Исследование: предки человека могли употреблять твёрдые растительные ткани без повреждения зубов

Твёрдые растительные продукты могли составлять бо́льшую часть рациона предков человека, чем предполагается сейчас. К такому выводу пришли учёные из Вашингтонского университета в Сент-Луисе в новом экспериментальном исследовании эмали зубов современных приматов.

Обычно учёные изучают микроскопические повреждения на зубах, чтобы определить, чем питалось животное. Это новое исследование, основанное на экспериментах по микроскопическому взаимодействию частиц пищи и эмали, показывает, что даже самые твёрдые растительные ткани почти не изнашивают зубы приматов. Результаты важны для реконструкции диеты и, возможно, для интерпретации палеонтологической летописи эволюции человека.

«Мы обнаружили, что твёрдые растительные ткани, такие как скорлупа орехов и семян, почти не влияют на микрорельеф поверхности зубов», — говорит Адам ван Кастерен, ведущий автор исследования в Scientific Reports.

Традиционно считается, что употребление твёрдой пищи повреждает зубы, создавая микроскопические ямки. «Но если на зубах нет явных ямок и шрамов, это не обязательно исключает потребление твёрдой пищи», — отмечает ван Кастерен.

Новое исследование касается споров о рационе австралопитеков — ранних предков человека. У этих видов гоминин были очень крупные зубы и челюсти, а также, вероятно, мощные жевательные мышцы.

«Все эти морфологические признаки, кажется, указывают на способность создавать большое усилие при укусе и, следовательно, на диету из твёрдых или объёмных продуктов, таких как орехи, семена или подземные ресурсы вроде клубней», — поясняет ван Кастерен.

Однако на зубах большинства ископаемых австралопиков нет того типа микроскопического износа, который ожидался бы в таком случае.

Исследователи решили это проверить. Ранее механические эксперименты показали, как песок (частицы кварца) оставляет глубокие царапины на плоской поверхности зубов. Но почти не было экспериментальных данных о том, что происходит с эмалью при контакте с собственно древесным растительным материалом.

В этом исследовании учёные прикрепили мелкие фрагменты оболочек семян к зонду, которым провели по эмали моляра борнейского орангутана. Было создано 16 «слайдов», моделирующих контакт эмали с тремя разными оболочками семян древесных растений, входящих в рацион современных приматов. Сила воздействия была сопоставима с жевательным усилием.

Фрагменты семян не оставили крупных ямок, царапин или трещин на эмали. Наблюдались лишь несколько неглубоких бороздок, но ничего, что указывало бы на значительный вклад твёрдых растительных тканей в микроизнос зубов. При этом сами фрагменты семян показали признаки разрушения от трения об эмаль.

Эта информация полезна для антропологов, которые пытаются реконструировать древний рацион, имея только окаменелости.

«Наш подход — не искать корреляции между типами микроскопических отметин на зубах и потребляемой пищей, а понять фундаментальную механику образования этих шрамов на поверхности зуба, — говорит ван Кастерен. — Если мы постигнем эти основные принципы, мы сможем точнее представить, что ели ископаемые гоминины».

Таким образом, мощные челюсти австралопиков могли использоваться для пережёвывания большого количества семян — без образования шрамов на зубах.

«И это идеально согласуется с формой их зубов, — говорит соавтор Питер Лукас из Смитсоновского института тропических исследований, — потому что тупые низкобугорчатые моляры идеально подходят для этой цели».

«При потреблении множества очень мелких твёрдых семян, вероятно, требуются большие усилия при укусе, чтобы перемолоть все зёрна, — заключает ван Кастерен. — В свете наших новых данных правдоподобно, что мелкие твёрдые объекты, такие как семена трав или орешки осоки, были пищевым ресурсом для ранних гоминин».