Evolucijski razvoj Homo sapiensa

Znanstvenici objavili nova otkrića koja su im pomogla odrediti ključni trenutak u usponu naše vrste

Dug put evolucije čiji rezultat je nastanak modernog čovjeka, započeo je jednim korakom - ili točnije rečeno dva - sposobnošću hoda na dvije noge. Jedan od naših najstarijih predaka, Sahelanthropus, prešao je na dvonožno hodanje prije nekih šest milijuna godina, ali Homo sapiens se neće pojaviti još punih pet milijuna godina. Tijekom tog dugog prijelaznog razdoblja, mnoštvo različitih ljudskih vrsta je živjelo, evoluiralo i izumiralo, usput se međusobno miješajući i križajući. Kako je vrijeme prolazilo, njihova su se tijela mijenjala, kao i mozak i sposobnost razmišljanja, što se vidi iz alata i oruđa koja su upotrebljavali.

Da bismo razumjeli kako se Homo sapiens na kraju razvio iz starijeg roda hominina, iz grupe koja uključuje moderne ljude i naše najbliže izumrle srodnike i pretke, znanstvenici iskapaju drevne kosti i kamene alate, proučavaju naše gene i ponovno stvaraju okruženje koje je pomoglo razvoju svijeta naših predaka i usmjeravalo njihovu evoluciju.

Ti dokazi sve više ukazuju na to da H. sapiens potječe iz Afrike, iako ne nužno iz jednog mjesta i jednog vremena. Umjesto toga, čini se da su raznolike skupine ljudskih predaka živjele u naseljenim regijama širom Afrike, razvijajući se tjelesno i kulturno u relativnoj izolaciji, sve dok ih klimatske promjene nisu potaknule na povremeno križanje i na razmjenu svega, od gena do tehnologije. Na kraju je ovaj proces stvorio jedinstveni genetski sastav modernih ljudi.

"Istočna Afrika bila je žarište - pogodna za migracije diljem Afrike u razdoblju kada je nastajao Homo sapiens", kaže Rick Potts, direktor programa "Porijeklo čovjeka" pri Smithsonianovom institutu. „Čini se da je to bilo idealno okruženje za miješanje gena iz migracijskih populacija široko rasprostranjenih diljem kontinenta. Smatra se da je ljudski genom nastao u Africi. Svi smo Afrikanci, ali ne iz bilo kojeg dijela Afrike."

Nova otkrića uvijek dodaju ključne točke na kartu naše evolucije. Ova vremenska crta Homo sapiensa sadrži neke od najboljih dokaza koji dokumentiraju kako smo evoluirali.

550.000 do 750.000 godina unatrag: Početak roda Homo sapiens-a

Prije će nam geni nego fosili pomoći u otkrivanju evolucijskog puta naše vrste - onih vrsta od koje potječemo i onih s kojima smo se križali tijekom vjekova.

Najstariji ljudski DNK od nekog čovjekovog pretka potječe iz Sima-e de los Huesos, "Špilje kostiju", Španjolska. Na dnu špilje planine Atapuerca znanstvenici su pronašli fosilne ostatke 28 različitih pojedinaca, na tisuće komada zubi i kostiju, koji su svi nekako zajedno završili na hrpi. Nakon mukotrpnog rada, znanstvenici su 2016. djelomično sekvencirali genom s tih 430.000 godina starih ostataka, kako bi utvrdili da potječu od Neandertalaca, najstarijih i najbližih ljudskih rođaka. Znanstvenici su uz pomoć molekularnog sata [genskog sata] procijenili koliko su dugo neandertalci vremenski odvojeni od modernog čovjeka [pomoću stope mutacija molekula], tako da su pretpostavili da je naš zajednički predak živio prije 550.000 i 750.000 godina.

