. Na przykład, przybycie H. sapiens do zachodniej Europy, od dawna opanowanej przez neandertalczyków, zbiegło się w czasie z nadzwyczajnym wybuchem technicznej i artystycznej kreatywności u obu tych grup. Wcześniej wielu ekspertów uważało, że neandertalczycy po prostu podpatrywali i kopiowali dokonania kreatywnych przybyszów. Dziś jednak nie można wykluczyć, że tę eksplozję kulturowych dokonań spowodowała interakcja między obiema grupami.

W pewnym sensie nie powinniśmy się dziwić, że H. sapiens wchodził w związki z innymi homininami. „Z obserwacji różnych zwierząt wiemy, że hybrydyzacja odgrywała w ewolucji ważną rolę – zauważa antropolożka Rebecca Rogers Ackermann z University of Cape Town w RPA. – W niektórych przypadkach, poprzez pojawianie się nowych cech lub nowych kombinacji cech, może ona prowadzić do powstania populacji, a nawet gatunków, lepiej przystosowanych do nowych lub zmienionych środowisk”. U przodków człowieka obserwujemy to samo zjawisko: poprzez krzyżowanie się różnych linii ewolucyjnych powstał niezwykle plastyczny gatunek, jakim są współcześni ludzie. „Homo sapiens jest efektem złożonych oddziaływań między różnymi liniami” – twierdzi Ackermann, a jego sukcesy są właśnie wynikiem tych relacji. „Bez nich – dodaje – nie osiągnęlibyśmy tego wszystkiego”.

Wciąż nie wiadomo, jak często dochodziło do takich krzyżówek i w jakim stopniu wpłynęły one na ewolucję H. sapiens i innych homininów. Jest jednak prawdopodobne, że szczególne warunki środowiskowe i demograficzne, które towarzyszyły naszemu gatunkowi w Afryce i poza nią stwarzały nam więcej okazji do wymiany genetycznej i kulturowej niż u innych homininów. Mieliśmy po prostu szczęście – ale ze szczęścia trzeba umieć skorzystać.