Во время ходьбы человек расходует больше усилий на поддержание тела (АВ), чем на его перемещение вперед (AD). Сумму этих двух сил можно изобразить вектором АС (косая линия). Истинная скорость человека пропорциональна горизонтальной проекции этого вектора (АЕ). Во время бега человек наклоняется вперед и начинает быстрее работать ногами. Теперь на поддержание вертикального положения тела расходуется меньшая доля усилий и соответственно большая доля тратится на поступательное движение. Результирующий вектор сильнее наклоняется в направлении движения, и расстояние АЕ, т. е. скорость, увеличивается.

На примере гепарда можно показать, что при малых затратах энергии на движение, направленное вверх, и больших затратах на движение вперед скорость резко возрастает, в данном случае до 110 км/ч. Галапагосская черепаха, напротив, расходует почти всю энергию на поддержание огромного панциря. Ее максимальная скорость не превышает полутора километров в час.

Четвероногое животное не знает этой трудности. Его тело настолько наклонено вперед, что располагается параллельно земле. Большая часть энергии, доставляемой задними ногами, идет на поступательное движение, и лишь незначительную часть ее приходится гасить с помощью передних ног, чтобы поддерживать тело над землей. Передние ноги уже находятся впереди и готовы взять на себя функцию опоры во время кратковременного приземления животного, пока задние конечности поджимаются для очередного толчка. Среди четвероногих наиболее приспособленная «машина для бега» — это гепард. У него длинные ноги и длинный, очень гибкий позвоночник. Когда животное начинает свой прыжок, спина у него согнута. Одновременно с мощным толчком выпрямляющихся задних лап разгибается позвоночник, и гепард летит как стрела, выпущенная из лука, на шесть и более метров, теряя во время приземления на передние лапы лишь незначительную часть своей кинетической энергии.

— Но какое это имеет отношение к прямохождению? — спросили Лавджоя. — Вы объяснили нам, почему четвероногие бегают быстрее, чем двуногие. Но почему тогда некоторые из них перешли к «худшему» способу?

— Чтобы ответить на этот вопрос, — сказал Лавджой, — нужно вспомнить, что наши предки жили на деревьях, а потом спросить себя, чем они там занимались.

Самые древние прародители приматов, продолжал он, не были древесными жителями. Эти небольшие насекомоядные четвероногие, по размерам и форме тела напоминавшие белку, жили и охотились на земле. По мере развития мощного пояса тропических лиственных лесов, где нашли себе приют всевозможные древесные насекомые, не говоря уже о более крупных животных — небольших лягушках, ящерицах, змеях, — некоторые из мелких наземных хищников вслед за потенциальной добычей сами стали взбираться на деревья. С течением времени полог леса был заселен множеством хищных зверьков с когтистыми лапками. Они проводили наверху всю свою жизнь.

Одно дело ловить мелкую добычу на земле и совсем другое — на деревьях. Если некоторые жуки и все гусеницы передвигаются так медленно, что их можно собирать и поедать почти как ягоды, то ящерицы весьма проворны и легко ускользают от преследования. Не схватишь жертву при первом же прыжке — и она скроется на нижней стороне ветки и убежит прочь. Нападающий должен быть способен прыгнуть на добычу с некоторого расстояния, удержать ее и при этом (ведь все происходит в трехмерном пространстве!) не свалиться вниз. Короче говоря, мелкие хищники, чтобы успешно охотиться на деревьях, должны были уметь прыгать, хватать и цепляться. У самых ранних предков приматов, которые, как полагают, напоминали насекомоядных азиатских тупай, в связи с охотой на более крупную добычу вроде древесных лягушек или ящериц на передних конечностях начали, видимо, развиваться более длинные и более цепкие пальцы. Вместо когтей на верхней стороне пальцев появились плоские ногти, и сами пальцы стали походить на человеческие. Постепенно формировалась характерная для приматов «рука».

Ее владелец был уже не столько бегуном, как раньше, сколько прыгуном и гимнастом. В обмен на развившиеся хватательные способности он отчасти утратил ту ловкость, с которой его предки бегали по ветвям деревьев. Ни долгопят, ни галаго, если взять двух самых мелких приматов, и поныне лазающих по деревьям в тропических лесах, не сравнится в скорости передвижения с белкой. Животное, обладающее когтями, в этом отношении имеет преимущество перед тем, у которого развиты кисть и пальцы. Белка может бегать вверх и вниз по стволам любых деревьев, а приматы — нет. Маленькие цепкорукие создания живут наверху, а на землю спускаются лишь тогда, когда нужно перейти с одного дерева на другое. Крупные приматы, такие как шимпанзе, регулярно слезают вниз. Деревья средней величины они осваивают без труда, но могучие гиганты, стволы которых они не могут обхватить, для них недоступны. Чтобы карабкаться по большому дереву, нужно иметь когти.

Все это позволяет понять, почему у белок не развивались кисти и пальцы. Лазание и бег всегда были для них важнее, чем хватание. Эти животные питаются орехами, сосновыми шишками, семенами — неподвижными предметами, которые можно не спеша сорвать и на досуге грызть. Приматы же, напротив, сумели приспособиться к древесному образу жизни и одновременно сохранить свои хищнические наклонности.

Развитие руки приматов сопровождалось другими адаптациями. Для того чтобы успешно прыгать и хватать добычу, нужно хорошо оценивать расстояние. Без этого животное в лучшем случае останется голодным, а в худшем — не попадет на ветку и свалится на землю. Для точной оценки расстояния у приматов развивается бинокулярное зрение, при котором оба глаза центрируются на предмете, обеспечивая восприятие глубины. В этом случае глаза должны располагаться на передней стороне черепа, а не смотреть в стороны, как у белки. Аппарат бинокулярного зрения возникает у предков приматов. Их череп приобретает округлую форму, что соответствует новому положению глаз. В связи с этим емкость черепа возрастает и создается потенциальная возможность для развития более крупного мозга. В то же время челюсти становятся короче. С формированием кисти зубы перестают быть главным органом охоты и сбора пищи, и их становится меньше. Современные низшие и человекообразные обезьяны, так же как и люди, имеют по шестнадцать зубов в каждой челюсти. У их предков это число достигало двадцати двух.

Надежно защищенные от наземных хищников, ранние приматы чрезвычайно успешно освоили древесную среду обитания. Многие из них сделались более крупными и стали все больше специализироваться, приспосабливаясь к той или иной экологической нише. Одни начали питаться главным образом плодами и ягодами, другие — исключительно листьями. У них выработались разные способы передвижения по ветвям деревьев. Некоторые мелкие формы, такие как долгопяты и галаго, совсем отказавшись от бега, продолжали прыгать и цепляться за ветки; для них характерны короткие передние и длинные задние конечности. Одна обширная группа, уже обладавшая типичной для приматов кистью и даже стопой с уплощенной подошвой и цепкими пальцами, сохранила четвероногий способ локомоции. Это были низшие обезьяны. Они предпочитали ходить по ветвям, а не висеть на них или, раскачиваясь, перебрасываться с ветки на ветку. У них был довольно длинный позвоночник, и они сохранили способность к бегу, так как многие из них спускались на землю и должны были быстро передвигаться по ней, чтобы в случае опасности добежать до ближайшего дерева. Четвероногий способ локомоции отличает низших обезьян от человекообразных (антропоидов).