Dlaczego chodzimy na dwóch nogach?

Rudolph Franz Zallinger, austriacko-rosyjski artysta zmarły trzy dekady temu, zapisał się w historii sztuki przede wszystkim dwoma dziełami. Pierwszym jest monumentalny mural zatytułowany „Epoka gadów”. To przedstawienie 300 mln lat ewolucji roślin i zwierząt w okresie, w którym pojawiły się i wyginęły dinozaury, zdobi ścianę głównej hali Muzeum Historii Naturalnej Peabody na Uniwersytecie Yale. Podobno kariera niejednego profesora paleontologii zaczęła się od młodzieńczego zachwytu tym malunkiem, który współczesnym zwiedzającym przywodzi na myśl sceny z „Parku Jurajskiego”.

„Marsz postępu”: ilustracja, która uprościła ewolucję

Drugie znane dzieło Zallingera to ilustracja „Marsz postępu”, ukazująca 25 mln lat ewolucyjnej historii człowieka. Po raz pierwszy wydrukowana została w książce „Early Man” pod redakcją paleoantropologa Clarka Howella – na pięciu stronach Zallinger przedstawił 16 sylwetek małp, małpoludów i ludzi, ułożonych od najstarszych i najbardziej prymitywnych form po najmłodsze i najbardziej zaawansowane. Tytułowy postęp odczytać można z kilku cech narysowanych postaci: coraz większych rozmiarów ciał (m.in. głów, skrywających coraz bardziej złożone mózgi), coraz bardziej zaawansowanych narzędzi trzymanych przez nie w dłoniach i coraz bardziej wyprostowanej postawy ciała.

W ciągu sześciu dekad od powstania „Marsz postępu” doczekał się niezliczonej ilości adaptacji i kopii, utrwalających u rzeszy ludzi – wbrew oryginalnym intencjom autora – myślenie o ewolucji człowieka w sposób linearny, w którym bardziej prymitywna forma płynnie przechodzi w bardziej zaawansowaną. Bez „ślepych uliczek” ewolucji, czyli gatunków wymarłych bezpotomnie, czy bez równoległego występowania kilku różnych form, które mogły się z sobą krzyżować. Dziś wiemy, że ten linearny obraz ewolucji nie oddaje jej faktycznej złożoności. Co ciekawe, podpisy pod ilustracjami Zallingera zdradzają, że twórcy książki „Early Man” zdawali sobie z tego sprawę.

Inspirowane „Marszem postępu” ilustracje wdrukowały nam również myślenie o tym, że pochodzimy od istot przypominających szympansy, które są naszymi najbliższymi żyjącymi krewnymi – czyli od małp wykorzystujących do przemieszczania się po ziemi wszystkie cztery kończyny. Wyraźnie pochylone stworzenia, podpierające się na długich ramionach, zaczynają różne współczesne wariacje „Marszu postępu”.

Taki scenariusz ewolucyjny nadal jest popularny wśród specjalistów, jednak niektórzy paleoantropolodzy coraz głośniej go kwestionują.

Pramatka Lucy: nie miała dużego mózgu, ale chodziła na dwóch nogach

Kilka oczywistych cech wyróżnia nas, ludzi, od innych zwierząt: duże mózgi, złożona organizacja społeczna, używanie ognia i innych zaawansowanych technologii, tworzenie sztuki, komunikacja za pomocą symbolicznego języka, świadomość naszej śmiertelności, tworzenie opowieści, w tym tych o naszych początkach czy o istotach nadprzyrodzonych, rytuały, m.in. pogrzebowe, w końcu: sposób chodzenia. 

Wszystkie te cechy i umiejętności pojawiły się na różnych etapach naszej ewolucji biologicznej i kulturowej, a wielu badaczy do dzisiaj łamie sobie głowę nad tym, jak ułożyć te etapy w odpowiedniej kolejności, pokazując powiązania i sprzężenia zwrotne między nimi. Nie dysponujemy jeszcze wizją całości, ale wiemy przynajmniej, jak wyglądały pierwsze kroki na długiej drodze do człowieczeństwa. Były to kroki wykonane na dwóch nogach.

