У далёкого предка человека, австралопитека, был специальный орган для раскалывания орехов и твёрдых семян. Как показала модель черепа гоминида, для этого исключительно хорошо подходили его предкоренные зубы. Скорее всего, именно такова была их специализация, и не исключено, что именно жирные кислоты орехов помогли нашим предкам отрастить непропорционально большой мозг.
Классическая биология, в отличие, например, от физики, способна ответить на вопрос «зачем?». Более того, попытки ответить на этот вопрос могут быть ведущей силой исследования какого-то признака и даже происхождения живого существа – особенно ископаемого. Именно по этому принципу экологи строят картину мира, а палеонтологи и анатомы – организма, будь то черепаха, окаменевшая миллионы лет назад, или быстро эволюционирующий человек.Самый наглядный пример – пищеварительная система, по строению которой можно восстановить рацион, а следовательно, и образ жизни, и облик, и типичное поведение. Так, Дэвид Стрейт и его коллеги из Университета американского города Олбани смогли по строению зубов и черепа с уверенностью сказать, что австралопитеки A. africanus использовали свои предкоренные зубы для раскалывания орехов и крупных семян.
Понять, чем питались те или иные млекопитающие, не так сложно. Помимо шерсти, плаценты и вскармливания детенышей молоком отличительная черта этого класса животных – гетеродонтия, то есть наличие различных групп зубов. И если у общего предшественника зверей и резцы, и клыки, и коренные были представлены равномерно, то у большинства современных отрядов один из типов доминирует. Достаточно вспомнить бобров и грызунов, чьи резцы постоянно растут, кошачьих с выраженными клыками для быстрого удара и надежного удерживания добычи или жвачных, методично перетирающих центнеры и тонны травы.
Гоминиды и здесь выделились – среди их зубов равномерно представлены все группы.
В ходе эволюции некоторые изменения всё-таки произошли – клыки с использованием «орудий труда» для охоты и убийства у человека постепенно сошли на нет, а вот моляры (коренные) и премоляры (предкоренные) немного увеличились, создав все условия для более тщательного измельчения, а следовательно, и лучшего переваривания любой, а не только растительной пищи.
Именно премоляры австралопитека и стали объектом для исследования авторов публикации в Proceedings of the National Academy of Sciences. Конечно, диета плио-плейстоценовых обитателей Африки, равно как и других представителей гоминид, достаточно хорошо изучена.
Строение челюстей и зубов, дополненное археологическими находками, уверенно говорило в пользу разнообразного рациона, включающего как мясо, так и, возможно, обеспечившие прогрессирующий мозг необходимыми жирными кислотами злаки и орехи.
Но о доле, равно как и о влиянии на эволюцию, тех или иных продуктов можно было говорить очень условно.
Чтобы ответить на этот вопрос, Стрейт применил метод анализа конечных элементов, то есть разложил весь череп на «кирпичики» и тетраэдры небольшого объема, что позволило точно рассчитать нагрузки, действующие не только на зубы, но и на всю челюсть.
Полученные результаты отлично вписались в существующую теорию. Во-первых, ученые убедительно показали, что именно нагрузка на премоляры была ключевой в эволюции формы черепа австралопитека. Во-вторых, Стрейт и его коллеги подтвердили, что премоляры действительно использовались для «утилизации» очень прочной пищи, наподобие орехов и семян.
Причём они подходили для этой цели гораздо лучше расположенных глубже и более крупных моляров.
У премоляров австралопитека и эмаль была толще, и форма черепа и нижней челюсти с закрепленными на них мышцами благоприятствовала такой диете. Ученые даже примерно рассчитали размер этих орехов: 10–50 мм; такие встречаются в Африке и сегодня.
Хотя применять эти данные где-то, кроме научных изысканий по эволюции гоминид, не стоит и для раскалывания орехов лучше пользоваться подручными инструментами. Во-первых, даже австралопитеки переходили к твёрдым орехам и семенам, только когда другие источники пищи отсутствовали, а во-вторых, наши с вами премоляры хотя и сгодятся для этой цели, но без микротрещин эмали это испытание не перенесут. И если наши предки, жившие не больше 25–30 лет (во многом и из-за потери зубов!), могли себе позволить такую жертву, то человеку современному всегда стоит соотносить дополнительные секунды на использование молотка со временем и средствами, необходимыми на визит к стоматологу.
На иллюстрации: механическая модель на фоне ископаемого черепа австралопитека. Цветами показано механическое напряжение смещения при моделировании укуса твёрдых частиц премолярами гоминида.
