Изменение формы лобных пазух помогает узнать больше о том, как эволюционировали современные люди и наши древние родственники.

Международная группа исследователей под руководством Антуана Бальзо из Национального музея естественной истории обнаружила, что небольшие полости, расположенные чуть выше носа, связаны с размером лобной доли.

Эта часть мозга отвечает за процессы, которые делают нас уникальными людьми, такие как речь, эмоции и планирование, а синусы теперь предоставляют ученым еще один способ сделать вывод о развитии этой части мозга.

Лобные пазухи также предлагают новый способ исследования взаимоотношений между различными видами древних гомининов, при этом исследование обеспечивает дополнительную поддержку принадлежности Homo naledi к нашему роду, несмотря на наличие некоторых дочеловеческих характеристик.

Профессор Крис Стрингер, эксперт по эволюции человека из Музея, который является соавтором статьи, говорит: "Пазухи носа - интересные морфологические особенности окаменелостей, но ими пренебрегали. Во многих статьях, описывающих новые виды, они не упоминаются, и часто они лишь случайно иллюстрируются по отношению к остальным экземплярам."

"Это привело к тому, что имеющиеся данные оказались очень разрозненными. Чтобы попытаться исправить это, в этой статье была собрана самая большая подборка данных о пазухах окаменелостей, когда-либо собранных из множества различных источников. Это показывает, что внутри нашего рода, Homo, пазухи могут быть использованы для выяснения отношений между различными видами".

Соавтор исследования доктор Лаура Бак, ранее работавшая в музее, а ныне в Ливерпульском университете Джона Мурса, добавляет: "У ранних гоминидов и нечеловеческих обезьян размер и форма лобных пазух напрямую связаны с объемом пространства, доступного для их роста".

"Постепенное изменение, которое мы наблюдаем между этими видами и более поздними гомининами, включая нас самих, предполагает сдвиг в организации и развитии черепа. Возможно, имеет значение, что это происходит в тот же момент, когда мы начинаем наблюдать существенное расширение мозга у этих таксонов".

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Что такое синусы?

Пазухи - это заполненные воздухом пространства внутри костей черепа, выстланные слизистой оболочкой. У людей есть четыре типа пазух: верхнечелюстные пазухи под глазами, решетчатые пазухи между глазами и носом, клиновидные пазухи снаружи глаз и лобные пазухи.

Хотя о них известно уже много веков, неясно, какова их роль. Предположения о том, что они вырабатывают слизь и оксид азота для защиты от инфекции или обеспечивают защиту нервной системы от теплового и ударного воздействия, могут помочь объяснить их нынешнюю функцию, но не обязательно, почему они эволюционировали.

Некоторые исследователи даже предположили, что пазухи являются примером эволюционной спандрели, структуры, которая развилась как побочный продукт чего-то другого и не играет никакой первоначальной роли. Дальнейшая адаптация может придать ему функцию позже в эволюционном времени.

Исследования на других животных, таких как крупный рогатый скот и приматы, показали, что носовые пазухи могут отличаться у разных видов, что вызвало интерес к вопросу о том, могут ли носовые пазухи также быть полезными для различения видов древних людей.

Точный путь эволюции человека до сих пор является предметом жарких споров, и существует множество конкурирующих теорий о том, как возник наш вид и сколько у нас близких родственников. Изучение пазух носа древних видов могло бы помочь решить эту проблему.

Особый интерес представляют верхнечелюстные и лобные пазухи, поскольку у приматов они встречаются только у людей и наших ближайших родственников, шимпанзе и горилл.

В этом новом исследовании были изучены 94 ископаемых гоминина из более чем 20 видов, чтобы лучше понять вариации лобной пазухи и то, что это говорит об эволюции человека.

Как можно использовать синусы для изучения эволюции человека?

Исследователи использовали компьютерную томографию образцов для создания 3D-моделей лобных пазух, что позволило им реконструировать структуры в цифровом виде. Затем эти модели были использованы для проведения измерений, которые можно было сравнить между различными видами.

В то время как размер пазухи не мог отличить ранние виды гомининов, такие как австралопитеки, он мог отделить более поздние виды Homo за последние два миллиона лет.

Исследование показало, что такие виды, как Homo erectus, Homo neanderthalensis и Homo sapiens, имеют различные диапазоны размеров пазух, что, по мнению исследователей, может быть связано с эволюционными ограничениями, вызванными развитием таких характеристик, как более крупный мозг.

Эта связь также наблюдалась у гомининов среднего плейстоцена (770 000-120 000 лет назад), чья идентичность в настоящее время неясна, в том числе у образцов, связанных со спорным видом Homo rhodesiensis.

"Три черепа, которые, как я полагаю, представляют Homo rhodesiensis, сильно отличаются от других", - говорит Крис. "Их пазухи намного больше, чем у их родственников, и мы не знаем почему. Это может означать, что они представляют собой специализированную группу.

"У них очень большие надбровные дуги, которые, как предполагалось, играют роль в социальной сигнализации, а большие пазухи уменьшили бы их вес".

Между тем, носовые пазухи Homo naledi, чья смесь нечеловеческих и человеческих характеристик была источником путаницы для ученых, были похожи на пазухи Homo erectus. Это подтверждает человеческий статус H. naledi и добавляет дополнительную информацию, которая может быть использована для расшифровки его эволюционного прошлого.

Исследование также раскрывает новую информацию о нашей собственной эволюции, показывая связи между этими пазухами и размером лобной доли начиная с Homo erectus. Размер пазух носа согласуется с развитием короткого удлинения одной из долей мозга относительно другой, что является особенностью, присущей большинству людей сегодня и может быть связано с доминирующей рукой.

Исследователи надеются, что будущие исследования древних человеческих окаменелостей позволят измерить носовые пазухи, чтобы лучше понять развитие этой особенности и потенциально предложить новое понимание того, как появился наш вид и его близкие родственники.

"После прочтения этой статьи мы надеемся, что больше исследователей оценят важность синусов и начнут использовать их при описании или повторном описании вида", - говорит Крис. "По мере того, как будет доступно больше данных, это поможет нам лучше понять нашу эволюцию и роль, которую играют пазухи носа".