社会纽带是否是人类大脑发展的秘密？最近对乔治亚早期人类（Homo）化石牙齿的研究表明，这些早期人类虽然脑容量较小，成年期与现代大猩猩相似，但却有着较长的童年。这一发现意味着，延长童年以及跨越三代的社群内文化学习，可能是促使人类演化出更大脑容量的起因，挑战了先前认为是反过来的看法。这项研究的结果发表在《自然》期刊上。
社会纽带是否是人类大脑发展的秘密？最近对乔治亚早期人类（Homo）化石牙齿的研究指出，虽然这些早期人类脑容量较小，并且成年期与大猩猩相似，但却拥有更长的童年。这一发现表明，延长的童年和跨越三代的社群内文化学习，可能是促使现代人类演化出更大脑容量的原因，而不是反之。这项研究刊登在《自然》期刊上。
来自瑞士苏黎世大学、法国格勒诺布尔欧洲同步辐射设施（ESRF）以及乔治亚国家博物馆的全球科学家团队对现代人类（Homo sapiens）童年漫长与其大脑容量之间的关系提出质疑。他们研究了一具来自乔治亚、距今1.77百万年的早期人类化石。通过利用同步辐射成像技术分析一具几乎成年个体的牙齿生长，研究人员发现，尽管这种物种成熟速度与大猩猩相当（约12岁），但其牙齿发育模式更接近现代人类，表明其童年期较长，对成年人的依赖程度超过大猩猩。
由于早期人类的脑容量仅比黑猩猩稍大，研究人员提出，延长的发育阶段与跨越几代的增强文化学习有关，其中年长成员与年轻成员分享经验。在三代社会框架中更长的童年使年轻组员能够更有效地吸收信息。一旦这种进化倾向开始，自然选择就会优化增强社群内文化学习的特征。在此后阶段，随着社交知识的增加，进化将有利于脑容量的扩大，从而导致现代人类特有的延长成年期和长寿。此项研究在《自然》上发表，挑战了“大脑大，童年长”的传统观点，表明延长的童年和三代社会结构可能促进了更大脑容量的演化。
人类的童年期相较于大猩猩显得异常漫长，在此期间，父母、祖父母以及其他成年人在其身心成长中扮演了重要角色。这个阶段对于获取在复杂人类群体中生存所需的认知能力至关重要。普遍的看法是，现代人类较长的发展期是由于大脑体积的增加，而这需要大量的能量来支持。然而，将“大脑与长童年”相关联的假设可能需要重新审视，正如这一国际研究团队在《自然》期刊中所示的研究结果，基于对一具引人注目的化石的牙齿生长的分析。
牙齿蕴藏线索
这个研究小组由来自苏黎世大学、格勒诺布尔ESRF和乔治亚国家博物馆的专家组成，利用同步辐射成像研究约1.77百万年前在乔治亚Dmanisi遗址发现的一具几乎成年化石的牙齿发育情况。
“童年和认知能力无法化石化，因此我们依赖间接证据。牙齿是理想的，因为它们保存良好，并且展示每日生长环，类似于树木的年轮，记录它们的发展。”来自苏黎世大学、该研究的首席作者Christoph Zollikofer解释道。“牙齿的发展与身体的生长密切相关，包括大脑。因此，从化石的牙齿生长中获得的见解能够揭示很多关于其整体生长的重要信息，”ESRF的科学家、研究合著者Paul Tafforeau补充道。
18年的研究
该研究项目始于2005年，此前在ESRF通过相位对比同步辐射断层成像技巧进行非破坏性牙齿微结构分析取得了良好的初步结果。这种先进的技术使科学家能够创造出化石牙齿的虚拟显微切片。这一个体的生长结构的极好保存，使其牙齿发育阶段的详细重建成为可能，从出生到死亡，其精准度无与伦比。基本上，科学家几乎虚拟重建了这一古代人科的牙齿。
该项目从2005年启动到2023年得出结果，历时近18年。牙齿的初步扫描于2006年进行，2007年初步结果显示个体的死亡年龄。
“我们期待发现早期人类典型的牙齿生长模式，类似于大猩猩，或类似现代人类的模式。然而，当我们分析初步结果时，我们感到震惊，因为它们显示出一种独特的模式，表现出较快的磨牙冠生长，这是在任何其他化石人类或现存大猩猩中都未曾见到的。”Paul Tafforeau分享道。在接下来的几年中，研究团队进行了五系列试验和四次全面分析，使用了不同的技术手段，随着牙齿同步辐射成像技术的进步。由于所有结果均指向同一方向，暗示了对“大脑大——童年长”假设的重大影响，科学家们被迫重新审视对这一化石的理解。“这是一个渐进的过程，无论是在技术上还是在思想上，最终带我们提出今天的假设。”Paul Tafforeau总结道。
乳牙的延长使用
“我们的发现表明，这个个体大约在11至12岁时去世，已发育出智齿，类似于同龄的大猩猩。”研究的合著者Vincent Beyrand指出。然而，研究团队发现，这一化石表现出异常类似于人类的牙齿成熟模式，在最初五年的发育中，后牙的发育滞后于前牙。
“这表明，相较于大猩猩，这种早期人类的乳牙保留的时间更长，而这种早期的Homo物种的儿童则需要成年人更长时间的支持。”来自苏黎世大学的Marcia Ponce de León说。“这可能代表了首次进化试验，延长童年。”
牙齿揭示大脑演化线索
这为测试“大脑大——童年长”假设提供了机会。早期人类的脑容量并未比大猩猩或南猿显著更大，但它们的寿命可能更长。在Dmanisi发现的一个头骨属于一位年长个体，该个体在生命的最后几年内没有剩余的牙齿。“个体能够在没有牙齿的情况下生存几年这一事实表明，群体有效照顾了他。”来自乔治亚国家博物馆的David Lordkipadnize说。年长个体作为最有经验者，很可能在社群中发挥了重要作用，向年轻成员传授知识。这种三代结构对文化知识的传递在人与人之间是独特的。
众所周知，幼儿由于大脑的显著可塑性，可以记住大量的信息。然而，学习的内容越多，吸收这些知识所需的时间就越长。
这导致了一种新的假设的出现。随着文化传播的增加，儿童的生长可能会同时减缓，使年长一代向年幼一代传递的信息量日益显得重要。这种知识的传递使儿童能够更好地利用可用资源同时发展更复杂的行为，从而赋予他们一个演化的优势，倾向于延长童年（并且可能延长寿命）。
一旦这个机制建立，自然选择就会专注于增强文化传播，而不仅仅是生物特征。随着需要传达的信息量的增加，进化将倾向于更大的脑容量和延迟的成年期，以便于在童年期间获得丰富的学习时间，尽管食物供应有限。
因此，看起来，大脑的演化可能并不是人类发展缓慢的重要原因，而是童年的延长和三代社会结构促进了生物-文化的演化。这些机制最终导致了脑容量的增加、成年期的延长和寿命的增加。对这一非凡化石牙齿的研究可能促使研究人员重新思考塑造我们物种的演化过程——Homo sapiens。
