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你是否曾經(jīng)想過，你的牙齒除了能幫助你咀嚼食物之外，還保存了許多秘密？

你或許還記得高中或大學(xué)化學(xué)課上講過，元素經(jīng)常以多種不同質(zhì)量的原子狀態(tài)存在。

一個(gè)經(jīng)典的例子就是碳，會(huì)以質(zhì)量數(shù)分別為12、13和14的同位素形式出現(xiàn)，分別以12C、 13C和 14C表示，讀作“碳12”、“碳13”和“碳14”。

在自然環(huán)境下，前兩個(gè)同位素是穩(wěn)定的，而碳14則是放射性同位素，會(huì)在生物體死后以恒定的速率改變自己的原子結(jié)構(gòu)。這個(gè)放射性衰變的過程構(gòu)成了碳14測(cè)年法的基礎(chǔ)，即剩下的碳14越少，物體就越古老。

要解讀某些食物信號(hào)，我們需要了解植物中的碳13含量是不同的，具體取決于它們的光合作用過程。

植物的光合作用，圖片來(lái)源pexels

某些熱帶和亞熱帶植物，包括很多草類、紙莎草和玉米，會(huì)從空氣中獲取碳元素，通過一種叫作碳四途徑的節(jié)水機(jī)制來(lái)產(chǎn)生能量。

溫帶或適應(yīng)寒冷氣候的植物則采用另一種產(chǎn)能機(jī)制，被稱為碳三途徑。碳三植物數(shù)量更多，占了世界上植物的大多數(shù)。雖然它們的光合作用過程在熱帶效率較低，但它們?cè)谀抢镆灿幸欢ǚ植肌?/p>

這里的關(guān)鍵點(diǎn)在于，碳四植物中的碳13含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳三植物，這個(gè)差異也會(huì)體現(xiàn)在以這些植物為食的昆蟲和動(dòng)物體內(nèi)，甚至包括處于食物鏈頂端的動(dòng)物。

因此，如果動(dòng)物專以碳四植物為食，比如羚羊，它們的牙齒和骨骼就會(huì)比其他以碳三灌木和樹木為食的動(dòng)物（如長(zhǎng)頸鹿）具有更高的碳13含量。

古代的人類也是這張食物網(wǎng)的一部分，不過我們?nèi)圆磺宄嫦染烤故窃诤螘r(shí)登上金字塔頂，成為頂級(jí)肉食者的。牙齒的同位素正在幫助科學(xué)家精確判斷這一轉(zhuǎn)變的時(shí)間。

古人類學(xué)家花費(fèi)了過去幾十年的時(shí)間認(rèn)真測(cè)定非洲原始人類牙齒的碳同位素值，發(fā)現(xiàn)在幾百萬(wàn)年的時(shí)間里，人類的飲食表現(xiàn)出驚人的差異。

目前經(jīng)測(cè)定過的最古老物種是地猿始祖種（Ardipithecus ramidus），表現(xiàn)出以碳三植物為主的碳13特征，與現(xiàn)生的黑猩猩更相近，而不是更晚期的原始人類。

類似的結(jié)果還出現(xiàn)在兩名源泉南方古猿個(gè)體上，盡管他們與始祖地猿間相隔了200多萬(wàn)年和數(shù)千千米。

相反，東非面部扁平的粗壯型南方古猿類——鮑氏傍人，則表現(xiàn)出極強(qiáng)的熱帶碳四植物特征，意味著他們很大程度上以草、塊莖和莎草為食。

草，圖片來(lái)源pexels

然而，科學(xué)家不能排除這樣一種可能性，就是他們食用了大量以碳四植物為食的昆蟲或動(dòng)物。該時(shí)期的其他原始人類，如早期人屬、非洲南方古猿和羅百氏傍人，都表現(xiàn)出綜合性食性。

著名的湯恩幼兒就是非洲南方古猿，種內(nèi)不同成員的碳三和碳四比例也不同，使得簡(jiǎn)單的歸納變得更為復(fù)雜。由于我們不可能區(qū)分個(gè)體究竟是攝入植物還是食用以植物為食的動(dòng)物，所以還需要其他方法來(lái)深入探究這些線索，才能判斷早期原始人類究竟在何時(shí)從植物為主的飲食轉(zhuǎn)變?yōu)樘砑哟罅咳忸悺?/p>