Pół wieku temu świat zachwycił się Lucy – szkieletem samicy małpy człowiekowatej sklasyfikowanej jako Australopithecus afarensis, którego duże fragmenty zostały odnalezione w listopadzie 1974 r. w Etiopii, w regionie Afar. Lucy szybko stała się celebrytką, a tym, co zdecydowało o jej karierze w popkulturze, była m.in. budowa dolnych części szkieletu. Jej miednica i kości stopy przypominały do złudzenia nasze i różniły się od kości szympansów. To sugerowało, że Lucy poruszała się jak my – w wyprostowanej pozycji na dwóch nogach. Ten wniosek wzmocniły kolejnej odkrycia – wkrótce w regionie Afar znaleziono fragmenty szkieletu należące do kilkunastu kolejnych osobników A. afarensis, do których przylgnęło miano „pierwszej rodziny”. Dwunożność tego gatunku potwierdziła m.in. anatomia kolan członków „pierwszej rodziny”.

Lucy żyła ok. 3,2 mln lat temu, jej szkielet był przez lata najbardziej kompletnym znaleziskiem paleoantropologicznym pochodzącym z tak odległej przeszłości. W chwili śmierci była dorosłą przedstawicielką swojego gatunku, na nasze standardy względnie niską – mierzyła ok. 120 cm wzrostu, czyli tyle, ile przeciętny 7-latek Homo sapiens. Istoty takie jak ona mogły wytwarzać bardzo prymitywne narzędzia – najstarsza znana nam technika obróbki kamienia, tzw. lomekwiańska, liczy ok. 3,3 mln lat. Ale niewielki mózg, przypominający rozmiarami szympansi, nie pozostawiał wątpliwości co do tego, jak wyglądała kolejność pojawiania się najbardziej „ludzkich” cech w toku ewolucji. Nasi przodkowie poruszali się na dwóch nogach, zanim wyraźnie urosły im mózgi. I to przynajmniej przez kilka milionów lat.

Jak mógł wyglądać ostatni wspólny przodek ludzi i szympansów?

Różnice genetyczne między ludźmi i szympansami sugerują, że linie ewolucyjne prowadzące do nas oraz do tych małp rozdzieliły się ok. 6-8 mln lat temu. Nie wiemy, jak wyglądał nasz ostatni wspólny przodek. Musiał być małpą człowiekowatą, tzn. pozbawioną ogona, ale nie wiemy niczego o jego sposobie życia czy poruszania się. Nie powinniśmy zakładać, że po prostu wyglądał i zachowywał się jak szympansy, bo nie tylko my w ciągu ostatnich 6-8 mln lat ewoluowaliśmy – także szympansy dostosowywały się do życia w swojej niszy ekologicznej.

Skamieniałości niczego nie rozstrzygają. Jedynym, choć nie najlepszym kandydatem na ostatniego przodka ludzi i szympansów jest Sahelanthropus tchadensis, opisany na podstawie samej czaszki znalezionej w 2001 r. na terenie Czadu. Występował ok. 7 mln lat temu w środkowej Afryce. To daleko od jezior z pasma Wielkich Rowów Afrykańskich oraz jaskiń południowej Afryki, skąd znamy naszych młodszych i bardziej ludzkich przodków. Nie wiemy, co to oznacza: czy nasi dalecy przodkowie żyli na bardziej rozległym terenie, pochodzili z innego regionu Afryki czy też może S. tchadensis był boczną, wymarłą bezpotomnie linią małpy człowiekowatej, a nie jednym z naszych protoplastów.

Zagadkowa jest także jego anatomia: miał mózg o rozmiarach typowych dla szympansa i niewielkie zęby, przypominające te występujące w naszej, a nie małpiej linii ewolucyjnej, zaś niektóre rekonstrukcje sugerują, że u podstawy jego czaszki znajdował się centralnie umieszczony otwór wielki. To przestrzeń, przez którą mózg łączy się z rdzeniem kręgowym – takie umiejscowienie jest typowe dla istot przyjmujących postawę pionową. 

U szympansów i innych małp pochylających się do przodu i podpierających się na długich ramionach otwór ten jest przesunięty do tyłu czaszki. W tym samym regionie w Czadzie znaleziono także fragment kości udowej, który część badaczy klasyfikuje jako należącą do sahelantropa. Jej anatomia także wskazuje na poruszanie się w pozycji wyprostowanej, ale nie wszyscy paleoantropolodzy są przekonani, że to jedyna uprawniona interpretacja. Być może nieznane nam fragmenty szkieletu sahelantropa ujawniłyby więcej adaptacji do życia na drzewie.

