超前牙齿发育70万年：塑造人类的碳水化合物

但一项由达特茅斯学院领导的新研究表明，古人类在牙齿尚未进化出理想结构之前，就已开始大量食用这类富含碳水化合物的食物。研究人员在《科学》杂志上报告称，该研究首次从人类化石记录中提供了行为驱动力的证据——即有利于生存的行为早于使其更易实现的生理适应出现。

研究作者通过分析古人类牙齿化石中遗留的碳氧同位素，追溯了人类食用禾本类植物（包括草类和莎草）的历史。他们发现，远古人类转向食用这些植物的时间远比其牙齿进化到能高效咀嚼它们要早得多。直到70万年后，进化才终于追赶上这一行为需求，表现为臼齿延长——这种结构让现代人类能轻松咀嚼坚韧的植物纤维。

达特茅斯学院博士后研究员、本研究第一作者卢克·范宁指出：这些发现表明早期人类的成功源于他们克服生理限制适应新环境的能力。

"我们可以明确断言古人类在行为上极具灵活性，这正是他们的优势所在，"范宁表示。"作为人类学家，我们通常认为行为与形态变化是同步演化的。但本研究发现行为本身就可成为进化驱动力，对古人类的形态和饮食轨迹产生重大影响。"

达特茅斯学院查尔斯·汉森人类学教授、研究资深作者纳撒尼尔·多米尼解释说：同位素分析破解了识别新行为起源因素的长期难题——因为行为本身不会形成化石。

"人类学家常依据形态特征推断行为，但这些特征可能耗时极长——五十万年甚至更久——才会在化石记录中出现，"多米尼指出。

"而这些化学信号是食草行为的明确遗迹，独立于形态特征存在，"他强调。"它们揭示出新颖摄食行为与臼齿延长需求之间存在显著时间差，后者是为满足咀嚼消化坚韧植物组织的生理挑战而进化。"

研究团队通过分析从远古人类近亲《阿法南方古猿》开始的各类古人类牙齿，追踪了数千年间禾本植物不同部位摄入的演变进程。为对比参照，他们还分析了同期两种已灭绝灵长类的牙齿化石——名为兽面猴的巨型陆生狒狒状猴类，以及名为疣猴的小型食叶猴类。

研究人员报告称：在340万至480万年前期间，所有三个物种都偏离了水果、花朵和昆虫，转向食用禾草与莎草。这种现象的出现，正值它们缺乏适应食用这类坚韧植物的牙齿与消化系统之际。

研究发现：古人类与两类灵长类维持相似植物食谱的状态直至230万年前，此时古人类牙齿中的碳氧同位素突然变化。同位素比率的骤降暗示当时的人类祖先《鲁道夫人》减少禾草摄入，并饮用了更多缺氧水。

研究人员提出三种可能的解释：这些古人类饮水量远超其他灵长类及草原动物；或突然采用河马式生存模式（全天浸没水中夜间进食）。

研究报告指出：最符合早期人类行为认知的解释是，后期古人类能定期获取被称为块茎、鳞茎和球茎的地下植物器官。这些由禾本植物用于安全储存大量碳水化合物（避开植食动物）的膨大附属器官中，同样存在缺氧水。

范宁表示：从禾草转向这类高能植物组织的转变，对于种群规模与体型都在增长的物种具有进化意义。这些地下储备储量丰富、风险低于狩猎，并为早期人类扩张中的大脑提供更多营养。已掌握石器技术的远古人类在挖掘块茎、鳞茎和球茎时，几乎无需面对其他动物的竞争。

"我们认为转向地下食物是进化史上的关键转折点，"范宁强调。"它创造了终年不断的碳水盈余——我们的祖先可在任何季节获取这些资源供养自身及族群。"

研究人员报告：测量数据显示，古人类牙齿整体持续缩小（每千年约缩减5%），但臼齿却逐渐延长。在大部分演化历程中，古人类转向禾本植物的饮食变化速度远超其生理适应。

但研究发现这种比率在约200万年前发生逆转：随着《能人》和《匠人》的出现，他们的牙齿在形态尺寸上突发剧变，更适应食用熟化组织（如烤块茎）。

多米尼指出：禾本植物在众多生态系统中无处不在。无论身处何地，随着牙齿分解效率的提升，古人类都能最大化从这些植物中获取营养。

"人类学的核心疑问是：古人类做到了哪些其他灵长类未能做到的事？本研究表明，开发禾草组织的技术可能是我们的独门秘诀，"多米尼阐释道。

"即便当今全球经济仍由几种禾本植物支撑——水稻、小麦、玉米和大麦，"他总结道。"我们的祖先做出了彻底改变地球物种进化进程的惊人之举。"