Nasi przodkowie zmienili dietę i zęby. Sęk w kolejności

Czy nasi przodkowie najpierw dostosowywali się anatomicznie do nowych warunków, czy może najpierw zmieniali styl życia, a ciało próbowało nadążyć? Najnowsze analizy składu izotopów szkliwa zębów wczesnych homininów z Afryki Wschodniej pokazują, że to zmiana sposobu odżywiania wyprzedzała zmiany morfologiczne o setki tysięcy lat. Zespół naukowców z Dartmouth zauważył, że te człowiekowate zaczęły jeść nowe typy pożywienia, zanim ich zęby, szczęki czy układ trawienny zdążyły się do tego przystosować. To klasyczny przykład behavioral drive – zjawiska, w którym to nowe zachowania pchają do przodu ewolucję biologiczną.

Od liści do korzeni

Przed pojawieniem się gatunku Homo, afrykańskie krajobrazy przemierzały różne gatunki australopiteków – dwunożnych, ale wciąż zwinnych wspinaczy, z dużymi zębami trzonowymi i dietą przypominającą tę dzisiejszych małp człekokształtnych. Jadły one głównie owoce, młode liście, pędy i korzonki roślin typu C3 (patrz ramka). W miarę jak klimat Afryki stawał się coraz bardziej suchy, a lasy ustępowały miejsca sawannom, część homininy zaczęła eksperymentować z nowymi źródłami pożywienia. Około 3,8 mln lat temu wiele gatunków australopiteków oraz Paranthropus boisei jadało głównie rośliny C4 – czyli trawy i turzyce, typowe dla sawann.

Problem w tym, że trawy nie są łatwym pokarmem. Ich liście są twarde, włókniste, ubogie w kalorie, a dodatkowo zawierają krzemionkę, która działa na szkliwo jak papier ścierny. Ich trawienie wymaga więc odpornego uzębienia i wyspecjalizowanego układu pokarmowego, jak u przeżuwaczy – a homininy nie miały ani jednego, ani drugiego.

Czy zatem naprawdę jadły trawy i to bez ich przetwarzania? Nie ma bowiem dowodów na to, by znali wówczas ogień albo sposoby fermentacji. Hipotetycznie są jeszcze bogate w skrobię ziarna, jednak małe, twarde i opakowane w łuskę, więc bez ich rozdrabniania trudno było z nich zrobić podstawę diety.

Dlatego najbardziej prawdopodobne wydaje się, że homininy sięgały po młode kłosy i liście, które wymagają od konsumenta mniej zabiegów, ale też bulwy i kłącza roślin C4, które mają jeszcze tę zaletę, że są dostępne przez cały rok (np. niektóre gatunki ciborowatych – Cyperus papyrus, Cyperus rotundus czy dzikie trawy z rodzaju Panicum czy Sorghum, tworzące podziemne struktury magazynujące skrobię). Musieli –jak współczesne małpy, np. pawiany i gelady – selekcjonować to, co dało się przeżuć i przyswoić, jednocześnie korzystać z nowych nisz ekologicznych, dostępnych na otwartych sawannach.

Od pożywienia do dostosowania

I właśnie na tym etapie zaczyna się zasadnicza część badań zespołu Luke’a D. Fannina. Naukowcy połączyli dane izotopowe węgla (δ¹³C), pokazujące udział roślin C3 i C4 w diecie, z analizą izotopów tlenu (δ¹⁸O), które zdradzają, skąd pochodziła zawarta w pożywieniu woda. Bulwy znajdują się pod ziemią, zatem zawierają wodę mniej wzbogaconą w cięższy tlen niż liście, które parują na powierzchni. Porównując dane homininów z wynikami uzyskanymi dla współczesnych i kopalnych roślinożerców, autorzy wykazali, że ok. 2,3 mln lat temu Homo wrócił do zwyczajów przodków: ograniczył spożywanie roślin typu C4 i zaczął polegać przede wszystkim na C3. Zwłaszcza podziemnych organach spichrzowych, takich jak bulwy i kłącza (np. dziko rosnącej ignamy, maranty, kolokazji, ewentualnie niektórych gatunków ciborowatych – Cyperus esculentus, Cyperus rotundus), ograniczając udział C4. Ta zmiana w sposobie odżywiania wyprzedziła zmiany anatomiczne – krótsze zęby trzonowe pojawiły się dopiero kilkaset tysięcy lat później w wyniku stopniowych zmian w proporcjach zębów i ogólnej budowie szczęki u późniejszych Homo.

Często mówi się, że rozwój człowieka był możliwy dzięki przejściu na dietę mięsną. Tymczasem badania nie potwierdzają, żeby między 2,3 a 1,6 mln lat temu Homo jadł dużo zwierząt. Choć pierwsze ślady cięcia kości pojawiają się ok. 2,6 mln lat temu, nie ma dowodów na intensywne polowania czy systematyczne korzystanie z padliny. Tymczasem właśnie wtedy izotopowy profil zębów się zmienia – tyle że nie z powodu spożywania mięsa, ale podziemnych części roślin.

Bulwy były bardziej kaloryczne, dostępne przez cały rok, ale trudniejsze do pozyskania. Wydobywanie ich mogło wymagać użycia prostych narzędzi – kijów, rogów, kości. Być może to właśnie te praktyki, a nie polowania, wymusiły większą zręczność i planowanie – i otworzyły drogę do ewolucji większego mózgu. Mięso, owszem, spełni później ważną funkcję, ale to bulwy mogły być pierwszym „paliwem” człowieka.

Nowe badania pokazują nie tylko to, co jedli nasi przodkowie, ale też jak zmieniali się jako istoty myślące i planujące. To nie zęby wymusiły zmianę diety – to zmiana diety wpłynęła na zęby. A wszystko zaczęło się od tego, że ktoś, gdzieś na sawannie, sięgnął głębiej w ziemię i wykopał coś bardziej wartościowego niż liść.