随着早期人类走出茂密的非洲森林到达草原，对现成能量的需求促使他们对草本植物产生兴趣，特别是谷物和隐藏在地下的淀粉质植物组织。一项由美国达特茅斯学院科研人员领导的新研究表明，古人类在拥有咀嚼这些食物的理想牙齿前，就已经在吃这些富含碳水化合物的食物了。
相关研究成果7月31日发表于《科学》。研究人员称，该研究提供了人类“行为驱动”的首个化石证据，即有益于生存的行为的出现早于适应这些行为的身体变化。
研究人员分析了古人类牙齿化石中的碳和氧同位素。这些同位素是人类食用禾本科植物后留下的。结果发现，古人类远在其牙齿进化到能有效咀嚼这些植物之前，就开始倾向于食用它们。直到70万年后，古人类才长出能轻松咀嚼坚韧植物纤维的较长臼齿。
论文第一作者、达特茅斯学院的Luke Fannin表示，这些发现表明，早期人类的成功得益于在身体受限的情况下适应新环境的能力。
“可以肯定的是，古人类在行为上相当灵活，这正是他们的优势所在。”Fannin说，“人类学家一般认为行为和形态是同步进化的。但我们发现，行为可以成为一股推动进化的力量，对形态和饮食轨迹产生重大影响。”
研究人员分析了包括南方古猿阿法种在内的各种古人类的牙齿，以追踪人类摄入禾本科植物的演变历程。为了进行比较，他们还分析了生活在同一时期的两类已灭绝灵长类动物的牙齿化石—— 一类被称为theropiths的巨型陆生狒狒和一类被称为colobines的小型食叶猴子。
研究人员报告称，在约480万年前至340万年前，这3个类群都从食用水果、花和昆虫转向了食用草。尽管当时它们的牙齿和消化系统并不适合食用这些坚韧的植物。
研究发现，古人类和这两类灵长类动物有着相似的植物饮食习惯，直到230万年前，古人类牙齿中的碳和氧同位素发生了急剧变化。这两种同位素比率的急剧下降表明，当时的人类祖先鲁道夫人减少了草的摄入，并消耗更多的缺氧水。
对此，研究人员提出了3种可能的解释，并表示，与已知早期人类行为最一致的解释是，后来的古人类能够定期获取块茎、鳞茎和球茎等地下植物器官，其中不仅储存了大量碳水化合物，还有缺氧水。
Fannin说，对于一个数量和体形都在增长的物种来说，从吃草转向摄入这些高能量植物组织是有意义的。挖掘这些地下储备物比狩猎风险小，并且它们能提供更多营养。由于已经有了石器，古代人类可以有效地挖掘块茎、鳞茎和球茎，几乎不必面对来自其他动物的竞争。
“我们认为，开始食用这些地下食物是人类进化史上的一个关键时刻。”Fannin说，“我们的祖先可以在一年中随时获取它们。”
研究人员报告称，对古人类牙齿的测量显示，虽然牙齿整体上变小——每1000年缩小约5%，但臼齿变长了。大约200万年前，能人和匠人出现，他们的牙齿在形状和大小上经历了一次突变，更适合食用熟食，比如烤制的块茎。
论文作者、达特茅斯学院的Nathaniel Dominy说，禾本科植物无处不在，随着古人类的牙齿在研磨这些植物方面变得越来越高效，他们能最大限度地从这些植物中获取营养。
“人类学中一个悬而未决的问题是，古人类做了哪些区别于其他灵长类动物的事情。这项研究表明，利用草本植物组织的能力可能就是我们的秘密武器。”Dominy说。
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