Vor zehntausend Jahren haben mesolithische Jäger und Sammler der kroatischen Halbinsel Fische gefangen (vielleicht mit den Zähnen, um die Schuppen zu entfernen) und nach stärkehaltigen Pflanzen gesucht. Wissenschaftler wissen dies dank einer Handvoll antiker Zähne, deren Plakette Mikrofossilien von Fischschuppen, Fischfleisch und Stärkekörnern enthüllte. Diese kalzifizierte Bakterienmenge hilft den Forschern, die Ernährung dieser Jäger und Sammler zu verstehen - eine Aufgabe, die einst als nahezu unmöglich galt, da es so wenige menschliche Überreste aus dieser Zeit gibt und Lebensmittel im Fossilienbestand im Allgemeinen nicht überleben.
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Diese Entdeckung, die kürzlich in einer Naturstudie veröffentlicht wurde, ist nur eine von unzähligen Entdeckungen, die durch die archäologischen Wunder der Zähne möglich wurden. Zähne sind in archäologischen Stätten überproportional verbreitet: Wissenschaftler finden häufig Dutzende oder Hunderte für jedes Skelett oder jeden Schädel. Das liegt daran, dass der Zahnschmelz bereits zu 97 Prozent aus Mineralien besteht und Zähne stärker als Knochen sind, sodass sie mit höherer Wahrscheinlichkeit überleben, schreibt der Anthropologe Peter Ungar in Evolution's Bite: Eine Geschichte über Zähne, Ernährung und menschliche Ursprünge .
Mit anderen Worten, Zähne sind wie die Groschen alter menschlicher Überreste; sie tauchen überall auf.
Aber im Gegensatz zu Pennies sind sie oft eine Fundgrube. Alles, von der Zahnform bis zur Schmelzdicke, erzählt den Forschern etwas über den Menschen, in dessen Mund der Zahn einst lebte: was sie gegessen haben, wo sie gelebt haben, welche Krankheiten sie hatten. Wie die Paläoanthropologin Kristin Krueger sagt, sind Zähne „kleine Puzzleteile, die helfen könnten, das Gesamtbild des Lebens eines Menschen zu erkennen.“
Krueger setzt diese Puzzleteile mit Hilfe eines Roboters namens ART für die Artificial Resynthesis Technology zusammen. Der Kausimulator ahmt einen menschlichen Kiefer nach und zeigt, wie sich Nasen auf verschiedene Lebensmittel auf die Zähne auswirken. Dabei wird geprüft, ob diese Lebensmittel winzige Abschürfungen an den „Zähnen“ der Maschine hinterlassen. „Dies hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der Hominin-Ernährung, insbesondere derjenigen Hominis, die Es wird angenommen, dass sie eine große Menge Fleisch konsumieren “, sagte Krueger per E-Mail. Sie und ihre Kollegen haben bereits herausgefunden, dass Fleisch keine Mikrokleidungssignaturen hinterlässt, was die Art und Weise verändern könnte, wie Wissenschaftler die Zähne von Homininen analysieren, die als besonders fleischfressend gelten, wie Neandertaler.
Zähne mögen bescheiden erscheinen im Vergleich zu schillernden Exemplaren wie Schädeln, aber die knöchernen Erhebungen bieten mehr als nur einen Teil ihrer Überraschungen. "Ich bin immer wieder erstaunt, was ich bei der Untersuchung von Zähnen finde", sagte Krueger. "Sie sind wirklich kleine Fenster in das Leben eines Individuums." Entdecken Sie einige der aufregendsten Entdeckungen, die mit Hilfe der alten Chompers gemacht wurden, und die Technologie, die diese Einsichten ermöglicht.
