Babytrin:Gammelt kranium hjælper med at spore vejen til moderne barndom

Inden for vores udvidede primatfamilie bestående af lemurer, aber, og aber, mennesker har den største hjerne. Vores nærmeste nulevende slægtninge, chimpanser, vejer omkring to tredjedele så meget som os, alligevel er vores hjerner omkring 3,5 gange større.

Vores er også organiseret anderledes, og det tager længere tid at vokse og modnes. Denne langvarige udviklingsperiode fører til en særlig lang barndom for mennesker - en som kræver ekstra forældrepleje og beskyttelse.

Hjerner forbruger en stor mængde energi. For en art, der har en lille hjerne ved fødslen og en stor i voksenalderen, vækst skal enten ske hurtigt, eller over lang tid, eller gennem en kombination af begge.

Forskere observerede første gang usædvanligt store hjerner i menneskets fossilregistrering fra omkring 300, 000 år siden. Imidlertid, den langsommere hastighed af hjernens udvikling, som nu er unik for mennesker, begyndte for mere end tre millioner år siden i den australopithecinske slægt. Disse to-fodede homininer fra Afrika menes at være forfædre til vores slægt, Homo .

Hvad udløste den evolutionære hjerneudvidelse i homininer, og hvordan dette relaterer til menneskelig adfærd, forbliver meget omdiskuterede emner blandt palæoantropologer.

Dikika-barnet

I 2000, et etiopisk hold afslørede et forbløffende fund i landets Dikika-region:skelettet af en gammel baby med et næsten komplet kranium.

Dateret til omkring 3,3 millioner år siden, denne unge tilhørte samme slægt og art som den ikoniske australopithecine voksne hun Lucy - Australopithecus afarensis .

I et nyt blad udgivet i Videnskabens fremskridt , vi afslører, at Lucys art viser overraskende ligheder og forskelle med begge chimpanser og mennesker. Men for at foretage disse sammenligninger, vi skulle først udarbejde to kritiske detaljer:

præcis hvor gammelt var Dikika-barnet, da det døde? hvordan var dens hjernestørrelse sammenlignet med voksne medlemmer af dens art, såsom Lucy?

Røntgen til undsætning

Hjerner fossilerer ikke, men når de vokser og udvider sig i løbet af barndommen, vævene omkring dem efterlader deres spor inde i kraniet.

Ved at bruge tredimensionelle virtuelle modeller, forskere kan måle rummet i hjernekassen som en proxy for hjernestørrelse. Dette opnås gennem computertomografi (CT), eller synkrotron røntgenbilleddannelse.

En synkrotron er en maskine, der accelererer elektroner tæt på lysets hastighed og leder dem rundt i en stor ring. Ved at tvinge elektroner til at bevæge sig i en cirkulær retning med magnetiske felter, der produceres ekstremt skarpt lys, der kan filtreres og justeres til forskningsformål.

En fordel ved denne tilgang er, at permanente aftryk af hjernefolder på knoglen kan give fingerpeg om centrale aspekter af hjernens organisation. Synkrotron-billeddannelse kan også give kraftfuld indsigt i tandudvikling.

Sandheden sidder i tanden

En sjældent anerkendt kendsgerning om mennesker og andre primater er, at vores mælketænder (baby) og første kindtænder er markeret med en streg dannet ved fødslen. Svarende til vækstringene på et træ, Tværsnit af tænder afslører også daglige vækstlinjer, der afspejler kroppens indre rytmer i barndommen.

At have adgang til præcise registreringer af Dikika-barnets tænder, vi var i stand til at bestemme, hvor gammelt barnet var, da det døde. Vores teams tandlægeeksperter beregnede en alder på 861 dage, omkring 2,4 år.

Dette betyder, at spædbarnet voksede sine kindtænder hurtigt - svarende til chimpanser, og hurtigere end mennesker. Overraskende nok, imidlertid, dens hastighed af hjernens udvikling syntes at have skiftet fra den hurtige bane til den langsomme bane.

Forlænger hjernevækst

Virtuelle modeller af australopithecine hjernetilfælde afslører, at medlemmer af Lucys art havde en chimpanselignende hjerneorganisation, men voksede i længere tid.

Vores skøn tyder på, at efter 2,4 år, australopithecine børn havde hjerner, der kun var omkring 70 % så store som voksne, mens gennemsnitlige chimpanser på samme alder ville have fuldført mere end 85 % af deres hjernevækst. Dermed, denne art kan bygge bro mellem de lange barndom, mennesker nyder godt af i dag, og de kortere af vore abelignende forfædre.

Blandt primater generelt, forskellige vækst- og modningshastigheder er forbundet med forskellige strategier for pasning af spædbørn. At bremse hjernens udvikling er en måde at sprede de energiske behov hos stærkt afhængige afkom over mange år. Og dette kan hænge sammen med en lang afhængighed af omsorgspersoner.

En forlængelse af perioden med hjernevækst strækker også en arts meget påvirkelige indlæringsperiode ud. Forlænget hjernevækst hos Lucys arter kan have givet grundlag for den efterfølgende udvikling af hjernen og social adfærd hos vores forfædre.

Disse små skridt ville have været afgørende for den lange barndom, der nu ofte betragtes som en hjørnesten i menneskelig unikhed.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.