你是否曾经想过，你的牙齿除了能帮助你咀嚼食物之外，还保存了许多秘密？

你或许还记得高中或大学化学课上讲过，元素经常以多种不同质量的原子状态存在。

一个经典的例子就是碳，会以质量数分别为12、13和14的同位素形式出现，分别以12C、 13C和 14C表示，读作“碳12”、“碳13”和“碳14”。

在自然环境下，前两个同位素是稳定的，而碳14则是放射性同位素，会在生物体死后以恒定的速率改变自己的原子结构。这个放射性衰变的过程构成了碳14测年法的基础，即剩下的碳14越少，物体就越古老。

要解读某些食物信号，我们需要了解植物中的碳13含量是不同的，具体取决于它们的光合作用过程。

植物的光合作用，图片来源pexels

某些热带和亚热带植物，包括很多草类、纸莎草和玉米，会从空气中获取碳元素，通过一种叫作碳四途径的节水机制来产生能量。

温带或适应寒冷气候的植物则采用另一种产能机制，被称为碳三途径。碳三植物数量更多，占了世界上植物的大多数。虽然它们的光合作用过程在热带效率较低，但它们在那里也有一定分布。

这里的关键点在于，碳四植物中的碳13含量要远远高于碳三植物，这个差异也会体现在以这些植物为食的昆虫和动物体内，甚至包括处于食物链顶端的动物。

因此，如果动物专以碳四植物为食，比如羚羊，它们的牙齿和骨骼就会比其他以碳三灌木和树木为食的动物（如长颈鹿）具有更高的碳13含量。

古代的人类也是这张食物网的一部分，不过我们仍不清楚祖先究竟是在何时登上金字塔顶，成为顶级肉食者的。牙齿的同位素正在帮助科学家精确判断这一转变的时间。

古人类学家花费了过去几十年的时间认真测定非洲原始人类牙齿的碳同位素值，发现在几百万年的时间里，人类的饮食表现出惊人的差异。

目前经测定过的最古老物种是地猿始祖种（Ardipithecus ramidus），表现出以碳三植物为主的碳13特征，与现生的黑猩猩更相近，而不是更晚期的原始人类。

类似的结果还出现在两名源泉南方古猿个体上，尽管他们与始祖地猿间相隔了200多万年和数千千米。

相反，东非面部扁平的粗壮型南方古猿类——鲍氏傍人，则表现出极强的热带碳四植物特征，意味着他们很大程度上以草、块茎和莎草为食。

草，图片来源pexels

然而，科学家不能排除这样一种可能性，就是他们食用了大量以碳四植物为食的昆虫或动物。该时期的其他原始人类，如早期人属、非洲南方古猿和罗百氏傍人，都表现出综合性食性。

著名的汤恩幼儿就是非洲南方古猿，种内不同成员的碳三和碳四比例也不同，使得简单的归纳变得更为复杂。由于我们不可能区分个体究竟是摄入植物还是食用以植物为食的动物，所以还需要其他方法来深入探究这些线索，才能判断早期原始人类究竟在何时从植物为主的饮食转变为添加大量肉类。

那些在追寻“原始人饮食法”的人可能有些迷茫了。我们的早期祖先及亲属们在非洲扩散时曾尝试过多种不同的饮食。一个十分令人震惊的结果当属两个粗壮型南方古猿物种——鲍氏傍人和罗百氏傍人。

他们的牙齿和头部几乎一模一样，但食物组成非常不同。这些非洲东部和南部的物种在碳13和牙齿显微磨损方面都显示出差异，不过各种证据的细节并不完全一致。研究他们牙齿、颌部和头骨形态的古人类学家发现，似乎哪里出了差错，因为两个物种的咬合力都相当大，但好像只有罗百氏傍人真正用到其巨大的门齿。这场涉及显微磨损、牙齿化学和面部大小形态的学者辩论充分显示出，理性的人也可能针对远古的行为得出截然不同的结论。

关于走出非洲的原始人类，牙齿化学能告诉我们些什么呢？

不幸的是，有关最早迁徙出去的原始人类，我们极少获得其饮食方面的信息。非洲和欧亚大陆上的饮食研究几乎相差了100万年，一定程度上是由于这些区域的环境历史造成的。

举例来说，温带的欧洲几乎全部都是原生的碳三植物，所以比较碳13数值的意义就不大，无法判断不同类型植物的摄入。

相反，研究欧洲原始人类的科学家主要关注食物蛋白质中的碳和氮同位素组合，能够帮助区分肉食动物、植食动物和杂食动物。

问题在于，这些分析都需要有机材料，尤其是胶原蛋白——存在于牙本质和骨骼中的重要蛋白质。但遗憾的是，水、高温、微生物和土壤中的化学物质都会加速胶原蛋白的分解，最终导致这种重要饮食证据永久消失。

气候凉爽地区不到10万年前的个体最有希望能提取到胶原蛋白。大部分研究样品都来自尼安德特人的骨骼和牙齿，因为这种健壮的原始人类在凉爽的欧亚大陆上十分自在。

科学家认为，他们通过狩猎大型的植食性哺乳动物来获取大量膳食蛋白质。欧洲史前的菜单上包括猛犸象、野牛、犀牛和野马，其中大部分都已经灭绝。尼安德特人的同位素值与同时生活的大部分哺乳动物基本一致，包括高等级的肉食动物，例如狼或鬣狗。

在尼安德特人的统治末期，生活在欧洲的现代人甚至具有更高的氮同位素值，说明他们具有类似的肉食习性，甚至还包括来自淡水或海洋生态系统的食物。

肉类，图片来源pexels

那么，这些物种只食用肉类吗？

有些人指出，任何人科物种都不太可能食用像肉食性哺乳动物那样多的肉类，因为过高的动物蛋白水平对人类可能是很危险的，尤其是对怀孕的女性和婴儿。

这些牙齿化学研究的局限性之一就是，肉类来源的蛋白质会遮盖植物的特征标记，后者在传统的胶原蛋白分析中几乎不可见。

有一种新方法主要针对氨基酸中的氮同位素。氨基酸是蛋白质的建筑材料，所以这种方法或许能提供更高的分辨率。率先采用该方法的团队报告称，尼安德特人可能从植物中获取20%的膳食蛋白质。

牙齿能够揭示我们的行为和健康状况，食物残渣、细菌、DNA都在诉说着一切。

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来源: 蝌蚪五线谱