Taung Child Australopithecus africanus, Australopithecus afarensis und Homo erectus. Das berühmte Lucy-Skelett gehört zur Art Australopithecus afarensis. (Sabena Jane Blackbird / Alamy) Diät und Gesundheit
Während die Meeresfrucht der alten Kroaten für Wissenschaftler eine aufregende Neuigkeit ist, haben sich andere Funde als ebenso spektakulär erwiesen. Nehmen Sie zum Beispiel die Australopithecine Lucy. Die chemische Analyse ihrer Zähne zeigt, dass die Ernährung von Homininen bereits vor 4 Millionen Jahren plötzlich viel vielfältiger war als bei anderen Primaten. Menschenaffen, die in Bäumen lebten, bestellten noch immer von der Speisekarte des Dschungels, während die eher menschenähnlichen Hominins ihren Gaumen auf das Buffetangebot von Dschungel und Savanne ausgeweitet hatten.
Kohlenstoffsignaturen der alten Zähne zeigen, dass Lucy und ihre Verwandten über Früchte und weiche Knospen von Bäumen und Sträuchern hinaus gewachsen waren, um tatsächlich andere Tiere zu essen; Die Entwicklung von dickerem Zahnschmelz spiegelt wider, dass sie auch einen besseren Schutz für den Verzehr von Samen, Nüssen und Wurzeln entwickelt hatten. "Inwieweit diese Ernährungsumstellung die aktive Jagd oder das Sammeln von kleinen Beutetieren wie Arthropoden oder Aasfressern oder eine Kombination aus all diesen widerspiegelte, ist noch unklar, aber etwas ist eindeutig geschehen", schreibt der Paläoanthropologe Ian Tattersall in The Strange Case of der wacklige Kosake und andere Warnmeldungen aus der menschlichen Evolution .
Die Zahnaufzeichnung kann Anthropologen auch wichtige Gesundheitsmerkmale aufzeigen. In einer Studie untersuchten die Forscher Dentin - das Gewebe, das sich unter dem Zahnschmelz bildet - bei modernen Griechen im Vergleich zu prähistorischen Gemeinschaften im Nahen Osten. Die heutigen Griechen wiesen einen viermal höheren Vitamin-D-Mangel auf als ihre Vorfahren, was möglicherweise darauf zurückzuführen war, dass sie mehr Zeit im Haus verbrachten oder ihre Kleidung wechselten, obwohl die Forscher noch keine endgültige Antwort gefunden haben. Vor der Landwirtschaft lebende Menschen wiesen auch signifikant geringere Raten von Karies auf, und Forscher haben begonnen, bakterielle DNA aus verkalkten Plaques zu extrahieren, um zu sehen, wie sich Bakterienstämme nach Einführung der Landwirtschaft verändert haben.
Trotz der Behauptungen von Anhängern der "Paleo-Diät" (die, um es klar zu sagen, keine tatsächliche paläolithische Diät widerspiegelt), waren nicht alle gesundheitlichen Ergebnisse des prähistorischen Lebens positiv. Debbie Guatelli-Steinberg, Anthropologin an der Ohio State University und Autorin von What Teeth Reveal About Human Evolution, hat aus erster Hand gesehen, wie Krankheiten und Unterernährung Neandertaler plagten. Zu diesem Zweck untersucht sie lineare Markierungen auf dem Zahnschmelz, sogenannte Hypoplasien, die auftreten, wenn die Zahnschmelzbildung aufgrund genetischer oder umweltbedingter Ursachen für einen kurzen Zeitraum unterbrochen wird.
"Einige Störungen [in Neandertalern] waren ziemlich lang, fast bis zu drei Monaten", sagt Guatelli-Steinberg über ihre Forschungen. "Es ist schwierig zu interpretieren, aber wenn es so lange dauert, hat es wahrscheinlich eher etwas mit Unterernährung zu tun."
