На одному молоці щелепи не відростиш

Зменшення щелеп 1: Контрольні точки, координати яких вимірювалися на черепах в дослідженні.

Еволюція людини сотні тисяч років йшла під гаслом зменшення зубів і щелеп. Це правило не завжди, звичайно, виконувалося, але генеральна тенденція простежується чітко: у ранніх Homo зуби менше, ніж у австралопітеків, у еректусів менше, ніж у ранніх Homo, і так далі. Вважається, що саме скорочення жувального апарату відкрило можливості для зростання головного мозку, а разом з цим - для розвитку інтелекту. За даними ряду досліджень, зменшення (грацилізація) лицьового скелета мало місце і в історії виду Homo sapiens. Один з переломних моментів, хронологічно зовсім недавній - це поширення сільського господарства і пов'язана з цим зміна способу життя, що відбилося і на біології людських популяцій. За даними деяких досліджень, перші землероби і скотарі мали менш масивні щелепи, ніж їхні предки і сусіди - мисливці-збирачі. Логічно пояснити таку різницю тим, що їжа стародавнього фермера - це ячмінна похлебка або сир - не вимагала такого навантаження на жувальну мускулатуру, як видобуток мисливця.

Науково «жувально-функціональну гіпотезу» сформулювали років 40 тому, коли знадобилося пояснити відмінності, виявлені при вивченні хронологічних серій черепів давніх нубійців - від мезолітичних мисливців до християн. Аналогічні тенденції вчені побачили і в стародавніх Європі, Азії та Америці: з переходом до сільського господарства лицьовий скелет помітно «легшав». Завдяки властивостям нових харчових ресурсів і поширенню термічної обробки їжі (наприклад, варіння в керамічному посуді), «жувати стало легше». Це підтверджувалося і поширенням у сільськогосподарських групах неправильного прикусу і краудингу («нудності» зубів). Вимоги до якості жувального апарату явно впали.

Однак, як правило, такі дослідження охоплювали невелике число популяцій.

Автори статті, опублікованої в PNAS, взялися за глобальне дослідження: вони вирішили оцінити, як перехід до сільського господарства вплинув на форму і розмір черепа в різних популяціях в масштабах всієї планети. Для цього потрібно не тільки зібрати багато даних, але і враховувати стать людей (очевидно, що жіночі черепи «легше» чоловічих), їх вік та інші фактори. Дослідники взяли інформацію про морфометрію великої кількості черепів і нижніх щелеп, для чого використовували колекції по 25 доіндустріальних спільнот (559 черепів і 534 щелепи). Сільськогосподарські спільноти розбили на 3 умовні категорії згідно з продуктами, що переважають в їх раціоні: Milk - «молочні», Mush - «зернові» і Soft - «молочні і зернові разом». Автори виділили саме ці категорії продуктів, оскільки практично загальновизнано, що їх введення в раціон зменшує навантаження на жувальний апарат.

Зауважу, що в базі даних опинилися впереміш сучасні і стародавні популяції: тут і нинішні бушмени з андаманцями, і мезоліт Франції, і японці періоду дзьомон. В яку групу їх визначити, вирішували на підставі археологічних, ізотопних та етнографічних даних.

У моделях враховувалася стать, ступінь споріднення популяцій, а також середньорічна температура повітря (відомо, що клімат також впливає на форму черепа). Дивно, але в статті не говориться, чи враховувався вік індивідів. Судячи з усього, ні.

Для багатьох контрольних точок вирахували середню форму черепа мисливця-збирача, а потім порівнювали всі черепи з цією усередненою моделлю «жорсткого раціону». У програмі до статті наведено картинки, на яких з кожної точки усередненої моделі йде безліч векторів - кожен показує зсув точки на конкретному черепі. За думкою авторів, такі візуалізації дають уявлення про те, як змінювалася форма черепа в процесі переходу до сільського господарства.