Preciznost nije jača strana ove tehnike, kao što pokazuje mogućnost pogreške od 200.000 godina. "Općenito, procjena starosti genskom metodom je neprecizna", kaže Joshua Akey, koji na Sveučilištu Princeton proučava evoluciju ljudskog genoma. "Genetika će nam prije pokazati kvalitativne stvari o redoslijedu događaja u relativnim vremenskim okvirima." Prije genetike, ti su se datumi procjenjivali pomoću najstarijih fosila različitih rodova koje su znanstvenici pronašli. U slučaju H. sapiens-, poznati ostaci datiraju tek otprije 300 000 godina, pa je genska analiza dala daleko točniju razliku na našem evolucijskom vremenskom tragu nego što su to same kosti ikad mogle.

Iako naši geni jasno pokazuju da moderni ljudi, neandertalci i denisovci - tajanstvena vrsta hominina koja je ostavila znatne tragove u našoj DNK, ali je do sada pronađeno samo šačica zuba i kostiju - imaju zajedničkog pretka, ali nije očito tko to bio. Popularni kandidat je vrsta Homo heidelbergensis, koja je postojala od prije 200 000 do 700 000 godina. Čini se da afričko obiteljsko stablo ove vrste vodi do Homo sapiens-a, dok europska grana vodi do neandertalaca i denisovaca.

Još stariji DNA bi nam mogao dati još jasniju sliku, ali teško da ćemo ga naći. Nažalost, vremenski uvjeti u Africi su takvi da nisu pogodni za dugotrajno očuvanje, tako da je s tog područja sekvencirano samo nekoliko drevnih ljudskih genoma starijih od 10 000 godina.

"Trenutno nemamo DNK iz Afrike toliko star da bi se makar i približio vremenskim okvirima naše evolucije - proces koji se vjerojatno u velikoj mjeri odvijao prije 800.000 i 300.000 godina", kaže Eleanor Scerri, arheologinja s Instituta Max Planck u Njemačkoj.

300.000 godina unatrag: Pronađeni fosili najranijih Homo sapiensa

Kao fizički ostaci drevnih ljudi, fosili nam najviše govore o tome kako su izgledali. Značajne debate se još vode oko zuba i kostiju. Iako ljudski ostaci mogu preživjeti nakon stotina tisuća godina, znanstvenici ne mogu uvijek iz morfoloških značajki klasificirali neke ostatke kao ostatke Homo sapiens ili nekog drugog ljudskog roda.

Fosili su često kombinacija novijih i starijih osobina jedinke, ne razvijaju se uniformno prema modernom anatomskom izgledu. Umjesto toga, čini se da su se određene značajke mijenjale na različitim mjestima i u vremenu, što sugerira da manje evolutivne promjene mogu rezultirati sasvim drugačijim anatomskim oblicima.

Nijedan znanstvenik se ne usudi potvrditi da je Homo sapiens prvo živio u današnjem Maroku, jer postoji puno dokaza i u Južnoj i Istočnoj Africi. Ali fragmenti 300000 godina starih ostataka lubanje, čeljusti, zuba i drugih fosila pronađeni u Jebel Irhoudu, bogatom nalazištu ne samo ljudskih ostataka već i naprednog kamenog alata, to su i dalje najstariji ostaci Homo sapiensa pronađeni.

Ostaci [lubanje] pet osoba na Jebel Irhoud imaju crte lica koje izgledaju kao da potječu s današnjih ljudi, pomiješano s drugim osobinama poput izdužene lubanje koja pa podsjeća na neku stariju asu ljudi. Ti ostaci koji su nađeni u sjeverozapadnom kutu Afrike ne predstavljaju dokaz našeg porijekla, već činjenicu koliko su se ljudi u to rano doba već raširili po Africi.

Drugi vrlo stari fosili za koje je utvrđeno da pripadaju ranom Homo sapiensu potječu iz Florisbada u Južnoj Africi (starog oko 260000 godina) i formacije Kibish duž etiopske rijeke Omo (stare oko 195000 godina).

