Укус «хоббита» прошел стресс-тест

Если у вас когда-либо болела челюсть или она щелкала при жевании, в этом могут быть виноваты ваши вымершие предки.

К такому выводу пришло исследование под руководством Университета Дьюка, посвященное механике жевания древнего родственника человека — Homo floresiensis, обитавшего на индонезийском острове Флорес до прибытия нашего вида около 50 000 лет назад.

Рост этого гоминина, не превышавший одного метра, и его небольшой размер принесли ему прозвище «хоббит». В новом исследовании, опубликованном 13 августа в журнале Interface Focus, ученые хотели понять, как вела себя черепная коробка «хоббита» во время еды.

Однако тысячи лет окаменелости повредили и деформировали его череп — единственный, найденный на сегодняшний день. Перед тестированием его необходимо было восстановить. Коллеги из Болонского университета (Италия) создали 3D-модель на основе КТ-сканов, в цифровом виде заполнив недостающие фрагменты, чтобы реконструировать, как мог выглядеть череп Homo floresiensis 100 000–60 000 лет назад.

Затем с помощью компьютерного моделирования и метода конечных элементов виртуальному черепу придали характеристики, имитирующие реальный объект: жесткость костей и тягу мышц. Виртуальный череп «заставили» смыкать коренные зубы (премоляры и моляры) и проанализировали силы, действующие при каждом укусе, — по сути, провели цифровой краш-тест.

Исследователи сопоставили распределение напряжения в лицевых костях модели «хоббита» во время укуса с результатами аналогичного моделирования для более древних родственников человека — австралопитеков, живших 2–3 млн лет назад в Африке, а также для современных шимпанзе и людей.

Команда установила, что сила укуса «хоббита» могла достигать примерно 1300 Ньютонов, что сопоставимо с силой укуса современного человека и некоторых наших вымерших родственников. Однако результаты показывают, что при слишком сильном укусе твердого ореха или жесткого куска мяса Homo floresiensis подвергался большему риску перенапряжения лицевых костей или вывиха височно-нижнечелюстного сустава (ВНЧС), чем наши более ранние предки.

«Мы не знаем точно, что ел Homo floresiensis», — говорит первый автор Ребекка Кук, докторант по эволюционной антропологии в Университете Дьюка.

Стираемость зубов, а также кости карликовых слонов и других животных, найденные в той же пещере, что и «хоббит», указывают на то, что он ел мясо. Но результаты предполагают, что чрезмерно твердая или жесткая пища, которую австралопитек мог бы легко разгрызть, могла бы вызвать у «хоббита» проблемы с ВНЧС.

«Схожие паттерны наблюдаются и у современных людей», — отмечает Кук.

Миллионы лет эволюции человека привели к уменьшению зубов и облегчению черепа, поскольку приготовление пищи, ее нарезка каменными орудиями и потребление мяса сделали массивный череп излишним.

Черты лица «хоббита» остаются загадкой. Его череп обладает любопытной смесью признаков: некоторые (например, массивная нижняя челюсть) схожи с более ранними, обезьяноподобными предками, а другие (например, маленькое изящное лицо) напоминают современных людей.

«Это затрудняет определение места этого вида на генеалогическом древе эволюционных отношений гомининов», — говорит Кук.

Новое исследование предполагает, что переход к меньшим лицам, более слабым укусам и уязвимым челюстям произошел рано, еще до того, как общие предки Homo floresiensis и современного человека разошлись.

Следующим шагом, по словам старшего автора исследования Джастина Ледогара, будет проведение аналогичного анализа для более ранних представителей рода Homo, включая Homo erectus. Этот вид, первый известный гоминин, использовавший огонь и готовивший пищу, также имел меньшие зубы, челюсти и лицо, чем более ранние гоминины, и, по мнению некоторых, является предком Homo floresiensis.

Эта работа может помочь ответить на вопросы о происхождении Homo floresiensis, его образе жизни и месте на эволюционном древе человека.

«Это исследование — всего лишь один маленький кусочек гораздо большей головоломки», — заключает Кук.