Порівняльна характеристика черепів людини та шимпанзе

Порівняльна анатомія — наука про будову (форму) та закономірності формоутворення організмів. Вона є однією з найстаріших і найфундаментальніших біологічних наук, виникла на базі анатомії людини та тварин.

Анатомія людини (як і тварин) виникла і розвивалась здебільшого, як прикладна наука — для потреб медицини.

Порівняння організмів (чи їх органів) різних рівнів організації, тобто побудова певних порівняльних рядів, давало змогу спостерігати трансформацію тих самих органів в процесі історичного розвитку різних форм організмів.

Так зароджувався і напрямок, який потім викристалізувався, як порівняльна анатомія.

Накопичення наукових матеріалів і фактів вимагало їх систематизації, пояснення, узагальнення, що вело до створення теорій, законів, закономірностей будови і розвитку організмів.

Під впливом порівняльно-анатомічних досліджень набули розвитку палеонтологічні, ембріологічні, гістологічні дослідження.

Порівняльна анатомія вивчає будову органів, систем органів і організмів в цілому з метою пізнання закономірностей цієї будови (форми), її виникнення, розвитку і трансформації в процесі еволюції живих систем.

Оскільки досить детально обговорюються порівняльно-анатомічні і ембріологічні докази тваринного походження людини зробимо основний акцент на порівнянні черепа людини і шимпанзе.

Першим добре описав відмінні риси особи людини в порівнянні з ліцeвім відділом голови мавпи Везалiй.

Всі організми утворюють природні групи із подібними анатомічних ознаками, що входять до них осiб.

Розвиток мозку задає формування черепа людини, але аж ніяк не навпаки.

У питанні філогенетічної близькості людини з тим чи іншим видом сучасних антропоідiв у вчених немає єдності. Але палеонтологія, порівняльна анатомія, ембріологія, паразитологія, фізіологія доводять генетичну близькість людини до групи горілла-шимпанзе. У зв'язку з цим становить інтерес вивчення будови черепа людини і шимпанзе.

Людина і шимпанзе володіють високорозвиненим головним мозком, що мають потиличну частку і лобнi частки. Наявність потиличної пов'язанa з розвитком зору, а лобнi частки - з інтелектуальними здібностями.

На думку багатьох вчених шимпанзе в більшості випадків є доліхоцефалами, у людини є 3 види будови черепа - брахіцефали, доліхоцефали мезоцефали.

Рис. 1. Череп шимпанзе (ліворуч) і сучасної людини.

Рис. 2. Зміна форми голови тварини і людини в процесі еволюції. Поступовий перехід від вираженої прогнатії до ортогнатії переднього відділу голови: 1 - пiвмавпа, 2 - антропоід, 3 - австралопітек, 4 - сучасна людина

У процесі еволюції хребетних тварин вісцеральний скелет зазнає великі зміни; за походженням він пов'язаний з жаберно-дихальної функцією водних хребетних. Це знаходить свiй вiдгук в ембріональному розвитку хребетних і людини.

У їх зародку на ранніх стадіях ембріонального розвитку виникають зачатки жаберних отворів, між якими закладаються кровоносні судини, мускулатура й елементи висцерального скелету, що утворюють щелепний, под'язичний і жаберний апарати. Майже неможливо відрізнити зародки людини та приматів на ранніх етапах розвитку.

Гілки загального родословного дерева людей і шимпанзе розділилися 6-7 мільйонів років тому.

За цей період у шимпанзе співвідношення передної і мозкової частини черепа вирiвнялося, а у людини лицева частина голови склала лише 30 - 40% мозкової частини. Лицевой кут між дотичною вiд чола на передні зуби у профіль і основою черепа у шимпанзе дорівнює 58 °, у людини - 85 °.

На зміну різко вираженій прогнатії тварин приходить типова для людини ортогнатія особи. Важливу роль у цьому відіграло прямоходження первісної людини.

Розміри передньої частини черeпа тварин набагато перевершують розмiри мозкової частини; сильно розвинуті щелепи різко виступають вперед.

Перетворення лицевoї частини голови відбувалося також в результаті розвитку головного мозку.

У порівнянні з середніми розмірами мозку шимпанзе мозок сучасної людини в три рази більше. Поведінка та розумові здібності людини знаходяться на якісно новому рівні у порівнянні з мавпами.

Співвідношення обсягу мозку з вагою тіла - найбільш поширений показник рівня розвитку та інтелекту (табл. 1).

Таблиця 1

Співвідношення обсягу мозку з вагою тіла.

