Генетическая одиссея человека - Спенсер Уэллс

Смерть и распад

Озеро Мунго находится в Новом Южном Уэльсе, в 1000 км к западу от Сиднея. От ближайшего города, в котором есть аэропорт, Милдура — 120 км езды по грунтовой дороге через знойную покрытую скрабом[18] пустыню, которая составляет большую часть Австралии. Мунго уже не озеро — вода высохла более 10 000 лет назад, оставив после себя фантастические образования из песка и глины, напоминающие те, что на озере Моно в Северной Калифорнии. Однако 20 000–45 000 лет назад оно было частью пышного оазиса, известного как озерный район Уилландра. Озера питались водой реки Уилландра, которая южнее сливается с рекой Муррей и в конечном счете впадает в залив Энкаунтер рядом с современной Аделаидой. Благодаря найденным здесь останкам животных ясно, что в районе озера жили несколько ныне вымерших крупных видов сумчатых, в том числе зигоматурус размером с буйвола и 200-килограммовый короткомордый кенгуру прокоптодон. Все эти животные были травоядными и могли быть заманчивой добычей для людей.

Согласно недавно полученным данным где-то в конце этого периода здесь был захоронен человек, названный его первооткрывателем, Джимом Боулером, Мунго-3. Возраст этой находки по оценке 1974 года составлял 30 000 лет. Более поздние методы датировки увеличили ее возраст до 45 000 лет, а человеческие артефакты, найденные в осадочных слоях ниже тех, в которых был найден Мунго-3, дают основание снизить ее возраст до 60 000 лет. Если эта информация подтвердится, Мунго станет самым древним местом на земле за пределами Африки, которое было заселено людьми, анатомически похожими на современных.

Самые древние человеческие останки в Австралии, как и в других местах мира, были датированы методами, основанными на изотопном распаде. Этими методами измеряют соотношение изотопов различных атомов в образце. Это возможно сделать, поскольку почти все атомы имеют несколько разновидностей в зависимости от того, сколько субатомных строительных блоков (частиц, называемых нейтронами) у них есть. Со временем «тяжелые» атомы, как правило, испускают часть своих нейтронов, превращаясь при этом в более «легкие» атомы. Зная скорость, с которой происходит этот распад, и измеряя соотношение «тяжелых» и «легких» атомов, можно вычислить, как долго продолжается распад. Как и молекулярные часы из главы 2, эти атомные часы являются решающими при оценке возраста древних человеческих останков.

Наиболее широко применяемый метод изотопного датирования — так называемый радиоуглеродный метод, который измеряет в изучаемом образце соотношение углерода-14 (С-14) и углерода-12 (С-12.). В результате воздействия космических лучей на азот-14 (N-14) в верхних слоях атмосферы образуется тяжелый изотоп углерода С-14. Скорость распада зависит от так называемого периода полураспада С-14, который представляет собой количество времени, необходимое для распада в образце половины атомов С-14, и составляет около 5700 лет. Поскольку углерод используется для создания органических молекул, как растительных, так и животных, этот метод является потрясающим инструментом для определения возраста человеческих останков. Однако проблема в том, что при возрасте образца более 40 000 лет оценка соотношения С-14:С-12 не очень точна, поскольку большинство атомов С-14 уже распалось. Через 5700 лет останется только половина из атомов углерода С-14, первоначально включенных в ткани организма при его жизни, а через 11 400 лет — только их четверть. К тому времени, как мы доберемся до 40 000 лет, сохранится только один из шестидесяти четырех исходных атомов С-14 — менее 2 %. Это делает образец крайне чувствительным к загрязнению даже малыми количествами современного материала, поскольку в таком случае оценка возраста может быть занижена. По этой причине радиоуглеродное датирование подходит лишь для датировки останков моложе 30 000 лет. Этот метод используется для определения возраста археологических находок не старше 10 000 лет, где он чрезвычайно точен.

Однако как только мы выходим за предел в 40 000 лет, мы должны использовать изотопы, распадающиеся более медленными темпами. Два из них — атом калия-40 (К-40) и атом урана-238 (U-238) — имеют период полураспада 1,25 млрд и 4 млрд лет соответственно. Проблема с более стабильными изотопами состоит в том, что они обычно не встречаются непосредственно в камнях и костях, и поэтому они могут быть использованы только для датировки отложений, окружающих останки — как правило, вулканического пепла в случае К-40 и озерных отложениях в случае U-238. Таким образом, вам должно очень повезти при выборе места раскопок. К счастью, благодаря геологической активности африканской Рифтовой долины — и прослои пепла в раскопках этого района не редкость — там может быть широко применима датировка по атомам калия К-40.

