Fosil gigi menunjukkan bahwa masa kanak-kanak yang panjang merupakan awal dari evolusi otak besar

Dibandingkan dengan kera besar, manusia memiliki masa kanak-kanak yang sangat panjang, di mana orang tua, kakek-nenek, dan orang dewasa lainnya berkontribusi terhadap perkembangan fisik dan kognitif mereka. Ini adalah periode perkembangan penting untuk memperoleh semua keterampilan kognitif yang diperlukan dalam lingkungan sosial yang kompleks dari suatu kelompok manusia. Konsensus saat ini adalah bahwa pertumbuhan manusia modern yang sangat panjang telah berevolusi sebagai konsekuensi dari peningkatan volume otak, karena organ tersebut memerlukan sumber energi yang signifikan untuk tumbuh.

Namun, hipotesis “otak besar, masa kanak-kanak yang panjang” mungkin perlu ditinjau kembali, seperti yang ditunjukkan oleh tim peneliti internasional dalam jurnal tersebut. Alamberdasarkan analisis pertumbuhan gigi dari fosil yang luar biasa.

Gigi adalah kuncinya

Tim peneliti, yang terdiri dari ilmuwan dari Universitas Zurich (Swiss), Fasilitas Radiasi Synchrotron Eropa (ESRF, Grenoble, Prancis) dan Museum Nasional Georgia (Georgia), menggunakan pencitraan sinkrotron untuk mempelajari perkembangan gigi spesies terdekat. . -Fosil dewasa Homo awal dari situs Dmanisi di Georgia, berumur sekitar 1,77 juta tahun yang lalu.

“Masa kanak-kanak dan kognisi tidak menjadi fosil, jadi kita harus bergantung pada informasi tidak langsung. Gigi merupakan hal yang ideal karena mereka dapat memfosil dengan baik dan menghasilkan cincin harian, sama seperti pohon menghasilkan cincin tahunan, yang mencatat perkembangannya,” jelas Christoph Zollikofer dari Universitas Zurich dan penulis pertama publikasi ini.

“Perkembangan gigi sangat berkorelasi dengan perkembangan seluruh tubuh, termasuk perkembangan otak. “Oleh karena itu, akses terhadap detail pertumbuhan gigi fosil hominid memberikan banyak informasi tentang pertumbuhannya secara keseluruhan,” tambah Paul Tafforeau, ilmuwan ESRF dan salah satu penulis studi tersebut.

18 tahun penelitian

Proyek ini diluncurkan pada tahun 2005, menyusul keberhasilan awal analisis non-destruktif struktur mikro gigi menggunakan tomografi sinkrotron fase kontras di ESRF. Teknik ini memungkinkan para ilmuwan membuat irisan mikroskopis virtual melalui gigi fosil ini.

Kualitas konservasi struktur pertumbuhan spesimen yang luar biasa ini memungkinkan rekonstruksi semua fase pertumbuhan gigi, mulai dari lahir hingga mati, dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Bisa dibilang, para ilmuwan praktis telah menumbuhkan kembali gigi hominid ini.

Proyek ini memakan waktu hampir 18 tahun dari konsep awal pada tahun 2005 hingga penyelesaian hasilnya pada tahun 2023. Para ilmuwan pertama kali memindai gigi pada tahun 2006, dan hasil pertama mengenai usia fosil pada saat kematiannya diperoleh pada tahun 2007.

“Kami berharap menemukan perkembangan gigi yang mirip dengan hominid awal, mirip dengan kera besar, atau perkembangan gigi mirip dengan manusia modern. Ketika kami mendapatkan hasil pertama, kami tidak percaya dengan apa yang kami lihat, karena ini adalah sesuatu yang berbeda. Hal ini melibatkan pertumbuhan mahkota geraham lebih cepat dibandingkan fosil hominid atau kera besar lainnya,” jelas Tafforeau.

Selama tahun-tahun berikutnya, lima rangkaian percobaan dan empat analisis lengkap dilakukan dengan menggunakan pendekatan yang berbeda seiring dengan kemajuan teknis dalam pencitraan sinkrotron gigi. Karena semua hasil menunjukkan arah yang sama dan berpotensi berdampak kuat pada hipotesis “otak besar dan masa kanak-kanak yang panjang”, para ilmuwan harus berpikir out of the box untuk memahami fosil ini.

