I risultati a sorpresa suggeriscono che i primi esseri umani moderni non necessariamente bisogno di utilizzare strumenti e cottura per elaborare alimenti duri ad alta nutrizione, come noci – e forse meno cibi duri come la carne – ma possono aver perso una capacità di mangiare oggetti molto difficili, come tuberi o foglie.
Nel primo confronto del suo genere, i ricercatori australiani hanno scoperto che il cranio umano leggermente costruito ha un morso molto più efficiente di quelli dello scimpanzé, gorilla e orangutan, e di due membri preistorici della nostra famiglia, Australopithecus africanus e Paranthropus boisei. In breve, il cranio umano non deve essere così robusto perché, per ogni data forza di morso, la somma delle forze che agiscono sul cranio umano è molto meno.
Questi risultati spiegano anche l’apparente incongruenza dello smalto dei denti molto spesso negli esseri umani moderni – una caratteristica tipicamente associata ad alte forze di morso in altre specie. Lo smalto spesso e le grandi radici dei denti umani sono ben adattati a prendere carichi elevati quando si morde.
Lo studio appare in un documento nella rivista Proceedings of the Royal Society B da un team guidato dal dottor Stephen Wroe, del Computational Biomechanics Research Group nella Scuola di scienze biologiche, terrestri e ambientali della UNSW. Hanno usato una sofisticata analisi tridimensionale (3D) degli elementi finiti per confrontare i modelli digitali di crani reali che erano stati scansionati dalla TAC. La tecnica, adattata dall’ingegneria, fornisce una visione altamente dettagliata di dove si verificano le sollecitazioni nei materiali sotto carichi progettati per imitare gli scenari reali. Il team di Wroe ha precedentemente utilizzato questo approccio per studiare la meccanica della mascella di specie viventi ed estinte come il grande squalo bianco e la tigre dai denti a sciabola.
Questi risultati chiamano in causa precedenti suggerimenti che l’evoluzione di un cranio meno robusto negli esseri umani moderni ha coinvolto un compromesso per un morso più debole o era necessariamente una risposta ai cambiamenti comportamentali, come il passaggio a cibi più morbidi o più elaborazione degli alimenti con strumenti e cottura. È stato anche suggerito che i muscoli della mascella umana sono stati ridotti per far posto a un cervello più grande.
“Per quanto plausibili possano sembrare queste idee, si sono basate su pochissimi dati comparativi: per esempio, non ci sono dati reali sulla forza del morso raccolti da membri viventi di altre specie di scimmie”, dice il dottor Wroe. “Si è scoperto che non abbiamo affatto un morso debole – è molto efficiente e potente.
“Quando stiamo mordendo sul piano verticale, nella parte posteriore della mascella il nostro morso è circa il 40-50% più efficiente di quanto lo sia per tutte le grandi scimmie. È ancora più efficiente quando morde nella parte anteriore della mascella.
“In questo studio abbiamo esaminato solo due ominini estinti, ma, per le nostre dimensioni, noi umani siamo paragonabili in termini di forza massima del morso a queste specie fossili, che includono l’uomo schiaccianoci, noto per il suo cranio particolarmente massiccio e i muscoli della mascella. Le dimensioni contano, ma l’efficienza conta di più – e gli esseri umani sono morditori molto efficienti.
“È importante però che il nostro studio si concentri sulla generazione di forze di morso di picco in brevi periodi di tempo. Le mascelle di altre specie possono essere meglio adattate per mantenere la masticazione per lunghi periodi. Questo significa che anche se gli esseri umani sono lassù con le grandi scimmie nella loro capacità di aprire rapidamente un oggetto duro, come una grande noce, o elaborare alimenti meno duri, come la carne, possono essere meno ben adattati a elaborare materiale duro, come foglie o bambù, che richiede una masticazione sostenuta per un lungo periodo.”
Il team di studio comprendeva i colleghi dell’UNSW Toni Ferrara, Darren Curnoe e Uphar Chamoli, insieme a Colin R. McHenry dell’Università di Newcastle, ed è stato sostenuto dal Consiglio di Ricerca Australiano.