70万年超前于牙齿发育：让我们成为人类的碳水化合物

但一项由达特茅斯学院领导的新研究表明，在古人类拥有理想的牙齿之前，他们就已经开始大量食用这些富含碳水化合物的食物。研究人员在《科学》杂志上报告说，该研究首次从人类化石记录中提供了行为驱动的证据——即在使生存更容易的身体适应性出现之前，那些有益于生存的行为就已经出现了。

研究作者分析了古人类牙齿化石中的碳和氧同位素，这些同位素是食用禾本类植物（包括草类和莎草）留下的痕迹。他们发现，早在古人类的牙齿进化到能够有效咀嚼这些植物之前，远古人类就已倾向于食用它们。直到70万年后，进化才终于赶上来，出现了更长的臼齿，就像现代人类轻松咀嚼坚韧植物纤维所依赖的那种臼齿。

达特茅斯学院的博士后研究员、该研究的主要作者卢克·范宁说，研究结果表明，早期人类的成功源于他们尽管身体受限，却能适应新环境的能力。

范宁说：“我们可以明确地说，古人类在行为方面相当灵活，这是他们的优势。作为人类学家，我们通常认为行为变化和形态变化是同步演化的。但我们发现，行为本身可以成为一种进化驱动力，对古人类的形态学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、该研究的资深作者纳撒尼尔·多米尼表示，同位素分析克服了识别引发新行为出现因素的持久性挑战——行为本身不会形成化石。

多米尼说：“人类学家常常根据形态特征推断行为，但这些特征可能需要漫长的时间——五十万年或更久——才会在化石记录中出现。”

他说：“但这些化学特征是食草行为无可置疑的残余证据，且独立于形态学。它们显示出这种新摄食行为与长出更长臼齿以满足咀嚼和消化坚韧植物组织这一生理需求之间存在显著的时间差。”

研究团队分析了多种古人类物种的牙齿，从人类的远亲南方古猿阿法种开始，追踪禾本类植物不同部位的食用情况如何在数千年间演变。为了比较，他们还分析了两种生活在相同时期的已灭绝灵长类动物的牙齿化石——一种是被称为地猿的巨型陆生狒狒状猴子，另一种是被称为疣猴的小型食叶猴。

研究人员报告，尽管缺乏最适合食用这些更坚韧植物的牙齿和消化系统，但在340万至480万年前，所有这三个物种都偏离了水果、花朵和昆虫，转向食用草类和莎草。

研究发现，在230万年前，古人类和这两种灵长类动物表现出相似的植物饮食结构，之后古人类牙齿中的碳氧同位素突然发生变化。这两种同位素比例的断崖式下降表明，当时的人类祖先——鲁道夫人——减少了草类摄入，并饮用了更多氧含量更低的水。

研究人员提出了三种可能的解释：这些古人类比其他灵长类和热带草原动物饮水量大得多；或者他们突然采取了类似河马的生活方式，整天泡在水里，只在夜间进食。

他们报告说，与已知的早期人类行为最一致的解释是：后来的古人类获得了对地下植物器官（称为块茎、鳞茎和球茎）的常规获取途径。许多禾本类植物利用这些膨大的附属器官安全地储存大量碳水化合物以避开食草动物，而其中也含有氧含量较低的水。

范宁说，对于一个种群数量和体型都在增长的物种而言，从草类转向这些高能量植物组织是合理的。这些地下储藏物丰富，比狩猎风险更低，并为早期人类不断扩张的大脑提供了更多营养。已经掌握石器工具的古人类可以挖掘块茎、鳞茎和球茎，同时几乎不用面对其他动物的竞争。

“我们认为转向地下食物是我们进化过程中的一个重要信号时刻，”范宁说。“它创造了常年可获取的碳水化合物过剩——我们的祖先可以在一年中的任何时候获取它们来养活自己和其他人。”

研究人员报告，对古人类牙齿的测量显示，虽然牙齿整体持续变小——每1000年缩小约5%——但臼齿变得更长。在古人类历史的大部分时间里，他们转向禾本类植物的饮食变化速度超过了牙齿的物理变化。

但研究发现，大约200万年前，随着能人和匠人的出现，这种比例关系发生了逆转。他们的牙齿在形状和大小上出现爆发性变化，更适应食用熟制组织，例如烤过的块茎。

多米尼指出，禾本类植物在许多生态系统中无处不在。无论身处何地，随着牙齿分解这些植物的效率提高，古人类都能最大限度地从中获取营养。

“人类学中的一个核心问题是：古人类做了哪些其他灵长类动物没做的事？这项工作表明，利用草类组织的能力可能就是我们的制胜法宝，”多米尼说。

他说：“即使在今天，全球经济也围绕着少数几种禾本植物运转——稻米、小麦、玉米和大麦。我们的祖先做了一些完全出乎意料的事，改变了地球物种历史的游戏规则。”