160.000 godina stare lubanje dviju odraslih osoba i djeteta iz Herta u Etiopiji klasificirane su kao podvrsta Homo sapiens nazvana idaltu zbog malih morfoloških razlika, uključujući veću lubanju. Ali toliko liče na moderne ljude da neki smatraju da to uopće nije podvrsta. Lubanja otkrivena u Ngalobi u Tanzaniji, koja se također iz roda Homo sapiens, stara je oko 120.000 godina, ima arhaične osobine pomiješane s mješavinom osobina modernih ljudi, kao manje crta lica i manje obrve.

Radi tih manjih razlika, među znanstvenicima se vodi debata koji fosilni ostaci predstavljaju suvremene ljude. Te razlike su ponekad toliko male da neki zagovaraju pojednostavnjenje klasifikacije, smatrajući ih pripadnicima istog roda.

"Činjenica je da svi fosili stari otprilike 40.000 do 100.000 godina sadrže različite kombinacije takozvanih arhaičnih i modernih obilježja. Stoga je nemoguće odabrati koji su od starijih fosila pripadnici našeg roda ili pripadaju evolucijskoj slijepoj ulici", kaže Scerri. "Najbolji je objašnjenje da su svi oni rani Homo sapiensi, na što ukazuje i njihov stupanj napretka."

Prema Scerriju, afrička materijalna kultura počinje pokazivati značajni napredak prije nekih 300.000 godina, od prijašnjih nezgrapnih, ručnih kamenih alata do onih sa profinjenijim oštricama i vrhovima strelica koji su karakteristični za srednje kameno doba.

Kojem vremenu, dakle pripadaju fosili koji su imali sve karakteristike modernih ljudi? Nema jednostavnog odgovora. Jedna lubanja (ali samo jedna od nekoliko) iz Omo Kibish-a, stara 195.000 godina, ima izgled lubanje modernog čovjeka, dok druga pronađena u nigerijskoj špilji Iwo Eleru se čini vrlo arhaičnom, a stara je samo 13.000 godina. Ova odstupanja pokazuju da evolucija nije bila linearna, nego je tek morala doseći određenu točku nakon koje su svi počeli imati značajke modernih ljudi.

300.000 godina unatrag: Dokazi o revoluciji u izradi alata

Naši su preci koristili kamene alate još prije 3,3 milijuna godina, a oko 1,75 milijuna godina unatrag usvojili su ašelsku kulturu, koja je uključivala masivne ručne sjekire i druge alate za rezanje. Ta se kultura održala gotovo 1,5 milijuna godina. Prije otprilike 400.000 godina, u današnjoj Njemačkoj, najnapredniji alat su bila koplja namijenjena ubadanju pri lovu na krupne životinje. Njihov glavni nedostatak bio je to što su se morala koristiti iz neposredne blizine, što je nosilo očite rizike.

Kako su s vremenom naši preci razvijali anatomiju sličnu današnjim ljudima, njihovi su se životni stilovi i alati koje su koristili također mijenjali.

Prije oko 300.000 godina, tijekom srednjeg kamenog doba, ljudi su postigli značajan "tehnološki skok" u izradi alata stvaranjem preciznih oružja s oštrim vrhovima, koje su montirali na drške i koplja, znatno poboljšavajući svoje lovačke sposobnosti. Vrhovi koplja poput onih koje su Potts i njegovi kolege datirali između 298.000 i 320.000 godina u južnoj Keniji predstavljali su inovaciju koja je odjednom omogućila ubijanje raznih vrsta plijena, čak i onih opasnih ili teško uhvatljivih. „To je u konačnici promijenilo način na koji su ovi najraniji pripadnici vrste Homo sapiens prilagodili svom okolišu i interakciji s drugim hominidima tog doba,“ kaže Potts.

Strugači i šila, alati koji su se mogli koristiti za obradu životinjske kože u svrhu izrade odjeće, kao i za struganje drva i drugih materijala, pojavili su se otprilike u to vrijeme. Do prije najmanje 90.000 godina, korišteni su šiljci s kukama izrađeni od kostiju — poput onih otkrivenih u Katandi, u Demokratskoj Republici Kongo — koji su služili za ribolov kopljem.

