最近的研究對人類漫長的童年是由於大腦體積大這一理論提出了質疑。 相反，對早期智人牙齒化石的分析表明，長時間的發展是加強文化學習和知識共享的必要條件，這後來促成了更大的大腦和更長的壽命。與類人猿相比，人類的童年特別漫長。 在此期間，父母和其他成年人為他們的身體和認知發展做出了貢獻，確保他們獲得在人類群體複雜的社會環境中茁壯成長所需的所有認知技能。

普遍的理論認為，現代人的生長期延長是腦容量增加的結果，而腦容量的成長需要大量的能量資源。 然而，一項對特殊化石牙齒生長的新研究表明，”大腦袋-長童年”的假設可能需要修正。

在歐洲同步加速器（ESRF）上掃描的格魯吉亞德馬尼西遺址出土的近成年智人化石，年代約177 萬年前。 圖片來源：喬治亞國家博物館

這項研究由蘇黎世大學（瑞士）、歐洲同步輻射設施（ESRF，法國格勒諾布爾）和喬治亞國家博物館（喬治亞州）的科學家共同完成，發表在《自然》（Nature）上。這項研究利用同步輻射成像技術研究了格魯吉亞德馬尼西遺址出土的近成年早期Homo化石的牙齒發育情況，該化石的年代約為177萬年前。

” 童年和認知不會變成化石，因此我們必須依靠間接資訊。牙齒是理想的選擇，因為它們可以很好地化石，並產生日環，就像樹木產生年輪一樣，年輪記錄著樹木的發展。保羅-塔福羅（Paul Tafforeau）補充說。

格魯吉亞德馬尼西遺址出土的亞成體早期智人頭骨化石的三維重建圖。 綠色、橘色和紅色代表保存下來的牙齒（分別用5um 同步加速器、47um 同步加速器和250um 工業掃描器成像）。 藍色的牙齒是透過鏡像其對稱的對應牙齒而添加的缺牙。 紫色的第一下門齒尚未恢復，是根據第二下門齒推算出來的。 然後以5um 的分辨率顯示右上犬齒，以說明其表面以及釉質和牙本質虛擬切片上生長線的可見性。 再進行第二級縮放，以達到0.7umm 的分辨率，顯示琺瑯質中的日線增量。 然後將所有牙齒從頭骨中虛擬提取出來並進行處理，以顯示該個體死亡時的最終牙齒狀態。 根據在所有牙齒上觀察到的牙齒增量，計算了這個亞成人從出生到死亡（11.42 歲）期間每6 個月的虛擬生長序列。 圖片來源：ESRF/Paul Tafforeau、Vincent Beyrand

該計畫於2005 年啟動，在此之前，ESRF 利用相襯同步輻射斷層掃描技術對牙齒微觀結構進行的非破壞性分析取得了初步成功。 這項技術使科學家能夠在該化石的牙齒上製作虛擬顯微切片。 該標本的牙齒生長結構保存品質極高，因此能夠以前所未有的精確度重建其從出生到死亡的所有牙齒生長階段。 從某種程度上說，科學家幾乎重新長出了這個類人猿的牙齒。

這個計畫從2005 年開始構思到2023 年完成，歷時近18 年。 科學家於2006 年首次掃描了這些牙齒，並於2007 年獲得了化石死亡年齡的第一批結果。

“我們預期會發現早期類人猿典型的牙齒發育，接近類人猿的牙齒發育，或發現接近現代人的牙齒發育。” 塔福羅解釋說：”當我們獲得第一批結果時，我們簡直不敢相信我們所看到的，因為它與眾不同，意味著臼齒牙冠的生長速度比任何其他化石類人猿或活體類人猿都要快。

“在接下來的幾年裡，隨著牙科同步加速器成像技術的進步，我們採用不同的方法進行了五次實驗和四次完整的分析。 由於所有結果都指向同一個方向，並可能對’大腦袋-長童年’假說產生強烈影響，科學家們不得不跳出固有思維來理解這塊化石。了我們今天發表的假說。

保羅-塔福羅和文森特-貝朗在歐洲同步加速器（ESRF）掃描牙齒。 圖片來源：ESRF／Stef Candé

“研究結果表明，這個個體死於11 到12 歲之間，當時他的智齒已經萌出，類人猿在這個年齡的情況也是如此，”該研究的合著者Vincent Beyrand 解釋說。 然而，研究團隊發現，這種化石的牙齒成熟模式與人類驚人地相似，在牙齒發育的頭五年，後牙落後前牙。 “

蘇黎世大學的馬西婭-龐塞-德萊昂（Marcia Ponce de León）是這項研究的合著者之一，她解釋說：”這表明，乳牙的使用時間比類人猿更長，這種早期智人種的孩子依賴成人撫養的時間比類人猿更長。

這就是檢驗”大腦袋-長童年”假說的地方。 早期類人猿的大腦並不比類人猿或澳類人猿大多少，但它們可能活得更長。 事實上，在德馬尼西發現的一個頭骨是一個非常老的個體，在它生命的最後幾年，牙齒都沒有了。 “格魯吉亞國家博物館的David Lordkipadnize 是這項研究的合著者之一，他評論說：”如此年邁的個體能夠在沒有任何牙齒的情況下存活數年，這表明群體中的其他人對他照顧有加。 年長者擁有最豐富的經驗，因此他們在社區中扮演的角色很可能是將自己的知識傳授給年輕人。 這種三代同堂的結構是人類文化傳承的一個基本面向。 “

眾所周知，幼兒的大腦尚未發育成熟，具有可塑性，因此可以記憶大量資訊。 然而，他們需要記憶的資訊越多，所需的時間就越長。這就是新假設的由來。 在文化傳播增加的同時，兒童的生長速度也會放慢，這就使得老幼之間的資訊交流變得越來越重要。 這種傳播使他們能夠更好地利用現有資源，同時發展出更複雜的行為，從而使他們在進化過程中獲得更長的童年（可能還有更長的壽命）的優勢。

一旦這種機製到位，自然選擇就會作用於文化傳播，而不僅僅是生物特徵。 那麼，隨著需要傳遞的訊息量的增加，演化就會有利於大腦體積的增大和成年期的推遲，使我們既能在童年學到更多的知識，又能在食物資源有限的情況下有時間長出更大的大腦。

因此，導致人類發展緩慢的可能不是腦容量的演化成長，而是有利於生物文化演化的童年期延長和三代結構。 這些機制反過來又導致了大腦體積的增加、成年期的延遲和壽命的延長。 因此，研究這種特殊化石的牙齒可以鼓勵研究人員重新考慮導致我們這個物種智人的演化機制。

編譯自/ ScitechDaily