Но что если вам не так повезло? В частности, если возраст найденных вами останков выходит за пределы использования радиоуглеродного датирования, и в отложениях не найдены слои с изотопами, позволяющие использовать другие методы? Тогда мы будем вынуждены полагаться на совокупность имеющихся в арсенале изотопного анализа трех относительно новых методов, которые довольно пугающе называются термолюминесценцией, оптически стимулированной люминесценцией и электронным спиновым резонансом. Они основаны на том, что естественная радиация заставляет электроны — субатомные частицы другого типа — накапливаться в дефектах кристаллической решетки вещества с постоянной скоростью под воздействием источников излучения, таких как солнечный свет или огонь или радиация; затем при нагревании образца накопленная энергия испускается в виде световых вспышек определенной частоты и интенсивности — именно их и регистрируют приборы. Чем больше испускается света при нагревании, тем дольше образец подвергался ионизирующим воздействиям, и, значит, тем старше его возраст. Существует множество предположений о том, в какой степени электроны накапливаются в дефектах, называемых ловушками, прежде чем подвергаются высвобождению. Кроме того, есть предположения об изменчивости радиационного воздействия с течением времени. По этим причинам даты, полученные с помощью люминесценции и резонансных методов, не так точны, как полученные с помощью изотопов С-14 или К-40. Однако для многих археологических объектов другие возможности недоступны.

Именно эти методы наиболее широко применялись в Австралии. В частности, возраст некоторых объектов, явно сделанных людьми (в частности художественных изображений на скалах) был оценен более чем в 40 000 лет. Конечно, в силу ненадежности этих методов трудно быть уверенными в точности этих дат. Но уже есть данные из других источников о том, что люди жили в Австралии действительно очень давно. Ричард Робертс и его коллеги из Австралийского национального университета, исследовавшие относительно простые инструменты, сработанные древними людьми, установили, что возраст одного из мест раскопок на северной территории составляет более 60 000 лет.

Данные палеоантропологии сейчас явно свидетельствуют в пользу очень раннего заселения Австралии современными людьми — возможно, уже 60 000 лет назад. Однако возраст самых ранних археологических памятников на юго-востоке азиатского материка оценивается менее чем в 40 000 лет. Как могли люди быть в Австралии за 20 000 лет до этого — действительно ли они пришли из Юго-Восточной Азии? Разгадка этой головоломки приводит нас обратно в Африку, где мы должны посетить генетический Эдем.

Жаркое из мяса и моллюсков

Африка — самый экваториальный континент на Земле. Она находится между 38° северной и 34° южной широты, и 85 % ее территории расположены между тропиком Рака и тропиком Козерога. Морская вода в Африке редко замерзает, что делает Африку исключением среди всех других континентов. Хотя пустыня Сахара и высокие вулканические горы Восточной Африки негостеприимны для человека, большая часть континента на удивление милостива. В Африке находится крупнейшая в Старом Свете непрерывная полоса тропических лесов, а саванны на востоке и юге континента отличаются огромным разнообразием крупных млекопитающих. Сочетание расположенных в непосредственной близости друг от друга тропических лесов и саванн, опять-таки уникальное для Старого Света, является одной из вероятных причин того, что именно здесь возникли люди. Почти наверняка прямохождение гоминидов было ранней (возникшей возможно более 5 млн лет назад) адаптацией к жизни на лишенных деревьев африканских лугах, где, покинув кроны безопасных лесов, можно было использовать больше ресурсов.

Африка не всегда была в том месте, где она находится сегодня. Из-за движения тектонических плит большую часть промежутка времени между 20 и 200 млн лет назад она провела в миграции вокруг южной части тропического пояса где-то в холодных и умеренных водах палеоокеана, наткнувшись в конце концов на Евразийский континент около 15 млн лет назад. Это произошло именно в то время, когда человекообразные обезьяны стали рассредоточиваться по всему миру в рамках первого «Африканского исхода». Те, кто пошел на восток, превратились в орангутанов и гиббонов — эти виды Эжен Дюбуа склонен был считать нашими предками. Эволюционными потомками оставшихся человекообразных обезьян стали гориллы, шимпанзе и анатомически современные люди (вероятно, 100 000–200 000 тыс. лет назад). С того времени Африка остается в том же географическом положении. Но как и на других континентах, ее климат в последние несколько сотен тысяч лет резко менялся.