Подбородок оказался лишь побочным эффектом эволюции

Новое исследование предполагает, что человеческий подбородок может быть одним из эволюционных «попутчиков» — этим термином биологи обозначают признаки, возникшие в результате других изменений, а не являющиеся итогом прямой адаптации.

На протяжении десятилетий ученые предполагали, что человеческий подбородок должен выполнять какую-то адаптивную функцию. Ни у одного другого примата не развилась выступающая вперед нижняя челюсть, которая является отличительной чертой Homo sapiens. Эта анатомическая особенность сделала подбородок одной из самых отличительных частей лица у нашего вида и в то же время он был эволюционной загадкой.

На сегодняшний день исследователи предложили ряд функциональных объяснений его существования: от укрепления челюсти для защиты от жевательной нагрузки до поддержки мышц во время разговора или даже сигнализации о качестве партнера. Но вместо того, чтобы предполагать, что подбородок был сформирован естественным отбором для выполнения определенной роли, группа биологов проверила другую теорию: что, если сам подбородок никогда и не был объектом отбора?

Для исследования группа проанализировала измерения 532 черепов и нижних челюстей 15 таксонов гоминидов, сравнивая закономерности морфологических изменений вдоль ветви, ведущей от последнего общего предка человека и шимпанзе к современному человеку. Используя количественный генетический подход, исследователи проверили, эволюционировали ли связанные с подбородком признаки быстрее или медленнее, чем ожидалось при нейтральном генетическом дрейфе, и действовал ли обнаруженный отбор непосредственно на подбородок или косвенно через изменения в других частях черепа.

В ходе исследования были обнаружены свидетельства активного формирования черепа и нижней челюсти в результате естественного отбора. Признаки, связанные с меньшими размерами лица, уменьшенным количеством передних зубов, расширением задней части нижней челюсти и изменением угла у основания черепа, развивались быстрее, чем можно было бы ожидать в рамках нейтральной модели генетического дрейфа.

Чтобы определить, следовал ли подбородок той же закономерности, исследователи изучили его отдельно от остальной части черепа. Когда они проанализировали девять конкретных измерений, напрямую связанных с формой и выступанием подбородка, результаты показали другую картину. Только три из них продемонстрировали закономерности, соответствующие прямому отбору. Остальные признаки не показали явных признаков прямого отбора и вместо этого изменялись косвенно, вероятно, в ответ на селективное давление, действующее в других частях черепа.

Наиболее явные признаки прямого отбора проявились не в самом подбородке, а в более масштабных изменениях черепа и челюсти. За миллионы лет нижняя часть лица уменьшилась в размерах и стала менее выступающей, в то время как черепная коробка расширилась. По мере того, как эти изменения меняли форму черепа, геометрия нижней челюсти соответственно менялась. Рост костей у основания нижней челюсти в сочетании с уменьшением выступающей вперед области, несущей зубы, постепенно привел к появлению той выпуклости, которую мы сегодня называем подбородком.

Иными словами, подбородок мог быть не движущей силой изменений, а их пассивным элементом. Этот вывод противоречит известному эволюционному инстинкту: если какой-либо признак выделяется, значит, он был отобран напрямую.

Авторы исследования, вышедшего в журнале PLOS One, считают, что подбородок является побочным продуктом, а не адаптацией. Результаты исследования  подчеркивают важную роль интеграции признаков, то есть идеи о том, что анатомические особенности развиваются как взаимосвязанные системы. Когда отбор изменяет одну область, другие структуры могут изменяться в ответ, поскольку они связаны между собой на уровне развития и генетики.

Однако это не означает, что подбородок лишен функциональности. Современные исследования показали, что он обеспечивает структурное укрепление передней части нижней челюсти и может даже способствовать распределению мышечных усилий, возникающих во время жевания и речи. Но эти функциональные преимущества, вероятно, стали следствием более масштабной перестройки черепа.

Подбородок мог возникнуть не для какой-то конкретной цели, а как структурное следствие эволюционных изменений, которые уменьшили размеры наших лиц и увеличили размер мозга. В эволюционной биологии отличительные черты не обязательно означают, что они были отобраны напрямую. Иногда, когда естественный отбор изменяет форму одной части черепа, другие черты появляются потому, что структура изменилась.

Следующие шаги авторов исследования подразумевают расширение текущего анализа на ископаемые образцы гомининов, чтобы лучше понять, когда впервые начали формироваться эти изменения лица и челюсти. Применив ту же методологию к ископаемому материалу, ученые надеются уточнить, когда появился современный подбородок и как он развивался параллельно с более широкой перестройкой черепа.