Эволюция человека сотни тысяч лет шла под лозунгом уменьшения зубов и челюстей. Это правило не всегда, конечно, выполнялось, но генеральная тенденция прослеживается чётко: у ранних Homo зубы меньше, чем у австралопитеков, у эректусов меньше, чем у ранних Homo, и так далее. Считается, что именно сокращение жевательного аппарата открыло возможности для роста головного мозга, а вместе с этим — для развития интеллекта. По данным ряда исследований, уменьшение (грацилизация) лицевого скелета имело место и в истории вида Homo sapiens. Один из переломных моментов, хронологически совсем недавний — это распространение сельского хозяйства и связанная с этим смена образа жизни, что отразилось и на биологии человеческих популяций. По данным некоторых исследований, первые земледельцы и скотоводы обладали менее массивными челюстями, чем их предки и соседи — охотники-собиратели. Логично объяснить такую разницу тем, что пища древнего фермера — будь то ячменная похлёбка или сыр — не требовала такой нагрузки на жевательную мускулатуру, как добыча охотника.
Научно «жевательно-функциональную гипотезу» сформулировали лет 40 назад, когда понадобилось объяснить различия, обнаруженные при изучении хронологических серий черепов древних нубийцев — от мезолитических охотников до христиан. Аналогичные тенденции учёные увидели и в древних Европе, Азии и Америке: с переходом к сельскому хозяйству лицевой скелет заметно «легчал». Благодаря свойствам новых пищевых ресурсов и распространению термической обработки пищи (например, варке в керамической посуде), «жевать стало легче». Это подтверждалось и распространением в сельскохозяйственных группах неправильного прикуса и краудинга («скученности» зубов). Требования к качеству жевательного аппарата явно упали.
Однако, как правило, такие исследования охватывали небольшое число популяций.
Авторы статьи, опубликованной в PNAS, взялись за глобальное исследование: они решили оценить, как переход к сельскому хозяйству повлиял на форму и размер черепа в разных популяциях в масштабах всей планеты. Для этого нужно не только собрать много данных, но и учитывать пол людей (очевидно, что женские черепа «легче» мужских), их возраст и другие факторы. Исследователи взяли информацию о морфометрии большого количества черепов и нижних челюстей, для чего использовали коллекции по 25 доиндустриальным сообществам (559 черепов и 534 челюсти). Сельскохозяйственные сообщества разбили на 3 условные категории согласно продуктам, преобладающим в их рационе: Milk — «молочные», Mush — «зерновые» и Soft — «молочные и зерновые вместе». Авторы выделили именно эти категории продуктов, так как практически общепризнано, что их введение в рацион уменьшает нагрузку на жевательный аппарат.
Замечу, что в базе данных оказались вперемешку современные и древние популяции: тут и нынешние бушмены с андаманцами, и мезолит Франции, и японцы периода дзёмон. В какую группу их определить, решали на основании археологических, изотопных и этнографических данных.
В моделях учитывался пол, степень родства популяций, а также среднегодовая температура воздуха (известно, что климат также влияет на форму черепа). Странно, но в статье не говорится, учитывался ли возраст индивидов. Судя по всему, нет.
Для множества контрольных точек вычислили среднюю форму черепа охотника-собирателя, а затем сравнивали все черепа с этой усреднённой моделью «жёсткого рациона». В приложении к статье приведены картинки, на которых из каждой точки усреднённой модели идёт множество векторов — каждый показывает смещение точки на конкретном черепе. По мысли авторов, такие визуализации дают представление о том, как менялась форма черепа в процессе перехода к сельскому хозяйству.
К какому результату пришли учёные? В целом исследование согласуется с предсказаниями «жевательно-функциональной гипотезы». Оказалось, что уменьшение жевательного аппарата по сравнению с охотниками-собирателями наиболее заметно в группах «молочной» категории (самыми слабыми изменения оказались у «зерновых»). Логично, ведь молочные продукты — самая мягкая пища. Само молоко и его жидкие производные не нужно жевать вообще.
Главные отличия в строении жевательного аппарата «фермеров» — меньшие размеры передних височных мышц, смещение назад зубной системы, особенно верхних жевательных зубов, более высокое нёбо и более высокий венечный отросток нижней челюсти, относительно узкая ветвь нижней челюсти и сильнее выступающий подбородок. Размер черепной коробки увеличивается относительно размеров лица.
Нижняя челюсть в «молочной» категории заметно короче. Есть данные и об уменьшении общих размеров черепа, который становится более округлым. Узкая ветвь нижней челюсти говорит об уменьшении площади крепления жевательных мышц, смещённая вниз височная линия (место крепления височной мышцы) означает, что эта мышца стала короче. Более тонкое костное нёбо — признак уменьшения нагрузки на челюсти. Все эти данные — в пользу того, что мощные челюсти людям больше не требовались.
Не вполне укладывается в гипотезу об уменьшении нагрузки смещение назад жевательных зубов — по идее, такое их расположение увеличивает эффективность работы челюстей за счёт укорочения «плеча». Однако, судя по всему, такой сдвиг — естественное следствие того, что ветвь нижней челюсти (и сама челюсть) стали короче.
И всё же эффект от смены рациона оказывается небольшим, если сравнивать его размах с разницей между мужчинами и женщинами, разницей между группами из разных климатических поясов и даже относительно индивидуальных различий внутри группы.
Авторы находят это логичным: согласно современным представлениям, бóльшая часть генетического разнообразия людей приходится на изменчивость внутри популяций, а различия между популяциями — в том числе в строении черепа — в основном нейтральны.
Тем не менее, для близкородственных групп эффект от смены рациона оказывается уже заметным. Не стоит, кстати, забывать, что технологии обработки и приготовления пищи распространились задолго до появления сельского хозяйства, так что переход не мог быть слишком резким.
Отдельно авторы рассматривают вопрос, какова природа перестройки жевательного аппарата: вероятно, в большей степени это не врождённые, генетические изменения, а, скорее, приобретаемые в течение жизни. Жевательная система очень пластична и чутко реагирует на то, как пользуется ею хозяин. Мощная нагрузка — в ответ растут мышцы, увеличивается и костный рельеф. Если же не напрягаться — вряд ли отрастёт «волевая» челюсть.
И всё же — отмечают учёные — есть примеры, когда отличия в строении черепа между охотниками-собирателями и аграриями проявлялись у младенцев, ещё не отнятых от груди. Тут речь может идти только о генетических механизмах. Надо сказать, что самые яркие примеры генетических отличий между современными популяциями связаны именно с особенностями питания (классика — генетический вариант, связанный с переносимостью лактозы во взрослом возрасте, у групп, специализирующихся на молочном животноводстве).
А я добавлю, что мне не кажется безупречным подход авторов: в качестве эталона «жёсткого рациона» они взяли усреднённого «по планете» охотника-собирателя, объединив при этом грацильных бушменов с крайне массивными австралийцами. Что могло получиться? Плюс на минус даёт нуль. Разбив земледельцев на «молочных» и «зерновых», авторы как будто забыли, как резко может различаться рацион охотников-собирателей: у упомянутых бушменов, скажем, он на 80% состоит из орехов монгонго, а жители мезолитических стоянок с территории Франции охотились на оленей и собирали улиток. Никак — об этом уже говорилось — не учитывается индивидуальный возраст людей, а ведь очевидно, что массивность челюстей подростка, взрослого и старика — не одно и то же. Поэтому к выводам статьи я бы отнёсся с осторожностью.
