Dấu ấn não ba triệu năm tuổi cho thấy trẻ sơ sinh loài Australopithecus Afarensis có thể đã phụ thuộc lâu dài vào người chăm sóc

Một nghiên cứu mới được dẫn dắt bởi các nhà cổ sinh vật học Philipp Gunz và Simon Neubauer từ Viện Nhân chủng học tiến hóa Max Planck ở Leipzig, Đức, cho thấy loài Lucy Australopithecus afarensis có bộ não giống vượn. Tuy nhiên, sự tăng trưởng não kéo dài cho thấy – như trường hợp ở người – trẻ sơ sinh có thể đã phụ thuộc lâu dài vào người chăm sóc.

Loài Australopithecus afarensis sinh sống ở Đông Phi hơn ba triệu năm trước và chiếm một vị trí quan trọng trong cây họ hominin, vì nó được chấp nhận rộng rãi để trở thành tổ tiên của tất cả các loài vượn sau này, bao gồm cả dòng dõi con người. “Lucy và đồng loại của cô ấy cung cấp bằng chứng quan trọng về hành vi hominin sớm. Họ đi thẳng đứng, có bộ não lớn hơn khoảng 20% ​​so với tinh tinh, có thể đã sử dụng các công cụ bằng đá sắc nhọn”, tác giả cao cấp Zeresenay Alemseged từ Đại học Chicago, người giải thích chỉ đạo dự án cánh đồng Dikika ở Ethiopia, nơi bộ xương của một đứa trẻ Australopithecus được tìm thấy vào năm 2000. “Kết quả mới của chúng tôi cho thấy bộ não của chúng phát triển và cách chúng được tổ chức”, Alemseged nói thêm.

Để nghiên cứu sự phát triển và tổ chức của não ở Australopithecus afarensis, các nhà nghiên cứu đã quét khối hóa thạch của đứa trẻ Dikika bằng phương pháp vi ống synchrotron tại Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu (ESRF) ở Grenoble, Pháp. Với sự giúp đỡ của nhà nghiên cứu công nghệ tiên tiến này có thể tiết lộ tuổi khi chết với độ chính xác vài tuần.

Ngoài ra, bảy crania hóa thạch được bảo quản tốt khác từ các địa điểm của người Dikika và Hadar của Ethiopia đã được quét bằng phương pháp chụp cắt lớp thông thường có độ phân giải cao. Vài năm tái thiết hóa thạch, và đếm các dòng tăng trưởng răng, mang lại một dấu ấn não được bảo tồn đặc biệt của đứa trẻ Dikika, một độ tuổi chính xác khi chết, ước tính thể tích nội tiết mới và các đặc điểm nội tiết chưa được phát hiện trước đây của hóa thạch nổi tiếng Australopithecus .

Những dữ liệu này đã làm sáng tỏ hai câu hỏi gây tranh cãi: Có bằng chứng nào cho việc tái tổ chức não giống người ở Australopithecus afarensis không? Là mô hình tăng trưởng não ở A. afarensis giống với mô hình của tinh tinh hay của con người?

Tuổi thơ kéo dài

Trái ngược với tuyên bố trước đây, các dấu ấn nội tiết của Australopithecus afarensis cho thấy một tổ chức não giống vượn, và không có đặc điểm nào bắt nguồn từ con người. Tuy nhiên, so sánh khối lượng nội tiết ở trẻ sơ sinh và người lớn tuy nhiên cho thấy sự phát triển não kéo dài giống như con người ở Australopithecus afarensis có khả năng rất quan trọng đối với sự tiến hóa của một thời gian dài học về hominin thời thơ ấu.

Bộ não của con người hiện đại không chỉ lớn hơn nhiều so với những người thân vượn sống gần nhất của chúng ta, chúng còn được tổ chức khác nhau, và mất nhiều thời gian hơn để phát triển và trưởng thành. Ví dụ, so với tinh tinh, trẻ sơ sinh hiện đại học lâu hơn với ‘chi phí’ hoàn toàn phụ thuộc vào sự chăm sóc của cha mẹ trong thời gian dài hơn. Cùng với nhau, những đặc điểm này rất quan trọng đối với nhận thức và hành vi xã hội của con người nhưng nguồn gốc tiến hóa của chúng vẫn chưa rõ ràng. Não không hóa thạch nhưng khi não phát triển và mở rộng trước và sau khi sinh, các mô xung quanh lớp ngoài của nó để lại dấu ấn trong braincase xương. Dựa trên những endocasts này, các nhà nghiên cứu có thể đo thể tích nội tiết và suy ra các khía cạnh quan trọng của tổ chức não từ những ấn tượng về sự kết hợp của não trong hộp sọ.

