Les résultats surprenants suggèrent que les premiers humains modernes n’avaient pas nécessairement besoin d’utiliser des outils et de cuisiner pour transformer des aliments durs riches en nutriments, comme les noix — et peut-être des aliments moins coriaces comme la viande — mais qu’ils ont peut-être perdu une capacité à manger des éléments très coriaces, comme les tubercules ou les feuilles.
Dans la première comparaison de ce genre, des chercheurs australiens ont découvert que le crâne humain, de construction légère, a une morsure bien plus efficace que ceux du chimpanzé, du gorille et de l’orang-outan, et de deux membres préhistoriques de notre famille, Australopithecus africanus et Paranthropus boisei.
Ils ont constaté que les humains modernes peuvent atteindre des forces de morsure relativement élevées en utilisant des muscles de la mâchoire moins puissants. En bref, le crâne humain n’a pas besoin d’être aussi robuste car, pour toute force de morsure donnée, la somme des forces agissant sur le crâne humain est bien moindre.
Ces résultats expliquent également l’incohérence apparente de l’émail dentaire très épais chez les humains modernes — une caractéristique généralement associée à des forces de morsure élevées chez d’autres espèces. L’émail épais et les grandes racines des dents humaines sont bien adaptés pour supporter des charges élevées lors de la morsure.
L’étude apparaît dans un article de la revue Proceedings of the Royal Society B par une équipe dirigée par le Dr Stephen Wroe, du groupe de recherche en biomécanique computationnelle de la School of Biological, Earth and Environmental Sciences de l’UNSW. Ils ont utilisé une analyse tridimensionnelle (3D) sophistiquée par éléments finis pour comparer des modèles numériques de crânes réels qui avaient été scannés par CAT.
La technique, adaptée de l’ingénierie, fournit une vue très détaillée de l’endroit où les contraintes se produisent dans les matériaux sous des charges conçues pour imiter des scénarios réels. L’équipe de Wroe a déjà utilisé cette approche pour étudier la mécanique de la mâchoire d’espèces vivantes et éteintes aussi variées que le grand requin blanc et le tigre à dents de sabre.
Ce résultat remet en question les suggestions précédentes selon lesquelles l’évolution d’un crâne moins robuste chez les humains modernes impliquait un compromis pour une morsure plus faible ou était nécessairement une réponse aux changements de comportement, tels que le passage à des aliments plus mous ou une plus grande transformation des aliments avec des outils et la cuisson. Il a également été suggéré que les muscles de la mâchoire humaine ont été réduits pour faire place à un cerveau plus grand.
“Aussi plausibles que ces idées puissent paraître, elles ont été fondées sur très peu de données comparatives : par exemple, il n’existe aucun enregistrement réel de la force de morsure recueillie auprès de membres vivants d’une autre espèce de singe”, déclare le Dr Wroe. “Il s’avère que nous n’avons pas du tout une morsure de mauviette – elle est très efficace et puissante.
“Lorsque nous mordons vers le bas dans un plan vertical, à l’arrière de la mâchoire, notre morsure est environ 40-50% plus efficace qu’elle ne l’est pour tous les grands singes. Elle est encore plus efficace lorsque nous mordons à l’avant de la mâchoire.
“Nous n’avons examiné que deux hominines éteintes dans cette étude, mais, pour notre taille, nous, les humains, sommes comparables en termes de force de morsure maximale à ces espèces fossiles, qui incluent “l’homme casse-noix”, réputé pour son crâne et ses muscles de la mâchoire particulièrement massifs”. La taille compte, mais l’efficacité compte encore plus – et les humains sont des mordeurs très efficaces.
“Il est important de noter que notre étude se concentre sur la génération de forces de morsure maximales sur de courtes périodes. Les mâchoires d’autres espèces peuvent être mieux adaptées pour maintenir la mastication sur de longues périodes. Cela signifie que, bien que les humains soient à la hauteur des grands singes dans leur capacité à ouvrir rapidement un élément dur, comme une grosse noix, ou à traiter des aliments moins coriaces, comme la viande, ils peuvent être moins bien adaptés pour traiter des matériaux coriaces, comme des feuilles ou du bambou, qui nécessitent une mastication soutenue sur une longue période.”
L’équipe de l’étude comprenait les collègues de l’UNSW, Toni Ferrara, Darren Curnoe et Uphar Chamoli, ainsi que Colin R. McHenry de l’Université de Newcastle, et a été soutenue par le Conseil australien de la recherche.