แบบจำลองฟอสซิลและชีวเคมีแสดงให้เห็นว่า hominins ที่ถือเครื่องมือใช้มือเหมือนที่เราทำในปัจจุบัน
ชีวิตสมัยใหม่ส่วนใหญ่หมุนไปรอบ ๆ โดยใช้นิ้วโป้งที่ตรงกันข้าม ตั้งแต่การถือค้อนเพื่อสร้างบ้านไปจนถึงการสั่งอาหารมาส่งบนสมาร์ทโฟนของเรา แต่สำหรับบรรพบุรุษของเรา การใช้งานนั้นง่ายกว่ามาก นิ้วโป้งที่แข็งแรงและว่องไวทำให้พวกมันสามารถสร้างและควงเครื่องมือ หิน และกระดูกเพื่อฆ่าสัตว์ขนาดใหญ่เพื่อเป็นอาหารได้ดีขึ้น เนื่องจากการพัฒนานิ้วโป้งที่คล่องตัวและตรงกันข้ามได้ผลักดันให้บรรพบุรุษของเราผลิตและใช้เครื่องมือ กินเนื้อสัตว์มากขึ้นและมีสมองที่ใหญ่ขึ้น นักวิทยาศาสตร์จึงสงสัยมานานแล้วว่านิ้วโป้งดังกล่าวเริ่มต้นขึ้นเฉพาะในสกุลHomo ของเรา หรือในสายพันธุ์ก่อนหน้าบางสายพันธุ์เท่านั้น
ตอนนี้การศึกษาใหม่ได้รวมหลักฐานโบราณของฟอสซิลนิ้วมือและนิ้วหัวแม่มือกับการสร้างแบบจำลองกล้ามเนื้อคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย เพื่อสรุปว่า Hominins ของแอฟริกาใต้อวดนิ้วโป้งที่ยืดหยุ่นและมีความสามารถเหมือนกับของเราเมื่อสองล้านปีก่อน Katerina Harvati นักบรรพชีวิน วิทยาจาก Senckenberg Center for Human Evolution and Paleoenvironment, University of กล่าวว่า “เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ระดับความคล่องแคล่วของนิ้วโป้งดังกล่าว คล้ายกับของคนที่อาศัยอยู่ในทุกวันนี้ จะพบเห็นได้ในพวกโฮมินินที่ยังมีชีวิตอยู่เมื่อสองล้านปีก่อน” Tübingen (เยอรมนี)
ช่วงเวลาดังกล่าวเป็นช่วงเวลาที่โดดเด่นเนื่องจากเกิดขึ้นก่อนเหตุการณ์วิวัฒนาการที่สำคัญ รวมถึงการเพิ่มขึ้นของHomo erectus ที่มีสมองขนาดใหญ่เมื่อ 1.9 ล้านปีก่อน การแพร่ระบาดของสปีชีส์นอกแอฟริกาเมื่อ 1.8 ล้านปีก่อน และการแทนที่เครื่องมือหินดึกดำบรรพ์ด้วยขวาน Acheulean ที่ซับซ้อน เมื่อประมาณ 1.76 ล้านปีก่อน “เราเชื่อว่า [ความคล่องแคล่วของนิ้วโป้ง] เป็นข้อได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการที่สำคัญ ซึ่งน่าจะช่วยให้เกิดการพัฒนาวัฒนธรรมที่ซับซ้อนในเชื้อสายของเราอย่างค่อยเป็นค่อยไป” Harvati ผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในCurrent Biologyกล่าว
นิ้วโป้งที่สั้นกว่าและนิ้วที่ยาวกว่านั้นมีประโยชน์สำหรับการปีนเขา แต่เมื่อบรรพบุรุษของเราละทิ้งชีวิตบนต้นไม้ และเริ่มสร้างและจัดการสิ่งของมากขึ้น นิ้วที่สั้นลงและนิ้วโป้งที่ยาวกว่านั้นก็จะทำให้การประกอบมือดีขึ้นและจับได้ดีขึ้น เมื่อเวลาผ่านไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถขัดเกลาการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคเหล่านี้โดยพิจารณาจากหลายวิธีที่มนุษย์ใช้มือของพวกเขา และวิธีใดที่พิสูจน์แล้วว่าคุ้มค่าที่สุด เช่นการทุบกระดูกสัตว์เพื่อเก็บไขกระดูกที่มีพลังงานสูง
