人类拥有高效咬合力，但也为此付出了代价

研究人员使用X射线CT“切片”构建了人类颅骨的三维有限元模型。这些模型被用于一系列模拟摄食过程的力学分析。图片来源：纽约州立大学奥尔巴尼分校

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一支国际研究小组的最新成果显示，由于存在着一种涉及到颞下颌关节的重要限制因素，现代智人的头颅结构并不适于进行大力咬合。这些发现与之前提出的理论相一致：人类的祖先和人类的其他灵长类近亲需要强大的咬合力，而早期的人类开发出了软化和储藏食物的方法，大大降低了保有强咬合力的环境压力。它也可能有助于解释为何现代人拥有平坦而细长的面部。

与其他灵长类近亲相比，人类头骨的形态是非常不一样的。除了异常硕大的大脑，人类较小的下颌、牙齿和面部都被认为是其饮食习惯的反映，即食用经过烹煮、切片或者细软的食物。然而，人类头颅的结构却含有一个令人费解的矛盾：我们小而平的面部提高了参与咬合和咀嚼的肌肉的效率，或者杠杆作用，而通常只有那些食用难以咀嚼或磨碎的食物的物种才具有这一特征。

 “我们发现，人类的咬合有着很高的杠杆作用，这也与之前的一些研究相吻合。但我们还发现，当人类使用臼齿进行大力咬合时，颞下颌关节存在着脱臼、甚至损坏的风险。”该研究的第一作者、澳大利亚新南威尔士州新英格兰大学（University ofNew England）的研究员贾斯汀•莱多格（Justin Ledogar）表示。

这项研究正是他在纽约州立大学奥尔巴尼分校（UAlbany）攻读博士学位期间的研究课题。“此外，我们也发现，与黑猩猩相比，人类的面部骨骼在咬合时一般也更加脆弱。这没什么好奇怪的，因为我们的面部比较小。”

研究人员对这一结果进行了解读。人类头部、面部结构的进化很可能并不是为了强大的单侧咬合力，人类咬合效率的提高可能是一种副产品，本意是为了进化出某种与咬合并不相关的功能。

这些结果与一种假说相符。该假说认为:开始食用更加细软的食物，以及对于食物加工技术的掌握，使得人类不再需要可以产生巨大咬合力与咀嚼力的面部结构。保有这种结构的自然选择压力因而降低，导致现代人进化出了小而细长的脸庞。

这篇论文发表在了PeerJ杂志上。文章介绍了基于计算机模型的人类颅骨生物力学测试。这项新研究采取的方法与工程师测试机器零件或其他机械结构是否足够结实耐用的方法类似。

“与黑猩猩或者许多我们已经灭绝的祖先相比，现代人的面部结构对于进行大力咬合的限制要大得多，”莱多格表示。“如果需要强咬合力的话，自然选择不大可能进化出会使摄食系统面临损坏风险的面部结构。因此，现代人平坦的面部应该与这些行为无关。”

该研究并没有直接指出，既然人类平坦的面部如果与强咬合力无关，那又与什么有关?

“我们推测是，对大力咬合的限制可能可以作为标志人属起源的特征”，莱多格表示。“下一步，应着重验证各种对现代人平坦面部进行解释的假说。关于这一问题已经存在多种不同的观点，但我们确实不清楚到底是什么导致了这一不寻常特征的出现。”

编辑：杨立中

参考：PeerJ, peerj.com/articles/2242.pdf

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