De verrassende bevindingen suggereren dat de vroege moderne mens niet noodzakelijk gereedschap en koken hoefde te gebruiken om hard voedsel met veel voedingsstoffen, zoals noten – en misschien minder taai voedsel zoals vlees – te verwerken, maar dat hij wellicht het vermogen heeft verloren om zeer taaie dingen, zoals knollen of bladeren, te eten.

In de eerste vergelijking in zijn soort hebben Australische onderzoekers ontdekt dat de lichtgebouwde menselijke schedel een veel efficiëntere beet heeft dan die van de chimpansee, gorilla en orang-oetan, en van twee prehistorische leden van onze familie, Australopithecus africanus en Paranthropus boisei.

Zij ontdekten dat de moderne mens relatief grote bijtkrachten kan bereiken met behulp van minder krachtige kaakspieren. Kortom, de menselijke schedel hoeft niet zo robuust te zijn, omdat voor een gegeven bijtkracht de som van de krachten die op de menselijke schedel werken veel minder is.

Deze resultaten verklaren ook de schijnbare inconsistentie van zeer dik tandglazuur bij de moderne mens – een kenmerk dat typisch wordt geassocieerd met hoge bijtkrachten bij andere diersoorten. Dik glazuur en grote menselijke tandwortels zijn goed aangepast om hoge belastingen op te nemen bij het bijten.

De studie staat in een artikel in het tijdschrift Proceedings of the Royal Society B van een team onder leiding van Dr. Stephen Wroe, van de Computational Biomechanics Research Group in de School of Biological, Earth and Environmental Sciences van de UNSW. Zij gebruikten verfijnde driedimensionale (3D) eindige elementenanalyse om digitale modellen van echte schedels te vergelijken die CAT-scans hadden ondergaan.

De techniek, aangepast uit de machinebouw, geeft een zeer gedetailleerd beeld van waar spanningen optreden in materialen onder belastingen die zijn ontworpen om werkelijke scenario’s na te bootsen. Wroe’s team heeft deze benadering eerder gebruikt om de kaakmechanica te bestuderen van levende en uitgestorven diersoorten, zo gevarieerd als de grote witte haai en de sabeltandtijger.

Dit resultaat trekt eerdere suggesties in twijfel dat de evolutie van een minder robuuste schedel bij de moderne mens een afruil was voor een zwakkere beet of noodzakelijkerwijs een reactie was op gedragsveranderingen, zoals het overschakelen op zachter voedsel of meer bewerking van voedsel met gereedschap en koken. Er is ook gesuggereerd dat de menselijke kaakspieren werden verkleind om plaats te maken voor grotere hersenen.

“Hoe plausibel die ideeën ook mogen lijken, ze zijn gebaseerd op zeer weinig vergelijkende gegevens: er zijn bijvoorbeeld geen feitelijke gegevens over bijtkracht verzameld bij levende leden van een andere apensoort,” zegt Dr. Wroe. “Het blijkt dat wij helemaal geen watjeachtige beet hebben — hij is zeer efficiënt en krachtig.”

“Wanneer wij in het verticale vlak naar beneden bijten, aan de achterkant van de kaak, is onze beet ongeveer 40-50% efficiënter dan die van alle mensapen. Het is zelfs efficiënter wanneer we aan de voorkant van de kaak bijten.

“We hebben in deze studie slechts naar twee uitgestorven hominins gekeken, maar voor onze grootte zijn wij mensen qua maximale bijtkracht vergelijkbaar met deze fossiele soorten, waaronder de ‘notenkraker-mens’, die bekend staat om zijn bijzonder massieve schedel en kaakspieren. Grootte is belangrijk, maar efficiëntie nog meer — en mensen zijn zeer efficiënte bijters.

“Belangrijk is echter dat onze studie zich richt op het genereren van piek bijtkrachten gedurende korte tijdspannes. De kaken van andere diersoorten zijn wellicht beter aangepast om het kauwen over langere perioden vol te houden. Dit betekent dat hoewel mensen zich kunnen meten met mensapen in hun vermogen om snel een hard voorwerp, zoals een grote noot, open te breken of minder taai voedsel, zoals vlees, te verwerken, zij mogelijk minder goed zijn aangepast aan het verwerken van taai materiaal, zoals bladeren of bamboe, waarvoor langdurig kauwen nodig is.”

Het onderzoeksteam bestond uit UNSW-collega’s Toni Ferrara, Darren Curnoe en Uphar Chamoli, samen met Colin R. McHenry van de Universiteit van Newcastle, en werd gesteund door de Australian Research Council.