Yllättävät havainnot viittaavat siihen, että varhaiset nykyihmiset eivät välttämättä tarvinneet työkaluja ja ruoanlaittoa käsitelläkseen runsaasti ravintoaineita sisältäviä kovia ruokia, kuten pähkinöitä – ja ehkä vähemmän kovia ruokia, kuten lihaa – mutta ovat saattaneet menettää kyvyn syödä hyvin kovia ruokia, kuten mukuloita tai lehtiä.

Ensimmäisessä laatuaan vertailevassa tutkimuksessa australialaistutkijat ovat havainneet, että kevytrakenteisen ihmisen kallossa on paljon tehokkaampi purenta kuin simpanssin, gorillan ja orankiutanin sekä kahden esihistoriallisen sukumme jäsenen, Australopithecus africanuksen ja Paranthropus boisein, kalloissa.

Tutkijat havaitsivat, että nykyajan ihminen pystyy saavuttamaan suhteellisen suuria purentavoimia käyttämällä vähemmän voimakkaita leukalihaksia. Lyhyesti sanottuna ihmisen kallon ei tarvitse olla yhtä vankka, koska tiettyä purentavoimaa käytettäessä ihmisen kalloon vaikuttavien voimien summa on paljon pienempi.

Nämä tulokset selittävät myös ilmeisen epäjohdonmukaisen hyvin paksun hammaskiilteen esiintymisen nykyihmisillä – ominaisuuden, joka tyypillisesti liitetään suuriin purentavoimiin muilla lajeilla. Paksu hammaskiille ja ihmisen suuret hammasjuuret ovat hyvin sopeutuneet kestämään suuria kuormituksia puremisen yhteydessä.

Tutkimus ilmestyy Proceedings of the Royal Society B -lehdessä julkaistussa artikkelissa, jonka on laatinut UNSW:n bio-, maan- ja ympäristötieteiden tiedekunnan laskennallisen biomekaniikan tutkimusryhmän tohtori Stephen Wroen johtama ryhmä. He käyttivät kehittynyttä kolmiulotteista (3D) äärellisten elementtien analyysia vertaillakseen digitaalisia malleja todellisista kalloista, jotka oli kuvattu tietokonetomografialla.

Konetekniikasta omaksuttu tekniikka antaa erittäin yksityiskohtaisen kuvan siitä, missä materiaalien jännitykset ilmenevät todellisia skenaarioita jäljittelevissä kuormituksissa. Wroen työryhmä on aiemmin käyttänyt tätä lähestymistapaa tutkiessaan niinkin erilaisten elävien ja sukupuuttoon kuolleiden lajien kuin valkohain ja sapelihammastiikerin leukamekaniikkaa.

Tämä tulos kyseenalaistaa aiemmat ehdotukset, joiden mukaan vähemmän vankan kallon evoluutio nykyihmisillä merkitsi vaihtokauppaa heikomman purennan hyväksi tai että se olisi välttämättä ollut reaktio käyttäytymismuutoksiin, kuten siirtymiseen pehmeämpiin ruokiin tai ruokien enenevään käsittelyyn työvälineillä ja ruoanlaitossa. On myös esitetty, että ihmisen leukalihaksia olisi vähennetty suurempien aivojen vuoksi.

“Vaikka nämä ajatukset tuntuisivatkin uskottavilta, ne ovat perustuneet hyvin vähäisiin vertailutietoihin: esimerkiksi minkään muun apinalajin eläviltä jäseniltä ei ole kerätty todellisia tietoja purentavoimasta”, tohtori Wroe sanoo. “Kävi ilmi, että purentamme ei ole lainkaan nössö – se on erittäin tehokas ja voimakas.”

“Kun puremme pystysuorassa tasossa, leuan takaosassa puremamme on noin 40-50 prosenttia tehokkaampi kuin kaikilla ihmisapinoilla. Se on vielä tehokkaampaa purraessamme leuan etuosasta.”

“Olemme tässä tutkimuksessa tarkastelleet vain kahta sukupuuttoon kuollutta hominiinia, mutta kokonsa puolesta me ihmiset olemme maksimipurentavoiman osalta verrattavissa näihin fossiilisiin lajeihin, joihin kuuluu myös “pähkinänsärkijäihminen”, joka on tunnettu erityisen massiivisesta kallostaan ja leukalihaksistaan. Koolla on väliä, mutta tehokkuudella on enemmän väliä – ja ihmiset ovat erittäin tehokkaita purijoita.

“Tärkeää kuitenkin on, että tutkimuksessamme keskitytään huippupurentavoimien syntymiseen lyhyessä ajassa. Muiden lajien leuat saattavat olla paremmin sopeutuneet ylläpitämään pureskelua pitkiä aikoja. Tämä tarkoittaa sitä, että vaikka ihminen on suurten apinoiden yläpuolella kyvyssä murtaa nopeasti kova esine, kuten suuri pähkinä, tai käsitellä vähemmän kovaa ruokaa, kuten lihaa, hän saattaa olla huonommin sopeutunut käsittelemään kovaa materiaalia, kuten lehtiä tai bambua, joka vaatii jatkuvaa pureskelua pitkän ajanjakson ajan.”

Tutkimusryhmään kuuluivat UNSW:n kollegat Toni Ferrara, Darren Curnoe ja Uphar Chamoli sekä Colin R. McHenry Newcastlen yliopistosta, ja sitä tuki Australian tutkimusneuvosto.

Tutkimusryhmään kuuluivat UNSW:n kollegat Toni Ferrara, Darren Curnoe ja Uphar Chamoli sekä Colin R. McHenry Newcastlen yliopistosta.