古代牙垢,其他牙齿线索揭示早期人类亲属的意外饮食

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


去年秋天,在前往约翰内斯堡的报道之旅中,为了报道关于发现一个先前未知的人类家庭成员(称为南方古猿源泉种)化石的故事,我遇到的研究人员对牙垢感到异常兴奋。没错,就是您去看牙医清洁牙齿时,牙医从您的牙齿上刮下来的硬皮沉积物。但在这个案例中,它是近两百万年前的南方古猿源泉种牙齿上的牙垢,南方古猿源泉种被认为是我们人属的候选祖先。之前从未在早期人族(在与黑猩猩谱系分离后,通向人类谱系的生物)中发现过牙垢——最古老的样本来自年轻得多的尼安德特人和解剖学上的现代人。在分析古代牙垢时,研究人员已经找回了南方古猿源泉种吃什么的证据。这完全出乎他们的意料。

我曾希望能够在四月刊的封面故事中报道这些发现,但科学家们尚未在同行评审期刊上发表结果,所以我不得不保持沉默直到现在。在6月27日《自然》杂志在线发表的一篇论文中,莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的阿曼达·亨利、约翰内斯堡金山大学的李·伯杰及其同事报告了牙垢分析,以及他们对南方古猿源泉种牙齿化学成分和牙齿磨损痕迹的分析。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)他们的结果提供了迄今为止最清晰的早期人类祖先饮食的观点,并加深了围绕该物种的神秘感。

该团队对迄今为止发现的两具最完整的南方古猿源泉种个体进行了研究,一具成年雌性和一具亚成年雄性,发现于约翰内斯堡郊外的一个地点。对他们臼齿磨损的分析表明,这两名人族在死前不久吃了坚硬的食物。他们的牙齿化学成分——特别是碳比率——表明,在他们的一生中,他们主要以所谓的C3食物为食,其中包括树木、灌木、一些草本植物以及吃这些植物的动物。这令人惊讶,因为其他同等古老的人族更严重地依赖C4食物——大多数热带草和莎草以及吃这些植物的动物。此外,来自出土化石的遗址的古环境证据表明,该环境以C4植物为主,而不是C3植物。在早期人族中,只有来自埃塞俄比亚的更古老的始祖地猿在碳同位素组成上接近南方古猿源泉种;与现代生物的牙齿化学成分相比,南方古猿源泉种的牙齿化学成分看起来像草原黑猩猩或长颈鹿的。


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更令人吃惊的是,当研究人员检查牙垢时,他们发现了植物性食物的痕迹,没有人认为我们的古代亲属会吃这些食物,例如树皮。牙垢中含有称为植物硅酸体的二氧化硅晶体,植物制造植物硅酸体作为一种自卫手段,调查人员可以根据其独特的形状将其中一些归因于特定种类的植物。植物硅酸体表明,除了树皮外,南方古猿源泉种可能还吃了C3草和莎草,而不是更常见的C4品种。作者认为,这三条证据共同表明,南方古猿源泉种在类似于被C4草原包围的廊道森林的栖息地中觅食C3食物。

伯杰指出,许多灵长类动物在水果难以获得的时候使用树皮作为后备食物。他推测,他和他的同事从曾经的地下深洞穴中发现的南方古猿源泉种个体遗骸可能最终在那里,是因为干旱条件迫使这些人族试图进入内部的水池。树皮的发现可以支持这种情景。“我们可能只是在捕捉一个生活在环境变得越来越紧张的社区,”伯杰观察到。

南方古猿源泉种的南方古猿类和人属类骨骼特征混合的背景下看,饮食发现更加有趣。尽管在许多解剖学方面,南方古猿源泉种是原始的(例如,它的小脑和长臂),但它有一只非常灵巧的手,很可能能够制造和使用工具,并且它有小牙齿,这与肉类等更高质量食物的增加有关。传统观点认为,人属通过将肉类纳入饮食来适应有利于草原扩张的变化的环境条件。牙齿磨损和植物硅酸体证据清楚地表明,南方古猿源泉种正在觅食C3植物,但它是否也可能追逐专门以C3植物为食的动物?伯杰说:“凭借我们获得的保存质量和数据类型,我认为我们将找到这些问题的答案。”

 

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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