Die aus einer Höhle in Südchina geborgenen unteren Zähne lieferten Hinweise auf die ersten eindeutigen modernen Menschen in der Region. (Liu Wu et al. / Natur) Verhalten und Migration
Im Jahr 2015 entdeckten die Forscher einen der bedeutendsten Funde in der Zahnarchäologie: 47 Zähne in einer Höhle in Südchina. Diese Zähne, die als Homo sapiens identifiziert wurden, lieferten den Beweis, dass unsere Arten viel früher nach Asien kamen als bisher angenommen - bereits vor 80 bis 120.000 Jahren.
Andere Forscher haben die Bakterien antiker Plaques untersucht, um die Migration zwischen den polynesischen Inseln zu verstehen, und chemische Analysen an Zähnen durchgeführt, die Strontiumisotope untersuchen, die aus dem Grundwasser stammen und sich im Zahnschmelz festsetzen. Wenn sich das Strontium zwischen dem ersten und dem zweiten Molaren eines Individuums ändert, deutet dies auf eine Wanderung von einem Ort zum anderen hin.
"Eine andere Möglichkeit besteht darin, zu sehen, wie unterschiedlich die Unterschiede zwischen Frauen und Männern sind", sagt Guatelli-Steinberg. Wenn es bei den Weibchen mehr Unterschiede als bei den Männchen gibt, könnte dies bedeuten, dass die Weibchen aus verschiedenen Gebieten migrierten. (Woher wissen wir, ob die betreffende Person weiblich oder männlich ist? Es stellt sich heraus, dass diese Frage auch chemisch beantwortet werden kann, indem eines der emaillebildenden Proteine getestet wird.)
Zähne bieten auch verlockende Einblicke in das Verhalten. Krueger hat zum Beispiel die Abnutzung der Neandertaler-Zähne untersucht, um zu verstehen, wie sie ihren Mund als zusätzliches Werkzeug benutzten. „Während Personen, die unter kälteren und offeneren Bedingungen leben, ihre Vorderzähne zum Klemmen und Greifen verwendeten (wobei sie ihre Vorderzähne höchstwahrscheinlich als dritte Hand bei der Vorbereitung von Tierhaut für Kleidung oder Unterkünfte verwendeten), verwendeten Personen in waldreicheren und warmeren Umgebungen gelegentlich die Vorderzähne ihre Zähne, um Fasern oder Holz zu erweichen oder um Werkzeuge zu retuschieren “, sagte Krueger per E-Mail.
Unterkieferabgüsse der frühen Homininen Paranthropus robustus und Paranthropus boisei, auch bekannt als der Nussknacker. (Naturhistorisches Museum / Alamy) Evolution und Art ID
Im Vergleich zu modernen Menschen hatten viele Homininen einen gezähnten Mund. Der „Nussknacker“ ( Paranthropus boisei ), ein Hominin, der vor 2, 3 Millionen Jahren lebte, hatte die größten Backenzähne und den dicksten Zahnschmelz aller Hominine. Homo erectus, der vor 1, 5 Millionen Jahren auf der ganzen Welt lebte, hatte größere Eckzähne als moderne Menschen. Beide folgten jedoch weiterhin dem evolutionären Trend einer generell abnehmenden Zahngröße: Die Größe unseres Kiefers und unserer Zähne ist über Jahrmillionen hinweg langsam geschrumpft. Moderne Menschen haben normalerweise 32 Zähne, wenn sie volljährig sind, einschließlich vier Weisheitszähne, die oft entfernt werden müssen, weil für sie einfach kein Platz mehr ist.
"Dies wurde größtenteils auf Änderungen der Ernährungsstrategien zurückgeführt", sagte Krueger. „Warum haben sich unsere Ernährungsstrategien geändert? Sie waren Anpassungen an veränderte Umweltbedingungen, die während des Plio-Pleistozäns gut dokumentiert sind. “
Dank der großen Unterschiede in den Zähnen zwischen dem modernen Homo sapiens und all seinen Vorfahren sind Zähne ein wunderbares Werkzeug zur Identifizierung von Arten. Aber woher wissen Wissenschaftler, ob ein besonders großer oder kleiner Zahn als eine andere Art eingestuft werden sollte oder nur ein Beispiel für Variationen innerhalb einer Art ist? Das war sicherlich die Frage nach einem einzigen 750.000 Jahre alten Molaren, der 2015 entdeckt wurde. Es war der kleinste Molar, der im mittleren Pleistozän jemals in Afrika gefunden wurde, was die Variationsbreite aller Proben für die Region erhöht. Zu welcher Art es gehörte, muss noch ermittelt werden.