Tracy Kivellนักบรรพชีวินวิทยาที่ไม่มีส่วนร่วมในการศึกษาซึ่งเชี่ยวชาญด้านสัณฐานวิทยาของมือไพรเมตที่สถาบันมานุษยวิทยาวิวัฒนาการแห่งมหาวิทยาลัย Kent และ Max Planck ตั้งข้อสังเกตว่าไพรเมตจำนวนมากที่มีมือต่างกันมีความสามารถในการจับที่แม่นยำและทรงพลัง แต่มนุษย์เก่งเรื่องการจับที่แม่นยำซึ่งตรงกับแผ่นรองของนิ้วหัวแม่มือกับแผ่นรองนิ้ว และสำหรับนิ้วหัวแม่มือที่ทรงพลังนั้นเป็นสิ่งจำเป็น “การศึกษาทดลองแสดงให้เห็นว่ามนุษย์ใช้อุปกรณ์จับยึดที่มีความแม่นยำสูงเมื่อสร้างและใช้เครื่องมือหิน ดังนั้นจึงมักคิดว่าความสามารถนี้ในมนุษย์พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการใช้เครื่องมือ” Kivell กล่าว
นักมานุษยวิทยาใช้เวลาอย่างมากในการเปรียบเทียบชิ้นส่วนของมือ นิ้ว และนิ้วหัวแม่มือที่สปีชีส์ต่างๆ ทิ้งไว้ตามกิ่งก้านสาขาของแผนภูมิต้นไม้ครอบครัวมนุษย์เป็นเวลาหลายล้านปีเพื่อดูว่าความสามารถนี้พัฒนาขึ้นที่ไหนและเมื่อใด การเปรียบเทียบรูปร่างนิ้วหัวแม่มือกับนิ้วโป้งและความคล้ายคลึงกันกับรูปร่างของเราอย่างตรงไปตรงมานั้นมีประโยชน์ แต่ไม่ได้บอกเล่าเรื่องราวทั้งหมด เพราะโดยธรรมชาติแล้ว รูปร่างและรูปแบบที่ต่างกันนั้นบางครั้งดำเนินการในลักษณะเดียวกัน
ดังนั้น Harvati และเพื่อนร่วมงานจึงใส่เนื้อดิจิทัลบางส่วนไว้บนกระดูกต่างๆ ทีมงานได้เปรียบเทียบมือและนิ้วหัวแม่มือที่เป็นฟอสซิลของสัตว์หลายชนิดตั้งแต่Australopithecus afarensisที่มีอายุเกือบสี่ล้านปี ไปจนถึงHomo sapiens รุ่น แรก กับHomo nalediกับลิงชิมแปนซีและมนุษย์สมัยใหม่ ในบรรดาตัวอย่างเหล่านี้มีกระดูกมืออายุสองล้านปีที่น่าสนใจจากถ้ำสวอร์ตครานส์ของแอฟริกาใต้ ซึ่งอาจเป็นกระดูกมนุษย์ ยุคแรก หรือ ออสตราโลพิเทคัส โร บัสตัส จากนั้นพวกเขาจึงใช้แบบจำลองชีวกลศาสตร์เพื่อสร้างวิธีที่กล้ามเนื้อสามารถจัดการกับนิ้วหัวแม่มือต่างๆ เหล่านั้น ให้ดูว่ามันเคยทำงานอย่างไร
ทีมงานได้ทดสอบความแม่นยำของแบบจำลองก่อนโดยใช้แบบจำลองเหล่านี้กับมนุษย์และชิมแปนซีที่มีชีวิตด้วยพารามิเตอร์ของกล้ามเนื้อที่ทราบ การคำนวณของแบบจำลองนี้ตรงกับผลการศึกษาทดลองสำหรับสปีชีส์เหล่านั้น ซึ่งทำให้ผู้เขียนมั่นใจว่าวิธีการของพวกมันสามารถสร้างความคล่องแคล่วในมือฟอสซิลได้อย่างน่าเชื่อถือ
