骨骼化石有助于講述數(shù)十萬年前人類和我們的前輩所做的事情。但是，您如何了解我們祖先生命周期的重要部分 - 例如懷孕或妊娠 - 在化石記錄中沒有留下明顯的痕跡?

相對于整體體型而言，大大腦是我們物種的一個(gè)決定性特征，這使得像我這樣的古人類學(xué)家對懷孕和妊娠特別感興趣。智人的大頭骨為我們艱難的分娩做出了貢獻(xiàn)。但里面的大大腦讓我們的物種真正起飛。

我和我的同事特別想知道我們祖先的大腦在出生前生長的速度有多快。它能與今天的胎兒大腦發(fā)育相媲美嗎?調(diào)查產(chǎn)前生長和懷孕何時(shí)變得像人類可以幫助揭示我們祖先的大腦何時(shí)以及如何變得更像我們的大腦，而不是我們的猿類親戚。

為了研究產(chǎn)前生長速率的演變，我們專注于子宮內(nèi)牙齒的發(fā)育 - 這些牙齒確實(shí)是化石。通過使用臼齒的相對長度建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，我們能夠跟蹤化石記錄中產(chǎn)前生長速率的進(jìn)化變化。根據(jù)我們的模型，大約1萬年前，懷孕和產(chǎn)前生長似乎比黑猩猩更像人類。

妊娠與人腦

懷孕和妊娠是重要的時(shí)期——它們指導(dǎo)著未來的生長和發(fā)育，并為生命設(shè)定生物學(xué)進(jìn)程。

但人類懷孕，特別是分娩和分娩，消耗大量能量，而且往往是危險(xiǎn)的。大胎兒大腦在發(fā)育過程中需要大量的營養(yǎng)。妊娠期間的胚胎生長速度，也稱為產(chǎn)前生長速度，對妊娠父母造成代謝和生理損失。在分娩過程中，嬰兒的頭部和肩膀通過骨盆管的緊密配合會導(dǎo)致母親和孩子的死亡。

作為對這些潛在缺點(diǎn)的權(quán)衡，必須有一個(gè)很好的理由來擁有如此大的頭腦。理由是擁有大人腦所帶來的所有能力。我們大大腦的進(jìn)化促成了我們物種的主導(dǎo)地位，并與技術(shù)和工具的使用增加、藝術(shù)創(chuàng)作和在不同景觀中生存的能力以及其他進(jìn)步有關(guān)。

導(dǎo)致我們大大腦進(jìn)化的事件的時(shí)間和順序與尋找和處理更多資源的能力糾纏在一起，例如通過使用工具和合作小組工作。

通過調(diào)查產(chǎn)前生長的變化，我們還在調(diào)查父母如何收集食物資源并將其分配給后代的變化。這些不斷增加的資源也將有助于推動(dòng)更大大腦的進(jìn)化。更多地了解產(chǎn)前生長和懷孕何時(shí)同時(shí)變得像人類，可以揭示有關(guān)我們的大腦何時(shí)以及如何進(jìn)行的信息。

在當(dāng)今生活的所有靈長類動(dòng)物中，人類的產(chǎn)前增長率最高，為0.41盎司/天(11.58克/天)。例如，大猩猩的成年體型比人類大得多，但它們的產(chǎn)前生長速度僅為0.29盎司/天(8.16克/天)。由于超過四分之一的人腦生長是在妊娠期間完成的，因此產(chǎn)前生長的速度直接關(guān)系到成人大腦的生長大小。到目前為止，智人的高產(chǎn)前生長速度是如何以及何時(shí)進(jìn)化的一直是一個(gè)謎。

牙齒可以告訴產(chǎn)前生長什么

研究人員花了幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間研究骨骼化石遺骸的變化。不幸的是，大腦——更不用說妊娠和產(chǎn)前生長速度了——不會化石。

但是我和我的同事開始思考牙齒在子宮內(nèi)非常非常早地是如何發(fā)育的。您的恒牙早在您出生之前就開始發(fā)育，當(dāng)時(shí)您只是一個(gè) 20 周大的胎兒。牙釉質(zhì)95%以上是無機(jī)的，我們在脊椎動(dòng)物化石記錄中看到的絕大多數(shù)東西都是牙齒，或者有牙齒。

基于這一認(rèn)識，我們決定研究產(chǎn)前生長速度，大腦大小和牙齒長度之間的關(guān)系。

我們測量了世界各地骨骼收藏的608只最近活著的靈長類動(dòng)物的牙齒。我們將這些測量值與根據(jù)每個(gè)物種的平均妊娠長度和出生時(shí)質(zhì)量計(jì)算的產(chǎn)前生長率進(jìn)行了比較。我們還研究了顱內(nèi)體積 - 基本上是顱骨內(nèi)有多少空間 - 作為大腦大小的代表。

我們發(fā)現(xiàn)，在猿類和猴子中，產(chǎn)前生長速度與成人大腦大小和相對牙齒長度顯著相關(guān)。

由于產(chǎn)前生長與相對摩爾長度密切相關(guān)，因此我們能夠利用這種統(tǒng)計(jì)關(guān)系來生成一個(gè)數(shù)學(xué)方程，僅從牙齒預(yù)測產(chǎn)前生長速度。有了這個(gè)等式，我們可以從滅絕的化石物種中取出幾顆臼齒，并準(zhǔn)確重建它們的后代在妊娠期間的生長速度。

然后，使用我們的新方法，我們重建了13種化石物種的產(chǎn)前增長率，建立了過去6萬年人類和原始人進(jìn)化變化的時(shí)間表。“原始人”描述了大約6萬到8萬年前與我們與黑猩猩共享的共同祖先分裂后，家譜中人類方面的所有物種。從我們的新研究中，我們現(xiàn)在知道，在整個(gè)原始人進(jìn)化過程中，產(chǎn)前生長速度都在增加，達(dá)到了比我們在不到1萬年前所有其他猿類中看到的類似人類的速度。

直到大約200萬年前，隨著我們這個(gè)智人的進(jìn)化，出現(xiàn)了一個(gè)完全人類的產(chǎn)前生長速度。但生活在過去000萬年中的其他原始人物種，如尼安德特人，也有“人類”產(chǎn)前生長率。哪些基因參與了這些生長速率的變化仍有待研究。

方程式意味著牙齒現(xiàn)在揭示更多

即使只有幾顆牙齒和一些下巴，訓(xùn)練有素的專家也可以講述無數(shù)關(guān)于滅絕個(gè)體的事情——它是什么物種，它吃什么樣的飲食，它是否通過戰(zhàn)斗爭奪配偶，它死時(shí)多大了，它是否有任何嚴(yán)重的健康問題等等。

現(xiàn)在，我們第一次可以添加到該列表中，了解該個(gè)體及其物種的其他成員的懷孕和妊娠情況。牙齒甚至可以通過大腦大小的演變間接暗示人類意識的出現(xiàn)。

有趣的是，我們的模型表明，產(chǎn)前增長率早在我們的智人物種出現(xiàn)之前就開始增加。我們可以假設(shè)，快速的產(chǎn)前生長速度對于培養(yǎng)大腦和進(jìn)化人類意識和認(rèn)知能力是必要的。

這些是這項(xiàng)研究讓我們現(xiàn)在開始制定的那種大局問題——所有這些都來自幾顆牙齒。

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