Für diese kniffligen Identifikationsfragen gibt es laut Krueger keine eindeutige Antwort.
„Denken Sie nur an den Größenunterschied, den man bei lebenden Menschen feststellen kann. Denken Sie an einen Basketballspieler im Vergleich zu einem Pferdejockey! “, Sagte Krüger. "Alle Paläoanthropologen sind sich einig, dass es in der Vergangenheit Abweichungen gab, sind sich jedoch nicht einig über die Grenze zwischen Abweichungen innerhalb einer Art und genügend Abweichungen, um eine andere Art darzustellen."
Entwicklung
Neben Kiefern, die nicht genug Platz für unsere Zähne lassen, ist ein weiteres Kennzeichen des modernen Menschen unser überaus langer Entwicklungsprozess, der sich darin widerspiegelt, wie lange es dauert, bis wir einen vollen Mund voll erwachsener Perlweißlinge haben.
"Wir haben diese langen Kindheiten, in denen wir Fähigkeiten für unser Überleben lernen und beherrschen, und wir scheinen die längsten Entwicklungsperioden eines nichtmenschlichen Primaten zu haben", sagt Guatelli-Steinberg. Zu wissen, wie lange moderne Menschen brauchen, um aus ihren Milchzähnen herauszuwachsen und einen vollständigen Satz erwachsener Backenzähne zu erhalten, ist nützlich, um die archäologischen Aufzeichnungen zu betrachten und die Entwicklung anderer Arten mit der unserer zu vergleichen.
Wissenschaftler verfolgen diese Veränderung anhand einer Neugeborenenlinie, die sich am ersten Backenzahn bei der Geburt bildet - eine schwache Linie, die unter dem Mikroskop sichtbar ist -, die Guatelli-Steinberg mit einer Geburtsurkunde vergleicht. Diese Linie ist der Ausgangspunkt: Von dort aus können Wissenschaftler die nachfolgenden Perikymata, Schmelzlinien, die sich täglich wie Baumringe bilden, zählen, um zu erfahren, wie sich die Zähne eines Kindes zum Zeitpunkt seines Todes entwickelt haben. Beispielsweise wurde ein Kieferknochen mit Zähnen, der in Gibraltar gefunden und einem jungen Neandertalerkind zugeschrieben wurde, bei seinem Tod drei Jahre alt und zeigte einen geringfügig beschleunigten Zahnausbruch als beim Homo sapiens .
Andere Forscher haben ähnliche Methoden angewendet, um zu argumentieren, dass die Entwicklung, die der des modernen Menschen am ähnlichsten ist, nach dem Auftreten des Homo erectus begann . Während Erectus noch eine schnellere Zahnentwicklung hatte als unsere Spezies, waren sie langsamer als die Hominine, die vorher kamen. Guatelli-Steinberg und ihre Kollegen haben kürzlich eine Arbeit über die zahnmedizinische Entwicklung von Homo naledi eingereicht, die sich offenbar von anderen frühen Homininen unterscheidet, und sie hofft, dass ihre Arbeit nur der Beginn von Studien zu dieser neu entdeckten Spezies sein wird.
Anmerkung der Redaktion, 3. Juli 2018: In diesem Beitrag wurde anfangs falsch angegeben, dass Menschen vor 80 bis 120 Millionen Jahren nach Asien kamen. Es war tatsächlich vor 80 bis 120 Tausend Jahren.