Już 6 mln lat temu małpy człowiekowate przemierzały Afrykę na dwóch nogach. Ale niekoniecznie tak jak my

Znamy też istoty nieco młodsze od sahelantropa. Orrorin tugenensis występował ok. 6 mln lat temu na terenie Kenii – kilkanaście fragmentów szkieletu należących do pięciu osobników znaleziono na wzgórzu Tugen. Ponieważ była wśród nich kość udowa o budowie podobnej do naszej, przypadek orrorina jest nieco mniej kontrowersyjny. Z pewnością było to stworzenie zdolne do zgrabnego poruszania się na dwóch nogach. Na pewno orrorinowi spacery w pozycji wyprostowanej wychodziły lepiej niż współczesnym małpom człowiekowatym (szympansom czy gorylom), które są w stanie chodzić na dwóch nogach, ale wymaga to od nich większego wysiłku niż przemieszczanie się w typowy dla nich sposób, z podparciem na knykciach. 

W 2022 r. ogłoszony został drugi gatunek orrorina – O. preagens – występujący ok. 4,5-5 mln lat temu, jednak skamieniałości, które go reprezentują, nie mogą nam niczego powiedzieć o jego sposobie chodzenia.

W zbliżonym okresie we wschodniej Afryce występował jeszcze przynajmniej jeden rodzaj dwunożnych małp człowiekowatych – Ardipithecus. Znamy go z dwóch gatunków: A. kadabba (najstarsze skamieniałości datuje się na ok. 6,3 mln lat, najmłodsze na ok. 5,3 mln) i A. ramidus (żył ok. 4,6-4,3 mln lat temu). Całkiem liczne skamieniałości, którymi dysponujemy, ukazują przystosowanie ardipideków zarówno do chodzenia w pozycji wyprostowanej, jak i życia nadrzewnego. Na uwagę zasługuje przeciwstawny paluch, który pomagał ardipidekom chwytać się gałęzi przy wspinaczce. Także współczesne małpy człowiekowate mają tę adaptację, dzięki czemu ich stopy wydają się równie zręczne jak dłonie. Ale w mniejszym stopniu niż nasze nadają się do chodzenia.

Paleoantropolodzy nieustannie spierają się w kwestiach klasyfikacji poszczególnych skamieniałości i pokrewieństwa między identyfikowanymi gatunkami. Nie musimy jednak zastanawiać się teraz nad tym, co odróżnia orrorina od ardipideka, czy sahelantrop był przodkiem któregokolwiek z nich, ani na której gałęzi naszego drzewa ewolucyjnego umieścić australopiteki – ważniejszy dla opowieści o początkach dwunożności jest ogólny obraz, który odkrywają te wszystkie skamieniałości.

Możemy sądzić, że małpy człowiekowate przemierzały Afrykę na dwóch nogach już przynajmniej 6 mln lat temu – a więc przeszło 3 mln lat przed tym, jak nasi przodkowie zaczęli wykonywać bardziej zaawansowane narzędzia z kamienia (tzw. narzędzia olduwajskie) i 4 mln lat przed tym, zanim wyraźniej urosły im mózgi. Nie oznacza to, że te wszystkie małpy poruszały się dokładnie tak jak my – ich anatomia mogła pozwalać na krótsze wędrówki na dwóch nogach, ale przynajmniej sahelantrop, jak i ardipidek ciągle sporo czasu spędzały na drzewach. Nieprzypadkowo ich szczątki znajdowaliśmy w miejscach, gdzie dawniej rosły lasy.

Jeśli dwunożność była kluczowym czynnikiem, który sprawił, że weszliśmy na drogę do człowieczeństwa, to pierwsze kroki na tej drodze stawiane były w ślimaczym tempie. To nieco komplikuje odpowiedź na pytanie, dlaczego ten sposób poruszania się w ogóle wyewoluował.

Jak nasi przodkowie zyskali wolne ręce

Chodzenie na dwóch nogach może mieć wiele zalet. Przy naszej anatomii to najbardziej wydajny sposób poruszania się, ale nie jest wcale jasne, czy małpom człowiekowatym stawiającym pierwsze kroki dwunożność także pozwalała zaoszczędzić nieco energii. Być może najpierw musiały zajść głębsze zmiany w budowie układu ruchowego, zanim korzyści energetyczne mogły się uwidocznić. Co te zmiany mogło spowodować?

Hipotez jest mnóstwo. Zmiany klimatyczne wygnały naszych przodków z lasu tropikalnego na sawannę. Jeśli dwunożność zastąpiła poruszanie się w pozycji podpartej, tak jak robią to szympansy czy goryle, to uwolniła ich ręce. A te mogą spełniać wiele funkcji. Np. chwytać kamienie czy kije, które mogą służyć jako broń –  tak jak wyobrażał to sobie Stanley Kubrick w słynnej scenie z „2001: Odysei kosmicznej”.

