化石牙齿揭示人类进化数百万年来大脑在子宫中的发育
人类在26周时正在发育的大脑。资料来源：Tesla Monson
（化石网）据美国物理学家组织网（作者：Tesla Monson, The Conversation）：化石骨骼有助于讲述数十万年前人类和我们的前辈们所做的事情。但是，你如何才能了解到我们祖先生命周期中的重要部分，比如在化石记录中没有留下明显痕迹的怀孕或怀孕？
相对于整体体型而言，大的大脑是我们物种的一个决定性特征，这让我这样的古人类学家对怀孕和怀孕特别感兴趣。智人的大头骨导致了我们艰难的分娩和分娩。但我们这个物种真正起飞的，是它内部的巨大大脑。
我和我的同事特别想知道我们祖先的大脑在出生前增长的速度。它是否与今天的胎儿大脑发育相当？调查产前生长和怀孕是什么时候变得像人类的，这有助于揭示我们祖先的大脑是什么时候和如何变得更像我们的，而不是像我们的猿类亲属。"
为了研究产前生长率的演变，我们重点研究了确实会形成化石的牙齿在子宫内的发育。通过使用臼齿的相对长度建立数学模型，我们能够追踪化石记录中产前生长率的进化变化。根据我们的模型，在近100万年前，怀孕和产前发育似乎比黑猩猩更像人。
妊娠与人脑
怀孕和怀孕是重要的时期，它们指导着未来的生长和发育，并为生命设定了生物学进程。
但人类怀孕，尤其是分娩和分娩，需要耗费大量精力，而且往往是危险的。巨大的胎儿大脑在发育过程中需要大量营养。怀孕期间的胚胎生长率，也称为产前生长率，对怀孕的父母造成代谢和生理损失。分娩过程中，婴儿的头部和肩部通过骨盆管的紧密配合可能会导致母亲和孩子的死亡。
作为对这些潜在不利因素的权衡，必须有一个非常好的理由来拥有如此庞大的团队。理由是拥有一个巨大的人脑所带来的所有能力。我们大大脑的进化促成了我们这个物种的统治地位，并与技术和工具的使用增加、艺术的创造以及在不同景观中生存的能力等进步相关。
例如，通过使用工具和协作小组工作，导致我们大型大脑进化的事件的时间和顺序与发现和处理更多资源的能力纠缠在一起。
通过调查产前生长的变化，我们也在调查父母如何收集食物资源并将其分配给后代的变化。这些不断增加的资源也有助于推动更大大脑的进化。了解更多有关产前生长和怀孕何时同时变得像人的信息，可以揭示我们的大脑何时以及如何做到这一点。
人类是当今所有灵长类动物中出生前生长速度最高的，为0.41盎司/天（11.58克/天）。例如，大猩猩的成年体型比人类大得多，但它们的产前生长率仅为0.29盎司/天（8.16克/天）。因为超过四分之一的人类大脑发育是在怀孕期间完成的，所以产前发育的速度直接关系到成人大脑发育的大小。直到现在，智人的高出生前增长率是如何以及何时进化的仍是一个谜。
研究人员使用这一新方程发现，在人类和原始人进化的数百万年中，产前生长率有所提高。Tesla Monson，CC BY-ND
牙齿可以告诉你什么是产前生长
研究人员花了几个世纪的时间研究骨骼化石的变化。不幸的是，大脑——更不用说怀孕和产前生长速度——并没有僵化。
但我和我的同事开始思考牙齿在子宫早期是如何发育的。你的成年恒牙早在你出生之前就开始发育了，那时你还只是一个20周大的胎儿。牙釉质超过95%是无机的，我们在脊椎动物化石记录中看到的绝大多数都是牙齿，或者说有牙齿。
基于这一认识，我们决定研究产前生长率、大脑大小和牙齿长度之间的关系。
我们从世界各地的骨骼标本中测量了608只最近存活的灵长类动物的牙齿。我们将这些测量结果与我们根据每种物种的平均妊娠长度和出生时的体重计算的产前生长率进行了比较。我们还观察了颅内容积，即头骨内部有多少空间，作为大脑大小的代表。
我们发现，在猿类和猴类中，产前生长速度与成年大脑大小和相对牙齿长度显著相关。
由于产前生长与相对臼齿长度密切相关，我们能够使用这种统计关系来生成一个数学方程，仅从牙齿就可以预测产前生长率。利用这个方程，我们可以从一个已灭绝的化石物种中提取几颗臼齿，并精确地重建它们的后代在怀孕期间的生长速度。
使用我们的新方法，我们重建了13个化石物种的产前生长率，建立了过去600万年人类和原始人类进化的时间线。“人类”描述了在大约600万至800万年前从我们与黑猩猩的共同祖先分裂后，家谱中人类方面的所有物种。从我们的新研究中，我们现在知道，在人类进化的整个过程中，出生前的生长速度都在增加，达到了一个类似人类的速度，超过了不到100万年前我们在所有其他类人猿身上看到的速度。
大约20万年前，随着人类物种智人的进化，出现了完全人类的出生前增长率。但生活在过去20万年中的其他人类物种，如尼安德特人，也有“人类”产前生长率。哪些基因参与了这些生长速度的变化仍有待研究。
方程式意味着牙齿现在露出更多
即使只有几颗牙齿和一些下颚，训练有素的专家也能告诉一个灭绝的个体无数的事情，它是什么物种，它吃什么样的食物，它是否通过战斗来争夺配偶，它死亡时的年龄，它是否有任何严重的健康问题等等。
现在，我们可以第一次加入这个列表，了解这个个体和其他物种的怀孕和怀孕情况。牙齿甚至可以通过不断进化的大脑大小间接暗示人类意识的出现。
有趣的是，我们的模型表明，早在我们的智人物种出现之前，产前生长率就开始增长。我们可以假设，拥有一个快速的出生前生长速度是成长大大脑和进化人类意识和认知能力的必要条件。
这些都是这项研究让我们从几颗牙齿开始思考的大问题。