До якого результату прийшли вчені? Загалом дослідження узгоджується з передбаченнями «жувально-функціональної гіпотези». Виявилося, що зменшення жувального апарату порівняно з мисливцями-збирачами найбільш помітно в групах «молочної» категорії (найслабшими зміни виявилися у «зернових»). Логічно, адже молочні продукти - найм'якша їжа. Саме молоко і його рідкі похідні не потрібно жувати взагалі. Зменшення щелеп 2: Оцінка змін, пов'язаних з категорією «Молоко». Сірий контур - «усереднений» модель черепа і нижньої щелепи мисливця-збирача (жінка). Сині вектори в контрольних точках показують зміни форми для кожного з 200 черепів категорії «Молоко».

Головні відмінності в будові жувального апарату «фермерів» - менші розміри передніх скроневих м'язів, зміщення назад зубної системи, особливо верхніх жувальних зубів, більш високе нібо і більш високий віночний відросток нижньої щелепи, відносно вузька гілка нижньої щелепи і сильніше виступаюче підборіддя. Розмір черепної коробки збільшується відносно розмірів особи.

Нижня щелепа в «молочній» категорії помітно коротше. Є дані і про зменшення загальних розмірів черепа, який стає більш округлим. Вузька гілка нижньої щелепи говорить про зменшення площі кріплення жувальних м'язів, зміщений вниз скронева лінія (місце кріплення скроневого м'яза) означає, що цей м'яз став коротшим. Більш тонке кісткове немо - ознака зменшення навантаження на щелепі. Всі ці дані - на користь того, що потужні щелепи людям більше не були потрібні.

Не цілком вкладається в гіпотезу про зменшення навантаження зміщення назад жувальних зубів - по ідеї, таке їх розташування збільшує ефективність роботи щелеп за рахунок укорочення «плеча». Однак, судячи з усього, такий зсув - природний наслідок того, що гілка нижньої щелепи (і сама щелепа) стали коротшими.

І все ж ефект від зміни раціону виявляється невеликим, якщо порівнювати його розмах з різницею між чоловіками і жінками, різницею між групами з різних кліматичних поясів і навіть щодо індивідуальних відмінностей всередині групи.

Автори знаходять це логічним: згідно з сучасними уявленнями, більша частина генетичної різноманітності людей припадає на мінливість всередині популяцій, а відмінності між популяціями - в тому числі в будові черепа - в основному нейтральні.

Тим не менш, для близькоспоріднених груп ефект від зміни раціону виявляється вже помітним. Не варто, до речі, забувати, що технології обробки і приготування їжі поширилися задовго до появи сільського господарства, так що перехід не міг бути занадто різким.

Окремо автори розглядають питання, яка природа перебудови жувального апарату: ймовірно, більшою мірою це не вроджені, генетичні зміни, а, швидше, набуті протягом життя. Жувальна система дуже пластична і чутливо реагує на те, як користується нею господар. Потужне навантаження - у відповідь ростуть м'язи, збільшується і кістковий рельєф. Якщо ж не напружуватися - навряд чи відросте «вольова» щелепа.

І все ж - відзначають вчені - є приклади, коли відмінності в будові черепа між мисливцями-збирачами та аграріями проявлялися у немовлят, ще не віднятих від грудей. Тут мова може йти тільки про генетичні механізми. Треба сказати, що найяскравіші приклади генетичних відмінностей між сучасними популяціями пов'язані саме з особливостями харчування (класика - генетичний варіант, пов'язаний з переносимістю лактози в дорослому віці, у груп, що спеціалізуються на молочному тваринництві).

А я додам, що мені не здається бездоганним підхід авторів: як еталон «жорсткого раціону» вони взяли усередненого «по планеті» мисливця-збирача, об'єднавши при цьому грацильних бушменів з вкрай масивними австралійцями. Що могло статися? Плюс на мінус дає нуль. Розбивши землеробів на «молочних» і «зернових», автори ніби забули, як різко може відрізнятися раціон мисливців-збирачів: у згаданих бушменів, скажімо, він на 80% складається з горіхів монгонго, а жителі мезолітичних стоянок з території Франції полювали на оленів і збирали равликів. Ніяк - про це вже говорилося - не враховується індивідуальний вік людей, адже очевидно, що масивність щелеп підлітка, дорослого і старого - не одне і те ж. Тому до висновків статті я б віднесся з обережністю.