Kao i kod fosila, napredak u izradi alata javlja se na različitim mjestima i u različito vrijeme, što sugerira da su se različite skupine ljudi razvijale neovisno, a možda kasnije i dijelile ove tehnologije izrade alata. Te skupine mogle su uključivati i druge ljudske vrste koje ne pripadaju našem evolucijskom ogranku.

Prošle godine, u blizini Chennaija u Indiji otkrivena je zbirka sofisticiranih kamenih oštrica, stara najmanje 250.000 godina. Pojava ovih alata u Indiji nedugo nakon što su se moderni ljudi pojavili u Africi upućuje na mogućnost da su ih i druge ljudske vrste neovisno razvile — ili da su neki rani Homo sapiensi napustili Afriku ranije nego što se dosad smatralo.

100.000 – 210.000 godina unatrag: Fosili otkrivaju prisutnost Homo sapiensa izvan Afrike

Genetska istraživanja o našem podrijetlu jasno pokazuju da Homo sapiens potječe iz Afrike. Ipak, čini se da smo skloni migracijama bili mnogo ranije nego što se dosad pretpostavljalo.

Na padinama planine Karmel u Izraelu, unutar urušene špilje, otkrivena je čeljust koja pokazuje da su moderni ljudi živjeli u tom području, uz Sredozemno more, prije 177.000 do 194.000 godina. Ne samo da su čeljust i zubi iz špilje Misliya nedvosmisleno slični onima kod suvremenih ljudi, već su pronađeni zajedno s naprednim ručnim sjekirama i alatima od kremena.

Dodatni nalazi u toj regiji, uključujući ostatke više osoba na lokalitetu Qafzeh, datiraju između 100.000 i 130.000 godina, što ukazuje na dugotrajan ljudski boravak na tom prostoru. Na lokalitetu Qafzeh ljudski su ostaci pronađeni s komadima crvenog okera i alatima obojenima okerom, a nalazište se smatra najstarijim poznatim grobljem.

U špiljskim sustavima od vapnenca u južnoj Kini pronađeni su novi dokazi, stari između 80.000 i 120.000 godina. Čeljust stara 100.000 godina iz špilje Zhirendong, s dva sačuvana zuba, pokazuje neka arhaična obilježja, poput slabo izražene brade, no toliko je moderna da bi mogla pripadati Homo sapiensu. U Daoxianu je otkriven neočekivano velik broj drevnih zuba, gotovo neprepoznatljivo različitih od današnjih, što sugerira da su skupine Homo sapiensa živjele daleko od Afrike već prije 80.000 do 120.000 godina.

Neki istraživači smatraju da je moguće da su ljudi migrirali još ranije; postoje pretpostavke da su stigli u Europu prije čak 210.000 godina. Iako rani ljudski nalazi često izazivaju znanstvene prijepore, rijetko koji je izazvao toliko polemike kao fragment lubanje iz Apidime, u južnoj Grčkoj. Taj bi fosil mogao biti star preko 200.000 godina i možda predstavlja najstariji dokaz modernog čovjeka izvan Afrike. Međutim, nalazište je predmet kontroverzi; neki stručnjaci smatraju da slabo očuvani ostaci više nalikuju neandertalcima, osobito jer su njihovi fosili pronađeni u neposrednoj blizini iste špilje. Drugi pak dovode u pitanje točnost datiranja provedenog na lokalitetu, što je složeno jer su fosili odavno izvađeni iz svojih izvornih geoloških slojeva.

Iako su se različite ljudske skupine naseljavale izvan Afrike u to vrijeme, većina njih nije ostavila trag u našoj evolucijskoj povijesti. Genetika može otkriti koje su skupine ljudi naši daleki preci, a koje su imale potomke koji su s vremenom izumrli.