那些在追尋“原始人飲食法”的人可能有些迷茫了。我們的早期祖先及親屬們?cè)诜侵迶U(kuò)散時(shí)曾嘗試過多種不同的飲食。一個(gè)十分令人震驚的結(jié)果當(dāng)屬兩個(gè)粗壯型南方古猿物種——鮑氏傍人和羅百氏傍人。

他們的牙齒和頭部幾乎一模一樣，但食物組成非常不同。這些非洲東部和南部的物種在碳13和牙齒顯微磨損方面都顯示出差異，不過各種證據(jù)的細(xì)節(jié)并不完全一致。研究他們牙齒、頜部和頭骨形態(tài)的古人類學(xué)家發(fā)現(xiàn)，似乎哪里出了差錯(cuò)，因?yàn)閮蓚€(gè)物種的咬合力都相當(dāng)大，但好像只有羅百氏傍人真正用到其巨大的門齒。這場(chǎng)涉及顯微磨損、牙齒化學(xué)和面部大小形態(tài)的學(xué)者辯論充分顯示出，理性的人也可能針對(duì)遠(yuǎn)古的行為得出截然不同的結(jié)論。

關(guān)于走出非洲的原始人類，牙齒化學(xué)能告訴我們些什么呢？

不幸的是，有關(guān)最早遷徙出去的原始人類，我們極少獲得其飲食方面的信息。非洲和歐亞大陸上的飲食研究幾乎相差了100萬(wàn)年，一定程度上是由于這些區(qū)域的環(huán)境歷史造成的。

舉例來(lái)說，溫帶的歐洲幾乎全部都是原生的碳三植物，所以比較碳13數(shù)值的意義就不大，無(wú)法判斷不同類型植物的攝入。

相反，研究歐洲原始人類的科學(xué)家主要關(guān)注食物蛋白質(zhì)中的碳和氮同位素組合，能夠幫助區(qū)分肉食動(dòng)物、植食動(dòng)物和雜食動(dòng)物。

問題在于，這些分析都需要有機(jī)材料，尤其是膠原蛋白——存在于牙本質(zhì)和骨骼中的重要蛋白質(zhì)。但遺憾的是，水、高溫、微生物和土壤中的化學(xué)物質(zhì)都會(huì)加速膠原蛋白的分解，最終導(dǎo)致這種重要飲食證據(jù)永久消失。

氣候涼爽地區(qū)不到10萬(wàn)年前的個(gè)體最有希望能提取到膠原蛋白。大部分研究樣品都來(lái)自尼安德特人的骨骼和牙齒，因?yàn)檫@種健壯的原始人類在涼爽的歐亞大陸上十分自在。

科學(xué)家認(rèn)為，他們通過狩獵大型的植食性哺乳動(dòng)物來(lái)獲取大量膳食蛋白質(zhì)。歐洲史前的菜單上包括猛犸象、野牛、犀牛和野馬，其中大部分都已經(jīng)滅絕。尼安德特人的同位素值與同時(shí)生活的大部分哺乳動(dòng)物基本一致，包括高等級(jí)的肉食動(dòng)物，例如狼或鬣狗。

在尼安德特人的統(tǒng)治末期，生活在歐洲的現(xiàn)代人甚至具有更高的氮同位素值，說明他們具有類似的肉食習(xí)性，甚至還包括來(lái)自淡水或海洋生態(tài)系統(tǒng)的食物。

肉類，圖片來(lái)源pexels

那么，這些物種只食用肉類嗎？

有些人指出，任何人科物種都不太可能食用像肉食性哺乳動(dòng)物那樣多的肉類，因?yàn)檫^高的動(dòng)物蛋白水平對(duì)人類可能是很危險(xiǎn)的，尤其是對(duì)懷孕的女性和嬰兒。

這些牙齒化學(xué)研究的局限性之一就是，肉類來(lái)源的蛋白質(zhì)會(huì)遮蓋植物的特征標(biāo)記，后者在傳統(tǒng)的膠原蛋白分析中幾乎不可見。

有一種新方法主要針對(duì)氨基酸中的氮同位素。氨基酸是蛋白質(zhì)的建筑材料，所以這種方法或許能提供更高的分辨率。率先采用該方法的團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱，尼安德特人可能從植物中獲取20%的膳食蛋白質(zhì)。

牙齒能夠揭示我們的行為和健康狀況，食物殘?jiān)?、?xì)菌、DNA都在訴說著一切。

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