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古代の歯が人類のルーツを明らかにする方法

1万年前、クロアチア半島の中石器時代の狩猟採集民は魚を捕まえて(おそらく歯を使って鱗を取り除いた)、でんぷん質の植物を探しました。 科学者たちは、一握りの古代の歯のおかげでこれを知っています。その歯垢は魚の鱗、魚の肉、澱粉の微化石を明らかにしました。 石灰化した細菌のガンクは、研究者がこれらの狩猟採集民の食生活を理解するのを助けます。かつてはほとんど不可能な作業だと考えられていました。

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最近の自然研究で発表されたこの発見は、歯である考古学的奇跡によって可能になった無数の発見の1つにすぎません。 歯は考古学的な場所で不釣り合いに普及しています。科学者はしばしばすべての骨格または頭蓋骨に数十または数百を見つけます。 歯を覆っているエナメル質はすでに97%のミネラルであり、歯は骨よりも強いため、生き残る可能性が高い、と人類学者Peter UngarはEvolution's Bite:A Story of Teeth、Diet、and Human Originsに書いています。

言い換えれば、歯は古代の人間の遺骨のペニーのようなものです。 彼らはどこにでも現れます。

しかし、ペニーとは異なり、彼らはしばしば宝庫です。 歯の形からエナメル質の厚さまで、研究者は、歯がかつて住んでいた人間のこと、つまり食べたもの、住んでいた場所、病気にかかった病気について研究者に何かを伝えます。 古人類学者のクリスティン・クルーガーが言うように、歯は「誰かの人生の「全体像」を見るのに役立つパズルの小さな断片です」。

Kruegerは、人工再合成技術のために、ARTと呼ばれるロボット装置の助けを借りて、これらのパズルのピースを組み立てます。 咀wingシミュレーターは、人間の顎を模倣して、さまざまな食品のノッシングが歯に与える影響を明らかにし、それらの食品が機械の「歯」に小さな擦り傷を残すかどうかを調べます。大量の肉を消費すると考えられている」とクルーガーはメールで述べた。 彼女と彼女の同僚は、肉がマイクロウェアの痕跡を残さないことをすでに発見しており、それは科学者がネアンデルタール人のように特に肉食性と思われる歯の分析方法を変える可能性がある。

頭蓋骨のようなより見事な標本と比較すると、歯は謙虚に見えるかもしれませんが、骨のある突起は驚きのシェア以上のものを提供します。 「歯を調べるときに見つけたものに常に驚かされます」とクルーガーは言いました。 「それらは本当に個人の生活への小さな窓です。」古代のチャンパーの助けを借りて行われた最もエキサイティングな発見のいくつかと、これらの洞察を可能にする技術を探ります。

DYW65D.jpg Taung Child Australopithecus africanus、Australopithecus afarensisおよびHomo erectus。 有名なルーシーの骨格は、アウストラロピテクスアファレンシス種に属しています。 (サベナジェーンブラックバード/アラミー)

ダイエットと健康

古代のCroationsの海洋食は科学者にとってエキサイティングなニュースですが、他の発見も同様に壮観です。 たとえば、Australopithecine Lucyを見てください。 彼女の歯の化学分析は、400万年前までさかのぼって、ヒト族の食事が突然他の霊長類よりもはるかに多様化したことを示しています。 樹木に住んでいる類人猿はまだジャングルの定食メニューを注文していましたが、より人間に似た人類はジャングルサバンナのビュッフェの提供に口蓋を広げました。

古代の歯の炭素の特徴は、ルーシーと彼女の親族が果物や木や低木の柔らかい芽を超えて実際に他の動物を食べるようになったことを示しています。 より厚いエナメル質の発達は、種子、ナッツ、根を食べるためのより多くの保護も発達したことを反映しています。 「この食生活の変化は、活発な狩猟、節足動物などの小さな獲物の収集、掃気、またはこれらすべての組み合わせをどの程度反映しているかはまだ不明ですが、明らかに何かが起こった」と古人類学者のイアン・タッターソールは人類の進化からの危険なコサックと他の注意物語

歯科記録はまた、人類学者に健康の重要なマーカーを明らかにすることができます。 ある研究では、研究者は、先史時代の中東のコミュニティと比較して、現代ギリシャ人の象牙質(エナメル質の下に形成される組織)に注目しました。 現代ギリシャ人のビタミンD欠乏症のレベルは古代の祖先よりも4倍高かった。これはおそらく屋内での滞在時間の増加や衣服の交換によるものだろうが、研究者はまだ明確な答えを見つけていない。 農業前の人々も虫歯の発生率が著しく低かったため、研究者は石灰化プラークから細菌のDNAを抽出し、農業導入後の細菌の菌株の変化を調べ始めました。

「明らかなことには、実際の旧石器時代の食生活を反映していない」「古食」の支持者による主張にもかかわらず、先史時代の生活のすべての健康結果がポジティブであったわけではありません。 オハイオ州立大学の人類学者であり、 歯が人間の進化について明らかにするものの著者であるデビー・グアテリ・スタインバーグは、病気と栄養失調がネアンデルタール人をどのように苦しめているかを直接目にしました。 このために、彼女はエナメル質に形成されたエナメル質の線形マーキングを研究しています。

「ネアンデルタール人の一部の混乱は非常に長く、ほぼ3か月間でした」とGuatelli-Steinbergは彼女の研究について語っています。 「解釈するのは難しいですが、そのような長い期間がある場合、栄養失調と関係がある可能性が高くなります。」

nature15696-sf3.jpg 中国南部の洞窟から回収された下の歯は、この地域で最も初期の明確な現代人の証拠を提供しました。 (Liu Wu et al / Nature)

