На моем письменном столе лежат четыре анатомических экспоната. Один из них – это таз женщины, которая умерла не так давно. Другой – гипсовый слепок таза шимпанзе. В третьем случае гипсовый слепок сделан с таза мартышки, которая была одним из моих подопытных животных и умерла в ходе исследования, а теперь продолжает жить в моем кабинете, помогая разобраться в анатомии скелета низших обезьян. Четвертый же экспонат – это слепок таза Люси, женской особи австралопитека, которая умерла почти четыре миллиона лет назад. Если поставить их в ряд, то становится очевидным существующее между ним сходство. Миниатюрный таз Люси больше походит на кости ее далекой родственницы-человека, а кости шимпанзе и мартышки сформированы по своему отдельному, типичному для двух этих семейств шаблону. Различие между ними сильнее всего видно в двух особенностях костей таза. Во-первых, подвздошные кости («крылья», образующие основную часть таза) у передвигающихся на четырех конечностях низших приматов и у передвигающихся на задних конечностях с опорой на костяшки пальцев человекообразных – удлиненные, тогда как у гоминидов – Люси и нашей современницы – они короткие и широкие. Такие короткие и широкие подвздошные кости предназначены для того, чтобы поддерживать вес внутренних органов существа, которое всю свою жизнь проводит в вертикальном положении, стоя. Нужны они и для того, чтобы оставлять достаточно места для крепления мускулатуры, которая поддерживает тело в вертикальном положении и помогает ему сохранять это положение и равновесие при ходьбе. Во-вторых, кости таза у двух этих групп имеют разную форму. Если взять их в руки и заглянуть в них сверху, становится видно, что родовой канал у человекообразных и низших приматов имеет форму вытянутого по вертикали овала. А у двух гоминидов это отверстие сжато по вертикали и растянуто по горизонтали – овал повернут набок[9]. Причиной такого различия послужило то, что у двуногих приматов расстояние от поясницы до тазобедренного сустава стало короче. Как следствие, мышцы, ведущие от безымянных костей таза к ногам, стали крепиться к такому более широкому и плоскому тазу иначе: увеличилась большая ягодичная мышца (лат. gluteus maximus), которая стабилизирует положение ноги при ходьбе, отчего боковые мышцы, обеспечивающие равновесие туловища, стали эффективнее крепиться к бедренным костям. Это, в свою очередь, сделало возможным прямохождение, не давая при этом корпусу заваливаться, как это происходит с животными, привыкшими передвигаться на четырех конечностях, когда они пытаются слишком долго удержаться в вертикальном положении[10]. Сказалось это и на внутренней геометрии костей таза нашей современницы и Люси. Из-за смещения центра тяжести кости крестцового и поясничного отделов позвоночника, чтобы помочь поддерживать внутренние органы, сделались шире и толще и более вдавленными в полость таза. Вот как вышло, что, когда предки людей начали ходить на двух ногах, прямо посреди отверстия, через которое, по идее, должен был беспрепятственно проходить младенец, появилась крестцовая впадина. Выступ этот опасно сближался с лобковой костью передней части таза и означал, что в процессе родов младенцам по дороге наружу придется делать небольшой крюк.
Строение костей таза у современного человека и у всех его прародителей из числа прямоходящих радикально отличается от строения таза у тех его предков, что передвигались на четырех конечностях или с опорой на костяшки пальцев. Причины, подтолкнувшие наших предков к прямохождению, доподлинно неизвестны. На этот счет выдвигалось множество теорий, многие из которых были опровергнуты. Наиболее распространенная – это что люди стали ходить вертикально, чтобы переносить в руках предметы. Но хотя прямохождение действительно освобождает руки, непохоже, чтобы даруемая им способность переносить предметы (а возможно, и детей) была настолько эволюционно значимой потребностью. Наверняка должна была существовать более насущная необходимость, обусловившая такое кардинальное изменение скелета и мускулатуры. Вероятнее то, что прямохождение стало для наших предков реакцией на изменившиеся условия окружающего мира или предоставившиеся им новые возможности по добыче ресурсов. Бипедализм мог оказаться наиболее эффективным способом передвижения между участками редеющих лесов; способность спуститься с деревьев и перейти из одного островка леса в другой могла быть стратегией поведения, выделившей наших предков на фоне конкурировавших с ними за пищу высших приматов[11]. В любом случае, Люси, ее товарки, а также все древние люди после нее передвигались по лесам и африканским саваннам, расхаживая на двух нижних конечностях.