 Uwolnione ręce mogą też służyć do przenoszenia jedzenia. Albo, w połączeniu z wyprostowaną postawą, do sięgania po wyżej rosnące owoce – choć ta hipoteza jest dość podejrzana, biorąc pod uwagę to, że nasi małpi przodkowie nie mieli kłopotów z wdrapywaniem się na drzewa. 

Są jednak i bardziej egzotyczne hipotezy: Owen Lovejoy, znany z badań szkieletów ardipideków i australopiteków, zasugerował, że samce dwunożnych małp mogły w rękach przynosić więcej jedzenia... samicom i takimi podarkami je uwodzić. Feministyczną odpowiedzią na koncepcję Lovejoya jest hipoteza, wedle której to samice korzystały na uwolnionych rękach – mogły wykopywać bulwy i nosić swoje młode. Dwunożność byłaby więc inwestycją w dobry start potomstwa.

Inne proponowane wyjaśnienia odwołują się bardziej do wyprostowanej pozycji ciała niż do uwolnionych dłoni. Przyjmowanie pionowej postawy mogło zapewniać lepszą termoregulację – pozwalać szybciej wypromieniowywać ciepło i ochładzać ciało. Mogło też powodować, że osobniki wydawały się większe, co powinno zniechęcać drapieżniki do polowań. Na sawannie, wśród wysokich traw, trzymana wyżej głowa pozwala obserwować większy teren – i szybciej reagować na zagrożenia. Pojawiła się także osobliwa hipoteza „wodnej małpy”, która zakłada, że człowiek na dwie nogi stanął w wodzie, bo jeziora, stawy czy rzeki były miejscami, w których się najlepiej czuł.

Czy nasi przodkowie zeszli z drzew na prostych nogach?

Która z tych koncepcji jest właściwa? Tego wciąż nie wiemy. Możliwe, że o podążaniu ścieżką dwunożności przez naszych przodków zadecydowała kombinacja kilku czynników. Wiemy za to, że dwunożność miała poważne konsekwencje: spowodowane przez nią zmiany anatomiczne w obrębie miednicy (istoty dwunożne mają ją bardziej zwartą) stały się kłopotliwe, gdy naszym przodkom urosły mózgi. 

Dla kobiet porody dzieci obdarzonych względnie dużymi głowami są trudne i bolesne, co zresztą mogło wymuszać kolejne zmiany ewolucyjne. Ściślejszą kooperację wśród ludzi, większą zależność niemowląt od rodziców (głowy noworodków nie mogły za bardzo urosnąć w okresie płodowym – ludzkie noworodki są więc bardziej niedojrzałe niż młode małp człowiekowatych) – i z konieczności większe przywiązanie rodziców do dzieci. Ale to wszystko przyszło później – jak pamiętamy, mózgi urosły kilka milionów lat po tym, gdy nasi przodkowie zaczęli stawiać pierwsze kroki na dwóch nogach. I też właściwie nie wiemy, co ten wzrost spowodowało.

Być może jednak w myśleniu o ewolucji naszej dwunożności popełniamy istotny błąd. Może nie było tak, jak sugerują rozmaite wersje „marszu postępu”, że podpierająca się na ramionach małpa w końcu stanęła na dwóch nogach, dzięki czemu uwolniła ręce i zaczęła robić groźniejsze wrażenie. Być może naszymi przodkami były małpy, które zaczynały od wyprostowanej pozycji, choć żyły na drzewach. Współczesnym odpowiednikiem takich małp są gibony, które potrafią zwisać pionowo na swoich długich ramionach, a po lądzie spacerują na dwóch nogach, choć muszą balansować rękami, by zachować równowagę. Takiej koncepcji sprzyja m.in. Jeremy DeSilva, znany w Polsce z książki „Pierwsze kroki”.

DeSilva zauważa, że kilkanaście milionów lat temu w Europie występowały małpy, które mogły żyć w ten sposób: spędzać czas na drzewach, jednocześnie poruszać się po lądzie bez podpierania się na knykciach. To m.in. znany z Niemiec Danuvius guggenmosi. Być może był on naszym odległym przodkiem – albo tego przodka przypominał?

Jeśli ten nieoczywisty scenariusz ewolucyjny jest poprawny, to znaczyłoby, że nasi przodkowie zeszli z drzew na prostych nogach. Dopiero potem część z nich – linia, która dała początek szympansom i gorylom – nauczyła się podpierać na knykciach. Ale jeśli badania naszej ewolucyjnej historii czegoś nas nauczyły, to z pewnością tego, że w ewolucji nic nie jest oczywiste.