Kivell กล่าวว่าการสร้างแบบจำลองกล้ามเนื้อและกระดูกมักไม่ค่อยใช้ในซากดึกดำบรรพ์เพียงเพราะข้อมูลของกล้ามเนื้อไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของบันทึกฟอสซิล ต้องมาจากสิ่งมีชีวิต “พวกเขาใช้ข้อมูลกล้ามเนื้อของมนุษย์และลิงชิมแปนซีเพื่อเสนอ ‘สุดโต่ง’ ที่เป็นไปได้สองประการสำหรับขนาดและแรงของกล้ามเนื้อที่อาจอยู่ในซากดึกดำบรรพ์ Hominins” Kivell กล่าว “แม้ว่าจะมีข้อแม้และ ‘ไม่ทราบ’ อยู่มากมาย แต่ฉันคิดว่ามันยังคงเป็นแนวทางที่ให้ข้อมูลเพื่อใช้”
ผลการศึกษาพบว่าเมื่อสองล้านปีก่อน ชาวถ้ำ Swartkrans ในแอฟริกาใต้ มีประสิทธิภาพสูงอย่างน่าประหลาดใจ เหมือนกับของเรา ในการนำนิ้วโป้งและนิ้วเข้าหากัน นักวิทยาศาสตร์ไม่ทราบว่ามือเหล่านี้เป็นของสายพันธุ์ใดเพราะ พบทั้ง Paranthropus robustusและHomo ในยุคแรก ๆ ในถ้ำในช่วงเวลานี้
การต่อต้านด้วยนิ้วโป้งอย่างมีประสิทธิภาพมากปรากฏในสมาชิกทุกคนในสกุลHomo ของเรา ซึ่งได้รับการทดสอบในการศึกษา สิ่ง เหล่านี้รวมถึงมนุษย์สมัยใหม่ แต่ยังรวมถึงHomo sapiens ยุคแรก มนุษย์ นีแอนเดอร์ทัล และแม้แต่สายพันธุ์สมองเล็กHomo naledi สปีชีส์สุดท้ายนี้น่าสนใจ เนื่องจากHomo nalediยังไม่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือและมีสมองขนาดเล็กที่อาจมีหรือไม่มีความสามารถเหมือนมนุษย์เหมือนกับความสามารถทางปัญญา “นี่ไม่ได้หมายความว่าจำเป็นต้องสร้างและใช้เครื่องมือ แต่มันสามารถทำได้จากมุมมองของความสามารถแบบแมนนวล” Harvati กล่าว
ในทางกลับกัน ผลการศึกษาพบว่าโฮมินิดในสกุลAustralopithecusซึ่งอาจเป็นโฮมินินตัวแรกที่รู้จักในการสร้างเครื่องมือง่ายๆ เมื่อ 3.3 ล้านปีก่อน ได้คะแนนความชำนาญในระดับนิ้วหัวแม่มือค่อนข้างต่ำ
การศึกษา ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของมือได้ชี้ให้เห็นว่าAustralopithecus africanusมีความสามารถเหมือนมนุษย์ในการจับนิ้วโป้งที่ตรงกันข้ามได้เมื่อสองถึงสามล้านปีก่อน มือของAustralopithecus sedibaมีลักษณะเป็นนิ้วหัวแม่มือยาว สัมพันธ์กับส่วนที่เหลือของมือ ซึ่งนักวิชาการคนอื่นๆ ถือว่าเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการจับและการจัดการวัตถุที่ใช้เหมือนกับมือของเรา แม้ว่า นิ้วโป้ง Australopithecusมักจะยาว แต่ก็บางเช่นกัน ซึ่งบ่งบอกว่านิ้วโป้งนั้นทรงพลังน้อยกว่านิ้วโป้งของมนุษย์
กลุ่มของ Harvati เชื่อว่าการดูกระดูกและข้อต่อต่างๆ ของมือให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ตลอดจนการสร้างกล้ามเนื้อขึ้นใหม่ ยังแนะนำการเคลื่อนไหวในระดับต่ำและความคล่องแคล่วของนิ้วหัวแม่มือที่จำกัดมากขึ้น นั่นไม่ได้หมายความว่าAustralopithecus ไม่สามารถสร้างเครื่องมือได้ แต่มันแสดงให้เห็นว่าหากเป็นเช่นนั้น พวกเขาอาจแสดงให้เห็นถึงความคล่องแคล่วของมือที่แตกต่างออกไป ซึ่งเราและญาติสนิทของเราในสกุลHomoชอบ ” ออ สตราโลพิ ธยังคงคล่องแคล่ว สามารถสร้างเครื่องมือและใช้งานได้ แม้ว่านิ้วโป้งของพวกมันจะไม่ทรงพลังเท่ากับของมนุษย์ก็ตาม” Kivell กล่าว