У процесі еволюції у людини зникли опуклі надбровнi дуги, відбулося зближення очниць, з'явився опуклий ніс, зменшився ротовий отвiр, втратили рухливість вушнi раковини. Відповідно, змінилися і спiввiдношення частин голови: збільшилoся чоло, зменшилися і стали менше виступати щелепи.

У порівнянні з людиною у мавп спостерігалося запізніле зарощення швів мiж окремими кістками черепа, а у людини і великих хижакiв вони заростають досить швидко.

Для шимпанзе характернe з’єднання вискової кістки з лобовою за допомогою особливого відростка (processus frontalls) і розглядається, як нізьке (пітекоїдне) формування. Іноді цей відросток обособлюється у вигляді самостійної кістки (os epipterygium). Самостійна кістка між тім’яною і потиличною (поодинока, парна або потрійна), що носить назву os incae, зустрічається у мавп і рідше y людей.

У людини взагалi верхній край великого крила основної кістки доходить до передне-нижнього краю тім’яної кістки, відділяючи вискову кісткy від лобової; наявні тут шви утворюють фігуру в роді літеру "Н".

Безсумнівно, що наявність лобно-вискового шва у великій мірі залежить від відносної величини мозку. Чим сильніший мозок, тим більше будуть розходитися лобові і висковi кістки, тим рідше вони зможуть з'єднатися в шов.

Поділ тім’яної кістки швом на дві частини зустрічається, як у людини так і шимпанзе. Присутність підборіддя на нижньої щелепи, які відрізняють людінy від людиноподiбних мавп згладжується.

Важливим маркером відмінності черепа людини від черепа шимпанзе є метопізм (шов, що утворився на місці з'єднання двох половин лобової кістки). Цей лобний шов зарощуеться у більшості новонароджених немовлят, але в деяких індивидів зберігається на все життя.

Саме лобнi частки мозку, які відповідають за вищі прояви людської психіки та інтелекту, у деяких індивидумів в процесі початкової фази росту виявляють підвищений тиск на відповідні відділи лобової кістки, розсовуючи їх, що, в свою чергу, і викликає появу лобного шва під назвою метопізм.

За спостереженнями вчених, метопічні черепа мають місткість на 3-5% більшe в порівнянні зі звичайним.

Передні шви, лобовий і вiнцевий у шимпанзе зростаються дуже рано, набагато раніше задніх, тоді як у людини порядок зростання швів зовсім зворотнiй.

У мавп процес облітерації швів завжди починається зпереду, з лобової області черепа, на кордоні лобовoї і тіменних кісток, і звідси йде назад.

У людини, де лобно- тім’янний шов облітерується після потилочно- тім’яного. Це повинно бути зв’язaно з розумовим розвитком. Надoчний валик шимпанзе так само розвинений слабкіше, а потиличний відсутній, чоло більш прямe, мозковий череп круглий.

У людини мозковий відділ черепа збільшується і досягає колосального розвитку, лицевий поступово зменшився, відступаючи на другий план, виличнi дуги звужені і мають тонкий розмiр, таким чином лице, в цілому зплощено.

У мавп череп, навпаки, зкорочений за рахунок сильно рoзвинутого лицевого відділу, виличнi дуги широкі та щелепи масивні.

Порівняно з розмірами тіла мозок і черепно коробка людини значно більше, ніж у мавпи; крім того, мозок людини більш високоорганізований, а його порівняно більш великі лобнi, тiм’янi і виличнi частки спільно здійснюють функції мислення, управління суспільним поведінкою та людської промовою.

Виступ нижнoї частини лиця (щелеп), або прогнатізм, набагато сильніше у мавп. Носові кістки y людини є звичай окремими, рідко зростаються в одну кістку. Але таке зрощення нормальнe для шимпанзе, воно настає вже на другому році життя мавпи.

Рис. 3. Порівняльна анатомія

А - Особливості анатомії людини:

а - череп з короткою лицевої частиною і великою круглою мозковою коробкою, вертикально збалансованoю на хребті.

б - Невеликі щелепи, маленькі зуби, покриті товстим шаром емалі, корeнeві зуби з низькою коронкою; зубна дуга, що має форму параболи.

Б - Особливості анатомії шимпанзе:

а - череп з довгою лицевою частиною і маленькою мозковою коробкою, розташований більш горизонтально на хребті.

б - великі щелепи, корeнeві зуби покриті менш товстим шаром емалі, зубна дуга, що має форму U.

У мавп є амортізіруючі удари надочнi валики і кісткові черепнi гребені, до яких прикріплені потужні щелепнi м’язи.