„Naravno, moglo je biti više valova migracija iz Afrike,“ kaže Akey. „Pitanje je jesu li ti valovi doprinijeli genetskom naslijeđu današnjih ljudi, a sada prilično sigurno možemo reći da nisu.“

50.000 do 60.000 godina unatrag: Geni i klimatske rekonstrukcije ukazuju na migraciju iz Afrike

Genetska istraživanja provedena posljednjih godina pokazuju da svi današnji ljudi izvan Afrike — od stanovnika Europe do australskih Aboridžina — svoje podrijetlo uglavnom mogu pratiti do migracije iz Afrike prije otprilike 50.000 do 60.000 godina. Rekonstrukcije klimatskih uvjeta sugeriraju da su niže razine mora stvorile nekoliko povoljnih razdoblja za iseljavanje ljudi iz Afrike prema Arapskom poluotoku i Bliskom istoku, uključujući jedno prije oko 55.000 godina.

„Samo proučavajući DNK današnjih ljudi, uspjeli smo prilično dobro rekonstruirati ljudsku povijest,“ kaže Akey. „Jedna je skupina napustila Afriku prije možda 50.000 do 60.000 godina, a zatim se proširila svijetom, naselivši na kraju sva pogodna mjesta za život.“

Iako su ranije afričke skupine koje su stigle do Bliskog istoka ili Kine možda imale potomstvo s tadašnjim arhaičnim ljudskim vrstama, čini se da su te loze izumrle ili su ih preplavili kasniji migracijski valovi.

15.000 – 40.000 godina unatrag: Fosili i genetika otkrivaju da je Homo sapiens ostao jedina ljudska vrsta

Veći dio ljudske povijesti na Zemlji nije pripadao samo Homo sapiensu. Naši su preci paralelno živjeli uz druge ljudske vrste, a genetski podaci otkrivaju da je među njima bilo i križanja, čak i s vrstama koje još nismo identificirali. S vremenom su te vrste jedna po jedna nestajale, a samo je naša vrsta preživjela. Na evolucijskoj skali, neke su iščezle relativno nedavno.

Na indonezijskom otoku Flores fosili svjedoče o zanimljivoj i omalenoj ljudskoj vrsti pod nadimkom “hobit.” Homo floresiensis je, čini se, živio možda do prije 50.000 godina, no njihova sudbina ostaje misterij. Znanstvena istraživanja ne nalaze blisku povezanost s modernim ljudima, uključujući pigmejski narod Rampasasa koji danas nastanjuje to područje.

Neandertalci su nekoć naseljavali prostrana područja Euroazije, od Portugala i Britanskih otoka do Sibira. Kako su se Homo sapiensi širili tim krajevima, neandertalci su polako nestajali, a smatra se da su potpuno izumrli prije otprilike 40.000 godina. Ipak, postoje dokazi da su se male skupine možda održale u zaštićenim enklavama, poput Gibraltara, čak do prije 29.000 godina. Unatoč njihovu izumiranju, tragovi neandertalaca i dalje žive u nama jer moderni ljudi u svom genomu nose dio njihove DNK.

Naši tajanstveniji rođaci, Denisovci, ostavili su tako malo fosilnih ostataka da znanstvenici nisu sasvim sigurni kako su izgledali niti jesu li možda predstavljali više od jedne vrste. Analiza ljudskih genoma u Papui Novoj Gvineji nedavno je sugerirala da su se tamošnji ljudi možda križali s Denisovcima čak i prije 15.000 godina, iako su takvi zaključci još uvijek predmet znanstvenih rasprava. Njihovo genetsko naslijeđe je, s druge strane, znatno sigurnije. Mnogi današnji Azijci naslijedili su između 3 i 5 posto svoje DNK od Denisovaca.

Unatoč genetskom tragu koji su ostavili u današnjim ljudima, svi naši bliski rođaci na kraju su izumrli, ostavljajući Homo sapiensa kao jedinu preživjelu ljudsku vrstu. Njihovo izumiranje ostavlja jedno od najzagonetnijih pitanja evolucije: zašto smo upravo mi jedini ljudi koji su preživjeli?