Австралопитек обогнал эректуса

В силе реконструктивного воображения палеонтологам и антропологам не откажешь: иногда даже отпечатка достаточно, чтобы судить о внешнем виде и образе жизни наших предков. Кэрол Уорд из Университета Миссури и ее коллегам хватило четвертой плюсневой кости, чтобы однозначно судить о прямохождении австралопитеков.

По мнению авторов публикации в Science, постоянно на двух ногах наши непосредственные предки начали перемещаться аж 3,2 миллиона лет назад – на полтора миллиона лет раньше, чем считалось.

При необходимости вставать на задние лапы и даже ходить на них могут не только обезьяны, но и совсем не приспособленные к этому собаки. Но прямохождение в его классическом виде предполагает целый ряд анатомических особенностей: изгибы позвоночника, компенсирующие удары при ходьбе, удлиненные задние и укороченные передние конечности, ограничение подвижности в тазобедренных суставах, уплощение плюсны и предплюсны и, безусловно, появление свода стопы.

Зачем понадобилось последнее изменение, вам в деталях расскажет ортопед или любой человек с плоскостопием: последствия слабости свода – боль при ходьбе и беге, неспособность хорошо оттолкнуться для прыжка, жесткое приземление при беге и прыжках. В результате изношенные суставы, вечерние головные боли от микросотрясений и, вероятно, вынужденный отказ от спортивной карьеры.

Ради этого одному из наших предков (а теперь можно наверняка сказать, что это был австралопитек) пришлось отказаться от свободного перемещения по деревьям, «приравняв» подвижный и мощный большой палец ноги к остальным четырем собратьям.

Мышцы, и теперь помогающие шимпанзе цепляться большим пальцем за ветки, у нас сместились и формируют «пружину» – свод стопы.

В результате австралопитеки научились быстро и без больших затрат энергии передвигаться по равнине, освобождая передние конечности для орудий труда. Хотя они были и не единственными прямоходящими, вкупе с зарождающимся интеллектом и мощными челюстями бипедализм позволил нашим предкам быстро расселиться в африканских саваннах и вытеснить потенциальных конкурентов.

До сегодняшнего дня официально первым прямоходящим из наших предков считался Homo ergaster (человек работающий) или ранний Homo erectus (прямоходящий): кому то из них принадлежали обнаруженные в 2009 году отпечатки на окаменевшем песке.

Австралопитеку тоже приписывали хождение на двух ногах, опять же основываясь на отпечатках, обнаруженных в Танзании и датируемых 3,6 млн лет. Но они, во-первых, не настолько напоминали современные – с глубоким следом от пятки, наружной стороны стопы и оснований пальцев. Во-вторых, из более чем 370 описанных скелетов австралопитеков ни у одного не было описано характерных анатомических особенностей.

Уорд и её коллеги исправили этот недочет, отыскав в эфиопском Хадаре подходящие останки Australopithecus afarensis.

Там же в 1973 году была найдена и Люси – один из самых полных скелетов A.afarensis, которому без малого 3 миллиона лет. Непрерывно продолжающиеся с того момента раскопки дали антропологам ещё 250 скелетов.

Последующие три миллиона лет эволюции ушли на то, чтобы отполировать приобретенное новшество: уменьшился большой палец, укрепилась пятка, сформировались поддерживающие мышцы.

Да и сейчас развитие не остановилось: несмотря на отсутствие определяющих факторов естественного отбора, постоянное ношение обуви не может не сказаться как на стиле хождения, так и на разнообразии форм ноги, создавая все больше и больше вариантов.

Блохи совершеннее машин

Ответ на вопрос, как блохи умудряются прыгать так быстро и далеко, получили исследователи из Кембриджа, сообщает BBC. Паразитологи давно догадывались, что преодолевать расстояние, в 200 и больше раз превышающее длину их тела, кровососам помогает сама пружинообразная форма их тела. Но они никак не могли определить, как блохи умудряются так удачно отталкиваться от поверхности, что буквально улетают из виду. Разгадать загадку удалось с помощью замедленной съемки. Как выяснилось, секрет заключается в том, что насекомое использует сочленения задних ног как систему рычагов и пружин, позволяющих «выстреливать» блоху вверх и вперед за счет резкого выброса энергии.

Своим открытием ученые поделились на страницах научного журнала «Экспериментальная биология».

Еще полвека назад две независимые друг от друга группы ученых пришли к выводу, что залог успешного прыжка блохи кроется не в натренированных мускулах, а в строении их ног. Однако на этом единство во мнении и закончилось. Первая группа развила теорию о том, что блоха прыгает прямо с колен, и таким образом добивается успеха, а вторая предположила, что суставы задних ног выступают в роли пружины, запуская блоху в полет из положения упор-присед.

Поставить точку в затянувшемся споре решили доктор Грегори Саттон и профессор Малкольм Берроуз из университета Кембриджа. Как и их предшественники, Саттон и Берроуз начали с детального изучения блошиной анатомии и обнаружили относительно крупные шипы на кончиках блошиных лап, с помощью которых насекомое твердо упирается в поверхность перед прыжком.

«Если вы присмотритесь к движениям живых существ, вы заметите, насколько они совершеннее машин», – уверяет доктор Саттон, по мнению которого новые данные в будущем позволят создавать роботов, которые станут прыгать не хуже блох.

Но главное открытие было сделано во время замедленной съемки блошиного прыжка. Ученым пришлось немало повозиться, чтобы заставить блоху прыгнуть в нужный момент, иначе она никак не попадала в фокус. «Мы в итоге вычислили, что блоха никак не желала прыгать в темноте, – объясняет доктор Саттон. – И тогда мы настроили фотокамеру, чтобы блоха попала в фокус, и резко включили свет.»

На получившихся кадрах отчетливо видно, что задние ноги блохи сложены таким образом, что образуют пружинный механизм. Затем они резко распрямляются, а шипы до последнего мгновения удерживают насекомое на старте, позволяя максимально использовать энергию толчка. Смоделировав траекторию полета, ученые с удивлением обнаружили, что она в точности соответствует траектории, вычисленной еще в 1967 году британцем Генри Беннетом-Кларком.

Впрочем, некоторые аспекты блошиных способностей остаются невыясненными. «Они почему-то всегда прыгают только в одном направлении, и мы не можем понять, как блохи приводят в действие механизм сжатия, – признается доктор Саттон. – Это лишний раз доказывает, как мало мы знаем о таких распространенных насекомых».