แน่นอนว่าถ้ามือของ Swartkrans เป็นของAustralopithecus (Paranthropus) robustusแทนที่จะเป็นHomo สปี ชีส์แรกพวกเขาจะแนะนำว่าวิวัฒนาการคู่ขนานเกิดขึ้นระหว่างสองเชื้อสายที่แตกต่างกัน
Neil Thomas Roachนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัย กล่าวว่ากรณีที่น่าสนใจของการศึกษาที่กระดูกมือทั้งสองข้างและกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องเปลี่ยนไปนั้นเกิดขึ้นหลังจากที่เครื่องมือแรกสุดปรากฏขึ้นนั้นไม่น่าแปลกใจ แต่มันเป็นภาพประกอบ “สำหรับฉัน สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นประเด็นขัดแย้งที่น่าสนใจที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวกับการใช้เครื่องมือ กล่าวคือ ใครเป็นผู้รับผิดชอบและเราจะรู้ได้อย่างไร” เขาพูดว่า. “มันอาจเป็นไปได้ว่าคำถามเหล่านั้นไม่ใช่คำถามที่ถูกต้อง และข้อมูลเช่นนี้แสดงให้เห็นว่าไม่ว่านวัตกรรมจะเกิดขึ้นเมื่อใด มันเป็นข้อได้เปรียบพื้นฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในหลายสายพันธุ์”
เมื่อพิจารณาผลการศึกษาควบคู่ไปกับหลักฐานทางโบราณคดี ก็สนับสนุนทฤษฎีที่สอดคล้องกัน ประมาณสองล้านปีก่อน hominins เริ่มพึ่งพาเครื่องมือและกินไขมันสัตว์และโปรตีนมากขึ้น สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึง “การเปลี่ยนแปลงในการใช้มือในเวลานี้ซึ่งสอดคล้องกับ [การหายตัวไปของ ออส ตราโลพิธ ส์ และความหลากหลายที่มากขึ้นใน สปีชีส์ Homo ” Kivell กล่าว
กระบวนการสร้างและใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนมากขึ้นนั้นต้องการมากกว่าการใช้นิ้วโป้งที่คล่องแคล่วและการประสานมือและตา ผู้ผลิตเครื่องมือยุคก่อนประวัติศาสตร์ยังต้องแสดงความคิดล่วงหน้า การวางแผน และการเรียนรู้ในระดับหนึ่งไปพร้อมกัน นั่นต้องการสมองที่ดีกว่า ซึ่งอาจได้รับอาหารจากเนื้อสัตว์ซึ่งเป็นไปได้ด้วยเครื่องมือที่ดีกว่า ซึ่งสร้างขึ้นโดยสมองที่มีความสามารถมากขึ้น
Harvati กล่าวว่า “การใช้เครื่องมือและความสามารถทางปัญญา แม้กระทั่งอาจรวมถึงภาษา มักจะคิดว่าเป็นส่วนหนึ่งของวงจรป้อนกลับที่ซับซ้อน ซึ่งส่วนนี้เสริมอีกส่วนหนึ่งผ่านวิวัฒนาการของมนุษย์” การสำรวจปัจจัยวิวัฒนาการที่สำคัญอื่น ๆ ที่ช่วยขับเคลื่อนวิวัฒนาการทางกายภาพและความรู้ความเข้าใจที่นำไปสู่มนุษย์สมัยใหม่คือขั้นตอนต่อไปสำหรับ Harvati และเพื่อนร่วมงาน “ในขณะที่การศึกษาของเราพิจารณาเพียงองค์ประกอบเล็กๆ เท่านั้น แต่เราวางแผนที่จะขยายงานของเราเพื่อตอบคำถามเหล่านี้โดยตรง”