動作と移行

2015年、研究者たちは歯科考古学で最も重要な発見の1つ、中国南部の洞窟にある47本の歯を発見しました。 Homo sapiensに属すると識別されたこれらの歯は、私たちの種が以前に考えられていたよりもはるかに早くアジアに到着した証拠を提供しました。

他の研究者は、古代のプラークの細菌を研究してポリネシアの島々の間の移動を理解し、地下水からエナメル質に閉じ込められたストロンチウム同位体を見る歯の化学分析を行いました。 ストロンチウムが個人の第一大臼歯と第二大臼歯の間で変化する場合、それはある場所から別の場所への移動を示唆しています。

「もう1つの方法は、女性と男性の違いを調べて確認することです」とGuatelli-Steinberg氏は言います。 男性よりも女性の方が多い場合は、女性がさまざまな地域から移動していることを意味する可能性があります。 (問題の個人が女性であるか男性であるかをどのようにして知ることができますか?エナメル質形成タンパク質の1つをテストすることで、質問に化学的に答えることができます。

歯はまた、行動に対する食欲をそそる洞察を提供します。 たとえば、クルーガーはネアンデルタール人の歯の摩耗を調べて、どのように口を余分な道具として使用したかを理解しました。 「寒くて開いた状態に住んでいる人は、前歯をクランプとつかむために使用しましたが(衣類やシェルターのための動物の皮の準備中に前歯を3番目の手として使用する可能性が高い)、繊維や木材を柔らかくしたり、ツールをレタッチしたりするための歯です」とクルーガーはメールで述べています。

DTGJ79.jpg 初期のヒト族Paranthropus robustusとParanthropus boiseiの下顎のキャスト、別名くるみ割り人形。 (自然史博物館/アラミー)

進化と種のID

現代の人間と比較して、多くの人類は歯のような口を持っていました。 「くるみ割り人形」(別名Paranthropus boisei )は、230万年前に住んでいた人類であり、どの人種の中でも最大の臼歯と最も厚いエナメル質を有していました。 150万年前に世界中に住んでいたホモエレクトスには、現代の人間よりも大きな犬歯がありました。 しかし、両方ともまだ一般的に歯のサイズを小さくするという進化の傾向をたどっています。顎と歯のサイズは、数百万年にわたって徐々に縮小しています。 現代の人間は通常、完全に大人になるまでに32本の歯になります。そのうちの4本の親知らずは、スペースがないために除去する必要があります。

「これは主に食事戦略の変更に起因している」とクルーガーは述べた。 「なぜ食事戦略が変わったのですか? それらは変化する環境条件への適応であり、鮮新世-更新世の間に十分に文書化されています。

現代のホモサピエンスとそのすべての祖先の間の歯の大きな違いのおかげで、歯は種を識別するための素晴らしいツールです。 しかし、科学者は、特に大きいまたは小さい歯を異なる種として分類すべきかどうか、または種内の変化の単なる例であるかどうかをどのように知るのでしょうか? それは確かに、2015年に発見された単一の750, 000歳の臼歯を取り巻く問題でした。中世更新世の間にアフリカで発見された最小の臼歯であり、この地域のすべてのサンプル間の変動量が増加します。 それがどの種に属しているかについては、まだ決定されていません。

Kruegerによると、これらの識別に関する難しい質問には明確な答えはありません。

「生きている人間に見られる大きさの違いだけを考えてください。 バスケットボール選手と馬の騎手を考えてみてください!」とクルーガーは語った。 「すべての古人類学者は、過去に変化が存在したことに同意しますが、1つの種内の変化と別の種を表すのに十分な変化との境界線については意見が異なります。」

開発

私たちの歯のための十分なスペースを残さない顎に加えて、現代の人間のもう一つの特徴は、非常に長い発達過程であり、それは大人の真珠のような白の完全な口を得るのにどれくらい時間がかかるかを反映しています。

「私たちには、生存のためのスキルを学び、習得するこれらの長い子供時代があり、人間以外の霊長類の発達の最も長い期間があるようです」とGuatelli-Steinbergは言います。 現代の人間が赤ちゃんの歯を成長させて大人の臼歯の完全なセットを得るのにどれくらいかかるかを知ることは、考古学的記録を見て、他の種の発達を私たちのものと比較するのに役立ちます。

科学者はこの変化を、出生時の最初の臼歯に形成される新生児の線(顕微鏡で見える細い線)を使用して追跡します。これは、Guatelli-Steinbergが出生証明書と比較します。 その線は出発点です:そこから、科学者はその後のペリキマータ、年輪のように毎日形成されるエナメル線を数えて、子供の歯が死の時にどのように発達したかを知ることができます。 たとえば、ジブラルタルで発見された若いネアンデルタール人の子供に起因する歯のある顎骨は、死亡時に3歳の年齢が与えられ、 ホモサピエンスよりもわずかに加速された歯の発疹を示しました。

他の研究者は、 ホモエレクトスの出現に続いて、現代の人間の開発に最も類似した開発が始まったと主張するために同様の方法を使用しました。 エレクトスは、私たちの種よりも歯の発達がまだ速かったが、以前に来たヒト族よりも遅かった。 Guatelli-Steinbergと彼女の同僚は最近、 ホモ・ナレディの歯の発達に関する論文を提出しました。これは他の初期のヒト族と区別するようです。

編集者のメモ、2018年7月3日:この投稿では、最初は人間が80〜1億2000万年前にアジアに到着したと誤解していました。 実際には80〜12万年前のことです。

古代の歯が人類のルーツを明らかにする方法