Узкое место
Как отразились все эти перемены в строении таза на рождающихся гоминидах и самом процессе родов? Поначалу почти никак. Во-первых, детеныши австралопитеков были меньше наших детей, просто оттого что и сами они были меньше нас; Люси, например, ростом была всего 105 см. Что еще важнее, у них были очень маленькие головы. Объем мозга взрослой особи австралопитека афарского был около 400 см3, примерно как мозг шимпанзе (грубо говоря, размером с грейпфрут). Детеныши австралопитеков, по подсчетам ученых, при рождении весили около 1600 граммов, а объем мозга имели 143 кубических сантиметра[12]. Пройти через родовые пути для них скорее всего не представляло особой трудности. Однако на один компромисс им все-таки пришлось пойти.
У обезьян таз сжат с боков, что соответствует форме головки младенца; а крестец – широкая кость, соединяющая две половины таза, – не выгнут внутрь, как у людей. В результате детеныши обезьян, как правило, проходят в родовые пути лицом вверх. Но у австралопитеков таз был ýже и ниже и имел крестец, вдавленный в ту полость, через которую должны были проходить младенцы. Поэтому их детям приходилось выходить на свет по иной траектории, ближе к тому, как это происходит у современных младенцев[13]. Им нужно было входить в родовые пути под углом и подстраивать положение своего тельца под изгибы полости таза, сохраняя ориентацию либо слегка поворачиваясь и выходя лицом вниз[14]. Процесс этот мог протекать так же быстро, как и у низших приматов, но малышам австралопитеков приходилось покрутиться[15].
Проблемы с родами стали возникать намного позже, когда Люси и ее коллеги уже вымерли, а у их потомков неожиданно резко увеличился объем мозга. Примерно полтора миллиона лет назад мозг взрослого гоминида увеличился с 400 см3, как у австралопитека, до 750 см3. Обладателем такого более крупного мозга был вид под названием Homo habilis, первый представитель нашего биологического рода. Иными словами, мозг у наших предков увеличился в объеме почти вдвое. Спустя еще всего какой-то миллион лет мозг гоминида снова увеличился вдвое, пока не достиг современного среднего объема в 1200 кубических сантиметров[16]. С точки зрения эволюции все это – довольно резкие изменения.
Как же сказалось такое увеличение объема мозга младенца на процессе родов? Кости таза, приспособившись к прямохождению, в своем строении на протяжении трех миллионов лет оставались практически неизменными. Очевидно, что значительно прибавившая в размере голова уже не могла с легкостью проскользнуть через родовой канал таза, приспособленного к эффективному перемещению на двух ногах и рождению младенцев с небольшим мозгом. Проблема в самой конструкции: таз задумывался как место крепления необходимой для хождения на двух ногах мускулатуры – чем шире, тем лучше, лишь бы это не начинало мешать женщине ходить. Модифицировать его под нужды большеголовых младенцев невозможно. Так что на компромисс должны были пойти сами младенцы, что они и сделали. Во-первых, природа ограничила максимальный объем головного мозга при родах. У людей, как и всех других приматов, дети рождаются с мозгом, вес которого составляет примерно 12 % веса тела. Пусть на роду нам и написан более высокий коэффициент энцефализации (то есть соотношения размеров мозга и тела), чем у других приматов, рождаемся мы с тем же относительным объемом мозга, что и у обезьян[17]. Это компенсируется крайне быстрыми темпами роста мозга после рождения. Во-вторых, кости черепа у нас срастаются только после рождения, так что, когда младенец протискивается через родовые пути, его головка может изрядно сжиматься и менять форму. «Роднички», то есть неокостеневшие участки черепа младенца, – это места соединения различных его костей. Часто через тонкие мембраны соединительной ткани мозга можно видеть, как пульсируют его кровеносные сосуды. Обезьяны рождаются с почти полностью заросшими родничками, но у людей они остаются широкими и подвижными. То, что при рождении головка человеческого младенца из-за этого имеет вытянутую форму, – всего лишь задуманный природой способ протиснуть малыша в родовые пути, не повредив ткани головного мозга.
