任何青少年的父母都知道,人类需要很长时间才能长大:我们成年所需的时间大约是黑猩猩的两倍。人类学家的理论是,我们漫长的童年和青春期使我们的大脑相对更大,或者学习帮助我们生存和繁殖的技能。现在,一项对古代青年牙齿的研究表明,至少180万年前出现了一种缓慢的生长模式,比之前任何牙齿发育延迟的证据都早50万年。
研究人员使用最先进的X射线成像方法来计算人类属成员智人的磨牙生长线,智人生活在177万年前的格鲁吉亚的德马尼西(Dmanisi )。研究人员今天在《Nature》杂志上报告说,尽管这些年轻人的发育速度比现在的儿童快得多,但在生命的头5年里,他们的磨牙发育速度和现代人一样慢。这一发现是在一个大脑不比黑猩猩大的群体中发现的,它可能为人类为何进化出如此长的童年提供线索。
“古人类学的一个主要问题是了解这种缓慢发展的模式是什么时候在[我们的]人属中进化出来的,”罗马萨皮恩扎大学的生物考古学家Alessia Nava说,他没有参与这项研究。“现在,我们有了一个重要的提示。”
另一些人则警告说,尽管这个年轻人的牙齿生长缓慢,但其他个体,包括我们的直系祖先,可能发育得更快。
自20世纪30年代以来,研究人员就知道人类比其他类人猿更不成熟。一些人认为,我们的祖先进化得缓慢,是为了有更多的时间和精力来建造更大的大脑,或者是为了在有孩子之前学会如何适应复杂的社会互动和环境。为了确定这种缓慢的生长模式是何时出现的,研究人员经常求助于牙齿,尤其是恒磨牙,因为它们在化石记录中一直存在,并且包含像树木年轮一样的生长线。更重要的是,人类和其他灵长类动物的牙齿生长速度与大脑和身体的发育有关。
最早的人类祖先成长得很快,就像猿类一样:240万年前生活在今天埃塞俄比亚迪基卡的阿法种南方古猿(Australopithecus afarensis,与著名的骷髅露西是同一物种)的牙齿发育速度与黑猩猩相同。但到了120万年前,来自西班牙的智人祖先表现出了发育较慢的迹象,比类人猿长,但比我们的物种——智人短。
这个德马尼西青年于2001年被发现,他有一个头骨、下颚和许多保存完好的牙齿。z里奇大学的古人类学家Christoph Zollikofer和Marcia Ponce de León以及欧洲同步辐射设备的古生物学家Paul Tafforeau利用同步加速器的能量获得了化石牙齿生长线的高分辨率X射线图像。这些纹路是由牙本质层层累积而成的,现代人大约每8天就会形成一次。在德马尼西的个体中,研究人员计算了这些线条,并得出结论,这名年轻人死时大约11.4岁。
然后,研究人员使用由疾病或不良饮食引起的深色应力线来对齐所有正在生长的牙齿。通过匹配所有牙齿的压力事件,他们可以看到不同的牙齿是如何形成和爆发的。然后,他们制作了一个虚拟视频,每隔6个月,这个古老的孩子的牙齿是如何生长的。“你可以看到每颗牙齿在个体的一生中是如何发育的,”Ponce de León说。
最后,研究人员将德马尼西人的牙齿生长轨迹与人类、黑猩猩和其他猿类的牙齿生长轨迹进行了比较。在德马尼西猩猩生命的前5年里,它的臼齿发育缓慢,因此它的乳牙更长,发育得更像现代人类,而不是黑猩猩。从6岁到11岁,它的牙齿发育和长出得更快,就像黑猩猩的牙齿一样。总的来说,年轻人比现代人成熟得更快,但早期的增长放缓是这种模式已知的最古老的例子,可能是我们自己发育迟缓的第一步。
Ponce de León说,德马尼西的孩子可能在断奶后很长一段时间都依赖成年人的食物和照顾。先前的研究结果表明,德马尼西成年人使用石器,屠宰肉类,并照顾没有牙齿的老人,这表明他们既照顾年轻人也照顾老年人。
这些祖先的大脑只比黑猩猩大一些。作者认为,我们祖先的牙齿发育在大脑发育之前就放缓了,这可能是因为工具的使用、吃肉和社会结构的变化使得儿童对成年人的依赖时间更长。
俄亥俄州立大学的古人类学家Debbie Guatelli-Steinberg说,这些发现“非常令人兴奋”:“对我来说,最大的收获是,我们在大脑体积大幅增加之前就开始看到这种放缓。”这表明,甚至在人类大脑发育之前,人类可能已经进化出了漫长的儿童时期,以便进行社会学习。
然而,西班牙国家人类进化研究中心的古人类学家Leslea Hlusko说,即使这个特殊的年轻人在童年早期成长缓慢,它的物种也可能不会,因为灵长类动物个体之间的生长速度有所不同,甚至可能在个体的一生中有所不同。她希望看到更多关于类人猿和人类个体牙齿生长在其一生中如何变化的数据。
其他研究人员警告说,目前还不清楚德马尼西人口是否与今天生活的人有直接联系。谢菲尔德大学的古人类学家Kevin Kuykendall说:“这似乎是这个人牙齿发育某些方面的放缓。但我认为,我们目前还没有证据表明,这是否与导致现代人发育延长和童年延长的原因相同。”
参考文献
Dental evidence for extended growth in early Homo from Dmanisi