Неандертальцев погубил недостаток рыбы

Выяснить, что ели животные, населявшие планету много тысяч лет назад, в том числе и древние гоминиды, можно с помощью изотопного анализа ископаемых остатков. Таким способом ученые сравнили диету неандертальцев и раннего современного человека (Homo sapiеns). Результаты показали, что современный человек, даже живший одновременно с неандертальцами, питался намного более разнообразно.

Диета записана в углероде и азоте

Ученые сравнивали соотношение стабильных изотопов углерода и азота в коллагене из костей ископаемых остатков. Данные изотопного анализа представляют разницу соотношения тяжелых и легких изотопов между интересующим объектом и стандартным природным образцом. Она выражается в промилле (‰) -- одна тысячная доля. В случае углерода измеряют соотношение изотопа ¹³C к наиболее распространенному изотопу ¹²C. За природный стандарт принято соотношение изотопов в белемнитах из Южной Каролины. Для азота измеряют соотношение изотопов ¹⁵N к ¹⁴N. За стандарт принято их соотношение в атмосферном воздухе.

По изотопному анализу углерода и азота можно судить об источниках белка в рационе. Количество изотопа ¹³C указывает на долю рыбы и морепродуктов в белковой пище. У рыбоядных животных она ниже стандарта на 12‰, а у питающихся наземной фауной – на 20‰. Правда, есть различия в зависимости от географического региона, но в целом доля ¹³C в океанской углекислоте выше, чем в атмосферном воздухе примерно на 7-8‰.

Соотношение изотопов азота различно у травоядных и хищных животных. Тут действует такое правило: в тканях животного доля ¹⁵N на 3-5‰ выше, чем в тканях животного либо растения, которое служило ему пищей. То есть, оно увеличивается на 3-5‰ с каждой следующей ступенью пищевой цепи. У хищников доля ¹⁵N выше, чем у травоядных, а у всеядных, к которым относится и человек, этот показатель колеблется в зависимости от рациона. Доля ¹⁵N увеличивается при употреблении в пищу морских и пресноводных организмов. Кроме всего прочего, соотношение изотопов азота также варьируется в зависимости от географического региона, поскольку зависит от температуры и влажности.

Майкл Ричардс (Michael P. Richards) и Эрик Тринкаус (Erik Trinkaus) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка (Max Planck-Institute for Evolutionary Anthropology) в Лейпциге и Вашингтонского университета (Washington University) в Сент-Луисе провели изотопный анализ 13 образцов коллагена из костей неандертальцев. Наиболее древние ископаемые остатки достигали возраста от 130 до 80 тысяч лет. Но большинство образцов было моложе, а некоторые относились к поздним неандертальцам, жившим 35-40 тысяч лет назад, которые пересеклись по времени с современным человеком. 14 образцов Homo sapiеns относились к эпохе верхнего палеолита – около 35 тысяч лет назад, и один принадлежал к самым древним современным людям – около 40 тысяч лет назад. Все ископаемые образцы ученые брали только с территории Европы.

Пищевое разнообразие ведет к прогрессу

Уровень ¹³C во всех образцах неандертальцев оказался ниже -19‰ по сравнению со стандартом. Это однозначно указывает на то, что белок они получали из мяса наземных животных. Судя по всему, неандертальцы совсем или почти совсем не употребляли в пищу рыбу и морепродукты, даже те из них, которые жили недалеко от побережья. Ведь в морепродуктах доля ¹³C составляет -12‰ и выше. Доля ¹³C  в костях современного человека оказалась выше, чем в костях неандертальцев: от -19,5‰ до -17‰. Такие показатели говорят о более разнообразном рационе: какую-то его часть составлял белок морских организмов.

По соотношению изотопов азота в коллагене костей неандертальцы походили на хищных млекопитающих, живших с ними в одно и то же время: волка, гиену. Так что питались они, видимо, исключительно мясом. А основными объектами их охоты становились крупные травоядные животные, в основном копытные.

В остатках Homo sapiеns соотношение изотопов азота довольно сильно варьировалось. Очевидно, эти различия определялись разными местами обитания и разнообразием источников пищи. Представители Homo sapiеns также охотились на крупных травоядных млекопитающих, но весомую часть в их рационе составляла рыба и другие водные животные, морские и пресноводные.

Кроме того, как установили ученые, в отличие от неандертальцев, которые, судя по изотопному анализу, за сто тысяч лет практически не изменили образ питания, современный человек совершенствовал свои пищевые навыки и менял их в зависимости от места. По сравнению с самым древним 40-тысячелетним экземпляром более поздние люди стали питаться более разнообразно.

По мнению авторов работы, пластичное пищевое поведение современного человека наряду с другими факторами позволило ему выйти из африканской колыбели в Европу и одержать эволюционную победу.

Статья будет опубликована в журнале PNAS.