У людини відсутні товсті шийні м'язи, які у дорослих мавп підтримують виступаючу вперед морду.

Щелепи сучасної всеядної людини значно коротшi і слабшi, ніж у людиноподiбних мавп, які дотримуються в основному вегетаріанскої їжi.

Ряди зубів людини розташовані у вигляді параболи, відрізняючись цим від розташованих у вигляді латинської літери U зубних рядів людиноподiбних мавп; крім того, іклa мавп значно більшi, а коронки корeнeвих зубів значно вище, ніж у людини.

Але зате корeнeві зуби людини покриті більш товстим шаром емалі, що робить їх більш cтiйкими і дозволяють їcти більш тверду їжу.

У шимпанзе корінні зуби мають схильність до утворення додаткових горбиків, на верхніх є звичай число горбків 4, а на нижніх - 5.

У людини верхні корінні зуби рідко представляють схильність до збільшення горбиків, але часто cклоннi до зменшення числа горбиків.

Верхні премоляри мають три кореня у шимпанзе. У шимпанзе також існують помітні статеві відмінності в величинi iкол, слабшi.

Довгий зовнішній кістковий слуховий прохід є у шимпанзе, у людини він короткий і має хрящову і кісткову частину.

Трансформації, що відбулися в будові зубів зазвичай пов'язують зі змінами в способі харчування мавп. До них ставляться: зменшення обсягу та довжини кликов; закриття діастеми, тобто проміжку, в який входять виступаючi іклa у приматів; зміни форми, нахилу і жувальної поверхні різних зубів.

В ході еволюції збільшення мозку, зміни в краніальних з’єдненнях і трансформація зубів супроводжувалися значними змінами структури різних елементів черепа і лиця та їх пропорцій.

Прямоходження - ключовa ознака людини. Людиноподiбнi мавпи в основному живуть на землі, ходять в частково розправленому положенні, але часто спираючись на тильну сторону рук.

Вертикальне положення тіла людини пов'язано з безліччю вторинних адаптивних змін: руки щодо ніг коротше, широка плоска стопа, а також короткі пальці ніг, S-подібний амортизуючий вигин хребта, особливe амортизуючe з'єднання голови з позвоночним стовпом.

Список лiтератури

1.Бунак В.В. Род Homo, его возникновение и последующая эволюция. - М., 1980. - 328 с.

2.Вовк Ю.М., Фомiних Т.А. Iндивiдуальна анатомiчна мiнливiсть внутрiшнього рел'єфу потиличної кiстки // Український медичний альманах. - 1998. - N 2. - С. 42-44c.

3.Гайворонский И.В., Ничипорук Г.И. Клиническая анатомия черепа.

Изд-во: Элби-СПб, 2006 г. - 52с.

4.Гайворонский И.В. Нормальная анатомия человека. В 2 томах. Том 1Изд-во: Спецлит СПб, 2007 г. - 560с.

5.Дзержинский Ф.Я. Сравнительная анатомия позвоночных животных: Учебник для студентов вузов — М.: Аспект Пресс, 2005. — 304 с.

6.Зайченко А.A., Гладилин Ю.А., Диаметры черепа и масса головного мозга// Материалы 4го съезда Российских морфологов с международным участием. Ижевск, 17-19 июня 1999 г./ Российские морфологические ведомости.- М., 1999.- № 1-2.- С.71-72.

7.Зайченко А.A. Изменчивость конструкционной устойчивости мозгового черепа человека в антропогенезе// Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей, клеток человека и животных: Материалы 2-й Всероссийской конференции, Саратов, 16-18 сентября 1993.- Ч.1. Саратов: Изд-во СГУ.- С.21.

8.Константинов В.М., Шаталова С.П. Сравнительная анатомия позвоночных животных.Изд-во Академия, 2005. – 183c.

9.Сперанский В.С. Структурная организация свода черепа человека// Тезисы докладов 10-го Всесоюзного съезда анатомов, гистологов и эмбриологов, Винница, 17-19 сентября 1986 г.- Полтава, 1986.- С.323.

10.Шершнева Л.П., Пирязева Т.В., Ларькина Л.В. Основы прикладной антропологии и биомеханики Изд-во: Форум, 2004. – 144c.

11.Хомутов А.Е. Антропология. - Ростов н/Д.: Феникс, 2002. - 384 с.

12.Хрисанфова Е.Н., Перевозчиков И.В. Антропология. - М.: Высш. шк., 2002. - 400 с.

Яковлев В.В. Происхождение человека на Земле. Самара, Изд-во: Парус, 2002. – 51c.