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猩猩猴子都沒有下巴,人類為什麼會有?


2017年10月27日00時 今日科學 果殼網
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作者:Richard C. Lewis,亞得里亞海上的豬

編輯:游識猷

觀察一下其他靈長類動物或尼安德特人的顱骨,你會發現它們和晚期智人相比似乎少了些什麼。的確,有一樣東西是我們獨有,而其他靈長類動物、尼安德特人和早期智人都不具備的:那就是下巴。

注意左側現代人顱骨的面孔底部有一處突起,而右側尼安德特人的頭骨就沒有這個特徵。差異的原因:只有晚期智人才擁有下巴。圖片來源:Tim Schoon,愛荷華大學。

愛荷華大學的內森•霍爾頓(Nathan Holton)是顱面特徵及力學的專家,他表示:「從某個角度看,下巴只是個無關緊要的小東西;但有趣的是,我們人類是唯一擁有下巴的動物,別的動物都沒有。」

為了探索下巴的起源,霍爾頓和他在愛荷華大學的同事不久前開展了一項研究。結果顯示,下巴的並不是由咀嚼這樣的機械力塑造的,而是在演化適應中隨著面部大小和形狀的改變而產生的。演化中的人類對社會生活越來越適應,體內的激素水平也隨之發生了變化,而下巴的出現,或許就和這些變化有關。

這個假說一旦成立,或許就能終結一場斷斷續續進行了一百多年的辯論:晚期智人為什麼有下巴?他們的下巴又是如何產生的?

有些人(角色)還長出了非常奇怪的下巴……

利用先進的生物力學手段,愛荷華大學的研究隊伍分析了近40名對象的頭面部特徵,他們的數據涵蓋了從嬰兒到成人的各個階段。結果顯示,包括咀嚼在內的機械力所引起的阻力,並不足以在下顎上製造出新的骨骼。他們在網上的《解剖學雜誌》(Journal of

Anatomy)撰文,指出晚期智人之所以長出下巴,原因似乎應該歸為簡單的幾何學:從早期智人到今天的人類,我們的臉部變得越來越小(我們的臉比尼安德特人小了大約15%),在這個過程中,面孔底部的骨骼也隨之突了出來、成為了我們的標誌特徵。

所以,人類並不是「長出了下巴」,而是因為臉變小了,才把下巴突了出來。

霍爾頓目前在愛荷華大學牙醫學院的正牙系擔任助理教授,他也是一位人類學家。「簡單來說,我們沒有發現任何證據表明下巴與機械功能有關,在有的對象身上,甚至下巴對機械力的承受會隨著年齡的增長而變弱。」他說,「總之,下巴不太可能是為了分散壓力和拉力而產生的,比較可能成立的是別的解釋。」

猩猩和猴子都沒有隆起的下巴

同樣在愛荷華大學,羅伯特•弗朗西斯卡(Robert

Franciscus)領導的一組人類學家提出了一個更富趣味的解釋:他們認為下巴是人類生活方式轉變的副產品。這個轉變始於8萬年前左右,到了大約2萬年前,晚期智人開始從非洲向外遷徙,他們的生活方式也從此發生了劇變。具體來說,晚期智人的祖先是古代的狩獵採集部落,在演化的過程中,原先彼此隔絕的小部落變成了互相協作的大集體,並且在大地上結出了一張張社會關係的網絡。隨著群體的關係變得越來越密切,人們也越來越多地用藝術和其他符號媒介來表達自己的感受。

在這個過程中,男性的變化尤其明顯,他們的性格變得沉靜,不再像以前那樣為了領地和財產而大打出手,而是更加願意結盟,這一點可以由商品和觀念的交換來證明。交換便利了交換雙方,也惠及整個人類。

與這個態度上的變化同時發生的是男性的激素水平、尤其是睪丸酮水平的下降,而這又造成了他們顱面部的顯著變化。其中較大的一個變化是面部縮小了,下巴自然也就突顯了出來。

因為睪丸酮降低,面部變小,下巴才突顯出來。

這個理論是弗朗西斯卡的團隊在2014年八月的《當代人類學》(Current

Anthropology)雜誌上提出的,眼下的這篇論文,他也是作者之一。「我們認為,晚期智人的優勢在於擁有一個四通八達的社會網絡,他們能夠方便地交換信息、尋找配偶,這是一個創舉。」他說,「但是要維持這樣的社會,雄性之間就必須彼此忍讓,他們的好奇心和探索欲一定壓倒了攻擊欲,而這一點也在他們的面部構造中體現了出來。」

目前的研究支持了這個觀點,因為它排除了咀嚼等機械動作造就下巴的可能。

研究者考察了下頜對垂直彎曲(vertical

bending)和叉骨壓迫(wishboning)這兩種力做出的一般反應。在叉骨壓迫中,下頜的一側受到向外的拉力,使得下巴的外表面產生了壓縮。在垂直彎曲中,升支部(也就是下頜兩側靠後、比較接近垂直的部分)向外張開,使得下巴變緊。舊理論認為,在這兩種情況下,下巴都受到了機械力的壓迫,在微觀層面上,這應該會導致新骨骼的產生,這就像是舉起重物會造成微小的傷口、從而導致新肌肉的產生一樣。因此舊理論認為,是咀嚼之類的機械力造就了我們的下巴。

然而,愛荷華大學的研究者們卻得出了不同的結論,他們查看了研究對象從3歲到20多歲的頭部數據,結果並沒有發現那些微乎其微的機械力會導致下巴處的骨骼生長。實際上,他們的發現正好相反:機械阻力最大的對象,下巴和3、4歲的兒童是最像的——也就是說,他們根本沒有下巴。

不過他們也注意到了一點:下巴的「生長」和另一個變化存在關聯,那就是我們的面部特徵隨著頭部尺寸的增加而產生的適應性變化——這就好比是用一塊塊零件組裝成一幅不斷膨脹、不斷變形的三維拼圖。

舉例來說,兒童的下巴十分平坦,幾乎難以辨認,這一點很像尼安德特人。只有當我們的頭部和面部進入成年之後,面部下方的骨骼才會突顯出來。

當我們三四歲時(左),下巴骨骼十分平坦。直到成年早期(右),下巴才慢慢突出。圖片來源: Nathan Holton 實驗室,愛荷華大學。

「我們的研究表明,下巴的突顯和它的功能沒有關係。」霍爾頓說道,「它多半是和發育過程中的空間動力學關係更大。」

一個AI

隨著演化,人類不但長出了下巴,有些個體還長出了兩個下巴……

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