“Ini merupakan proses pematangan yang lambat, baik secara teknis maupun intelektual, hingga akhirnya mencapai hipotesis yang kami terbitkan hari ini,” simpul Tafforeau.

Gigi susu digunakan lebih lama.

“Hasilnya menunjukkan bahwa individu ini mati antara usia 11 dan 12 tahun, ketika gigi bungsunya telah tumbuh, seperti yang terjadi pada kera besar pada usia ini,” jelas Vincent Beyrand, salah satu penulis studi tersebut.

Namun, tim menemukan bahwa fosil ini memiliki pola pematangan gigi yang sangat mirip dengan manusia, yaitu gigi belakang tertinggal dibandingkan gigi depan dalam lima tahun pertama perkembangannya.

“Hal ini menunjukkan bahwa gigi susu telah digunakan lebih lama dibandingkan kera besar dan bahwa keturunan spesies awal Homo ini bergantung pada dukungan orang dewasa lebih lama dibandingkan dengan kera besar,” jelas Marcia Ponce de León dari Universitas Zurich dan rekannya. -penulis penelitian. “Ini bisa menjadi eksperimen evolusi pertama pada masa kanak-kanak.”

Bagaimana gigi dapat memberikan petunjuk tentang evolusi otak

Di sinilah hipotesis “otak besar, masa kanak-kanak yang panjang” diuji. Individu Homo awal tidak memiliki otak yang jauh lebih besar dibandingkan kera besar atau Australopithecus, namun mereka mungkin hidup lebih lama. Faktanya, salah satu tengkorak yang ditemukan di Dmanisi adalah tengkorak seseorang yang sangat tua dan tidak memiliki gigi tersisa selama tahun-tahun terakhir hidupnya.

“Fakta bahwa orang lanjut usia mampu bertahan hidup tanpa gigi selama beberapa tahun menunjukkan bahwa anggota kelompok lainnya merawatnya dengan baik,” kata David Lordkipadnize dari Museum Nasional Georgia dan salah satu penulis penelitian tersebut.

Orang yang lebih tua adalah orang yang paling berpengalaman, sehingga kemungkinan besar peran mereka dalam masyarakat adalah untuk menularkan pengetahuannya kepada orang yang lebih muda. Struktur tiga generasi ini merupakan aspek fundamental dalam transmisi kebudayaan pada manusia.

Diketahui bahwa anak-anak kecil dapat menghafal sejumlah besar informasi berkat plastisitas otak mereka yang belum matang. Namun, semakin banyak harus menghafal, semakin lama waktu yang dibutuhkan.

Di sinilah hipotesis baru berperan. Pertumbuhan anak-anak akan melambat pada saat yang sama dengan meningkatnya transmisi budaya, sehingga jumlah informasi yang dikomunikasikan dari orang dewasa ke generasi muda menjadi semakin penting.

Transmisi ini akan memungkinkan mereka untuk memanfaatkan sumber daya yang tersedia dengan lebih baik sambil mengembangkan perilaku yang lebih kompleks dan, oleh karena itu, akan memberi mereka peluang. keuntungan evolusioner demi masa kanak-kanak yang lebih panjang (dan mungkin harapan hidup yang lebih panjang).

Ketika mekanisme ini diterapkan, seleksi alam akan mempengaruhi transmisi budaya dan tidak hanya mempengaruhi sifat-sifat biologis. Jadi, ketika jumlah informasi yang dikirimkan meningkat, evolusi akan mendukung peningkatan tersebut ukuran otak dan keterlambatan di masa dewasa, memungkinkan kita belajar lebih banyak di masa kanak-kanak dan memiliki waktu untuk mengembangkan otak yang lebih besar meskipun sumber makanan terbatas.

Oleh karena itu, mungkin bukan peningkatan ukuran otak secara evolusioner yang menyebabkan perlambatan perkembangan manusia, melainkan perpanjangan masa kanak-kanak dan struktur tiga generasi yang mendukung evolusi biokultural. Mekanisme ini, pada gilirannya, menyebabkan peningkatan ukuran otak, usia dewasa lanjut, dan harapan hidup yang lebih lama. Oleh karena itu, mempelajari gigi fosil luar biasa ini dapat mendorong para peneliti untuk mempertimbangkan kembali mekanisme evolusi yang mengarah pada spesies kita sendiri, Homo sapiens.