Sự khác biệt trong tổ chức não

Một sự khác biệt chính giữa vượn và người liên quan đến việc tổ chức các thùy chẩm và chẩm của não. “Trong tất cả các bộ não vượn, một sulcus may mắn được xác định rõ xấp xỉ ranh giới trước của vỏ thị giác chính của thùy chẩm”, đồng tác giả Dean Falk từ Đại học bang Florida, một chuyên gia giải thích các dấu ấn nội tiết. Một số người trước đây đã lập luận rằng những thay đổi cấu trúc của não dẫn đến một vị trí ngược (giống như con người) của sulcus may mắn trên các endocasts của australopiths, và cuối cùng là sự biến mất của một ấn tượng nội tiết rõ ràng ở người. Về mặt giả thuyết, việc tái tổ chức não như vậy ở các động vật có thể có liên quan đến các hành vi phức tạp hơn so với những người thân vượn lớn của họ (ví dụ, chế tạo công cụ, trí tuệ và giao tiếp bằng giọng nói).

Các endocast được bảo quản đặc biệt tốt của đứa trẻ Dikika có một ấn tượng rõ ràng về một sulcus may mắn trong một vị trí giống như vượn. Tương tự như vậy, các bản chụp cắt lớp được tính toán cho thấy một ấn tượng trước đây chưa được phát hiện về một loài sulcus giống như vượn trong một hóa thạch nổi tiếng của một cá thể Australopithecus trưởng thành từ Hadar (AL 162-28). Trái ngược với tuyên bố trước đây, các nhà nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng cho việc tái tổ chức não trong bất kỳ endocast Australopithecus afarensis nào bảo tồn các ấn tượng sulcal chi tiết.

Mô học nha khoa ảo

Ở trẻ sơ sinh, synchrotron tính toán chụp cắt lớp của nha khoa giúp xác định tuổi của một cá nhân khi chết bằng cách đếm các đường tăng trưởng của răng. Tương tự như các vòng sinh trưởng của cây, các phần ảo của răng cho thấy các đường tăng trưởng tăng dần phản ánh nhịp điệu bên trong cơ thể. Nghiên cứu về răng hóa thạch của trẻ sơ sinh Dikika, các chuyên gia nha khoa của nhóm Paul Tafforeau (ESRF), Adeline Le Cabec (Viện nhân học tiến hóa ESRF / Max Planck) và Tanya Smith (Đại học Griffith) đã tính tuổi khi chết là 861 ngày (2,4 năm).

“Sau bảy năm làm việc, cuối cùng chúng tôi cũng có tất cả các mảnh ghép để nghiên cứu sự tiến hóa của sự phát triển não bộ”, tác giả chính Philipp Gunz nói: “Tuổi chết của đứa trẻ Dikika và khối lượng nội tiết của nó, khối lượng nội tiết tốt nhất- bảo tồn hóa thạch Australopithecus afarensis trưởng thành và dữ liệu so sánh của hơn 1600 người và tinh tinh hiện đại. “

Tăng trưởng não kéo dài

Tốc độ phát triển răng của trẻ sơ sinh Dikika tương đương với tinh tinh và do đó nhanh hơn ở người hiện đại. Tuy nhiên, do bộ não của Australopithecus afarensis trưởng thành lớn hơn khoảng 20% ​​so với tinh tinh, thể tích nội tiết nhỏ của trẻ Dikika cho thấy thời gian phát triển não kéo dài so với tinh tinh. Simon Neubauer giải thích : “Ngay cả một so sánh bảo thủ của trẻ sơ sinh Dikika với những người trưởng thành nhỏ và có bộ não nhỏ như Lucy, cho thấy sự phát triển não bộ ở Australopithecus afarensis đã bị kéo dài như ở người ngày nay”.

“Dữ liệu của chúng tôi cho thấy Australopithecus afarensis có một tổ chức não giống vượn, nhưng gợi ý rằng những bộ não này phát triển trong một khoảng thời gian dài hơn ở tinh tinh,” Philipp Gunz kết luận. Trong số các loài linh trưởng nói chung, tốc độ tăng trưởng và trưởng thành khác nhau có liên quan đến các chiến lược chăm sóc trẻ sơ sinh khác nhau, cho thấy thời gian tăng trưởng não kéo dài ở Australopithecus afarensis có thể liên quan đến sự phụ thuộc lâu dài vào người chăm sóc. Ngoài ra, sự phát triển não chậm cũng chủ yếu là một cách để truyền bá các yêu cầu năng lượng của con cái phụ thuộc trong nhiều năm trong môi trường không có thức ăn. Trong cả hai trường hợp, sự phát triển não kéo dài ở Australopithecus afarensis đã cung cấp một cơ sở cho sự tiến hóa tiếp theo của não và hành vi xã hội trong các hominin, và có khả năng rất quan trọng đối với sự tiến hóa của một thời gian dài học tập thời thơ ấu.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Nhân chủng học tiến hóa Max Planck . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Đa phương tiện liên quan :

• Hình ảnh của những dấu ấn não trong hộp sọ hóa thạch của loài Australopithecus afarensis

Tạp chí tham khảo :

1. Philipp Gunz, Simon Neubauer, Dean Falk, Paul Tafforeau, Adeline Le Cabec, Tanya M. Smith, William H. Kimbel, Fred Spoor, Zeresenay Alemseged. Australopithecus afarensis endocasts gợi ý tổ chức não giống vượn và phát triển não kéo dài . Tiến bộ khoa học , 2020; 6 (14): eaaz4729 DOI: 10.1126 / sciav.aaz4729