发人深省

巨型人科牙齿并非用于咀嚼坚果,而是贝类

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在他们存在的最初一百万年里,我们属的早期成员Homo与另一群人科动物,粗壮型南方古猿,共同生活在非洲大陆上。尽管这两个群体关系密切,但它们之间存在显著差异。也许最值得注意的是,粗壮型南方古猿拥有巨大的臼齿、厚厚的牙釉质以及头骨顶部的骨嵴,这些骨嵴固定着巨大的咀嚼肌。古人类学家长期以来一直认为,粗壮型南方古猿利用他们精巧的头部装备来处理坚硬的植物性食物。但一项新研究的结果表明情况并非如此。

普遍接受的生态学观点认为,除非两种密切相关的物种在使用当地资源的方式上存在显著差异,否则它们无法并肩生存。为了解释早期Homo如何在如此长的时间里与粗壮型南方古猿共存——并且在全球干旱趋势将富含食物的森林变成草原的艰难环境下——专家们得出结论,智人进化出了更大的大脑和制造工具的能力,使其能够追求富含肉类的饮食,而粗壮型南方古猿则变成了专职的素食者,进化出了相当于食品加工机的解剖结构,用于研磨坚果、水果、种子或块茎,或它们的某种组合。

但近年来,各种素食情景受到了质疑,这在很大程度上是因为碳同位素研究的发现。这些同位素来源于动物吃的食物,并随着时间的推移融入其组织中。就粗壮型南方古猿而言,它们牙齿中碳13与碳12的比率高于主要以水果和坚果为食的动物的预期,但低于以草籽为生的生物。这种差异促使专家们怀疑粗壮型南方古猿是否是杂食动物。问题是,它们的解剖结构并不是人们期望在机会均等的食客身上看到的。


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在去年秋天于亚利桑那州梅萨举行的脊椎动物古生物学会年会上,加州大学伯克利分校的研究生艾伦·B·沙贝尔为粗壮型南方古猿之谜提供了一种可能的解决方案。他提出,它们的构造不是为了吃坚硬的植物性物质,而是为了吃硬壳无脊椎动物。沙贝尔指出,尽管早期Homo和粗壮型南方古猿时期,非洲东部和南部(非洲大陆绝大多数人科动物化石都出土于此)确实正在经历干燥化,但湿地仍然丰富,就像今天一样。就像现代湿地一样,这些古代的湖泊、河流和沼泽中会富含螃蟹和软体动物,如巨型陆地蜗牛。

通过观察专门捕食这些猎物的现代非洲动物——即,开普无爪水獭和沼泽獴——沙贝尔发现它们具有与粗壮型南方古猿相同的奇特头骨特征。它们使用强大的咀嚼器官来咬碎贝壳。如果正如目前的证据表明的那样,粗壮型南方古猿生活在湿地地区,那么也许它们也进化出来利用这些带甲壳的无脊椎动物。

为了验证这一假设,他对水獭和獴及其猎物进行了碳同位素分析。它们的化学特征与已知的粗壮型南方古猿的化学特征相当。沙贝尔认为,这使得他的关于粗壮型南方古猿以什么为食的理论是唯一与所有可用数据一致的理论。

其他研究人员发现这个想法难以接受。亚利桑那州立大学的古人类学家唐纳德·C·约翰逊推测,可以肯定的是,粗壮型南方古猿偶尔会吃螃蟹鸡尾酒。但他怀疑它们是否专门这样做:“更有可能的是,[它们]主要以低质量的素食为主食,这需要大量的咀嚼准备。”

与此同时,沙贝尔正在进行一项更广泛的同位素分析,这将包括来自南部非洲发现的所有中小型食肉动物的 1000 多个骨骼、毛发和牙釉质样本。这将揭示贝类食用者的组织中的化学特征是否确实是独特的。他的研究结果无疑将为古人类学家提供大量的思考素材。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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