Fosil Berusia 1,77 Juta Tahun Menantang Teori Otak Besar Manusia

Penelitian terbaru menantang teori bahwa masa kanak-kanak yang panjang pada manusia disebabkan oleh ukuran otak yang besar. Sebaliknya, analisis terhadap fosil gigi Homo awal menunjukkan bahwa perkembangan yang berkepanjangan diperlukan untuk meningkatkan pembelajaran budaya dan berbagi pengetahuan, yang kemudian berkontribusi pada ukuran otak yang lebih besar dan umur yang lebih panjang.

Dibandingkan kera besar, manusia memiliki masa kanak-kanak yang sangat panjang. Selama periode ini, orang tua dan orang dewasa lainnya berkontribusi terhadap perkembangan fisik dan kognitif mereka, memastikan mereka memperoleh semua keterampilan kognitif yang diperlukan untuk berkembang dalam lingkungan sosial kelompok manusia yang kompleks.

Teori yang berlaku adalah bahwa periode pertumbuhan manusia modern yang berkepanjangan berevolusi sebagai konsekuensi dari peningkatan volume otak, yang memerlukan sumber energi yang besar untuk tumbuh. Namun, sebuah studi baru mengenai pertumbuhan gigi dari sebuah fosil yang luar biasa menunjukkan bahwa hipotesis 'otak besar – masa kanak-kanak yang panjang' mungkin perlu direvisi.

Gigi Adalah Kuncinya

Penelitian tersebut dilakukan oleh para ilmuwan dari Universitas Zurich (Swiss), Fasilitas Radiasi Synchrotron Eropa (ESRF, Grenoble, Prancis), dan Museum Nasional Georgia (Georgia) dan diterbitkan di Alammenggunakan pencitraan sinkrotron untuk mempelajari perkembangan gigi dari fosil awal yang hampir dewasa Homo dari situs Dmanisi di Georgia, berumur sekitar 1,77 juta tahun yang lalu.

“Masa kanak-kanak dan kognisi tidak menjadi fosil, jadi kita harus bergantung pada informasi tidak langsung. Gigi ideal karena dapat memfosil dengan baik dan menghasilkan cincin harian, seperti halnya pohon menghasilkan cincin tahunan, yang mencatat perkembangannya,” jelas Christoph Zollikofer dari Universitas Zurich dan penulis pertama publikasi tersebut.

“Perkembangan gigi sangat berkorelasi dengan perkembangan seluruh tubuh, termasuk perkembangan otak. Oleh karena itu, akses terhadap detail pertumbuhan gigi fosil hominid memberikan banyak informasi tentang pertumbuhan umumnya,” tambah Paul Tafforeau, ilmuwan di ESRF dan salah satu penulis studi tersebut.

Rekonstruksi 3D fosil tengkorak Homo awal sub-dewasa dari situs Dmanisi di Georgia. Warna hijau, oranye dan merah mewakili gigi yang diawetkan (masing-masing dicitrakan dengan sinkrotron pada 5um, dengan sinkrotron pada 47um, dan dengan pemindai industri pada 250um). Gigi biru adalah gigi yang hilang yang ditambahkan dengan mencerminkan gigi simetrisnya. Gigi seri bawah pertama berwarna ungu belum ditemukan, dan telah diekstrapolasi dari gigi seri bawah kedua. Kemudian gigi taring kanan atas ditampilkan pada resolusi 5um untuk menggambarkan visibilitas garis pertumbuhan pada permukaannya, serta irisan virtual pada email dan dentinnya. Tingkat zoom kedua dilakukan untuk mencapai resolusi 0,7umm yang menunjukkan pertambahan garis harian pada email. Semua gigi kemudian dicabut dari tengkorak dan dibuang untuk menunjukkan kondisi gigi terakhir pada saat kematian individu tersebut. Berdasarkan pertambahan gigi yang diamati pada semua gigi, rangkaian pertumbuhan virtual telah dihitung setiap 6 bulan sejak lahir hingga kematian individu sub-dewasa ini yang terjadi pada usia 11,42 tahun. Kredit: ESRF/Paul Tafforeau, Vincent Beyrand

Penelitian 18 Tahun

Proyek ini diluncurkan pada tahun 2005, menyusul keberhasilan awal analisis non-destruktif struktur mikro gigi menggunakan tomografi sinkronisasi kontras fase di ESRF. Teknik ini memungkinkan para ilmuwan membuat irisan mikroskopis virtual melalui gigi fosil ini. Kualitas pelestarian struktur pertumbuhan yang luar biasa pada spesimen ini memungkinkan rekonstruksi semua fase pertumbuhan gigi, mulai dari lahir hingga mati, dengan presisi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Bisa dibilang, para ilmuwan telah menumbuhkan kembali gigi hominid ini.

Proyek ini memakan waktu hampir 18 tahun, dari konsep awal pada tahun 2005 hingga penyelesaian hasilnya pada tahun 2023. Para ilmuwan memindai gigi untuk pertama kalinya pada tahun 2006, dan hasil pertama mengenai usia fosil saat mati diperoleh pada tahun 2007.

“Kami berharap menemukan perkembangan gigi yang mirip dengan hominid awal, mirip dengan kera besar, atau perkembangan gigi mirip dengan manusia modern. Ketika kami memperoleh hasil pertama, kami tidak dapat memercayai apa yang kami lihat, karena hasilnya adalah sesuatu yang berbeda yang menyiratkan pertumbuhan mahkota geraham yang lebih cepat dibandingkan fosil hominin atau kera besar yang masih hidup,” jelas Tafforeau.

Selama beberapa tahun berikutnya, lima percobaan dan empat analisis lengkap menggunakan pendekatan berbeda dilakukan seiring kemajuan teknis dalam pencitraan sinkrotron gigi. Karena semua hasil mengarah ke arah yang sama dan berpotensi memiliki dampak kuat pada hipotesis 'otak besar – masa kanak-kanak yang panjang', para ilmuwan harus berpikir out of the box untuk memahami fosil ini. “Ini merupakan proses pematangan yang lambat, baik secara teknis maupun intelektual, hingga akhirnya sampai pada hipotesis yang kami terbitkan hari ini,” simpul Tafforeau.

Implikasi Evolusi Pola Perkembangan Gigi

“Hasilnya menunjukkan bahwa individu ini mati antara usia 11 dan 12 tahun, ketika gigi bungsunya telah tumbuh, seperti yang terjadi pada kera besar pada usia ini,” jelas Vincent Beyrand, salah satu penulis penelitian tersebut. Namun, tim menemukan bahwa fosil ini memiliki pola pematangan gigi yang sangat mirip dengan manusia, yaitu gigi belakang tertinggal dibandingkan gigi depan dalam lima tahun pertama perkembangannya.

“Ini menunjukkan bahwa gigi susu digunakan lebih lama dibandingkan pada kera besar dan anak-anak Homo awal ini jenis bergantung pada dukungan orang dewasa lebih lama dibandingkan kera besar,” jelas Marcia Ponce de León dari Universitas Zurich dan salah satu penulis penelitian ini. “Ini bisa menjadi eksperimen evolusi pertama pada masa kanak-kanak yang berkepanjangan.”

Menantang Teori Evolusi yang Sudah Ada

Di sinilah hipotesis 'otak besar – masa kanak-kanak yang panjang' diuji. Lebih awal Homo individu tidak memiliki otak yang jauh lebih besar dibandingkan kera besar atau australopithecus, namun mereka mungkin hidup lebih lama. Faktanya, salah satu tengkorak yang ditemukan di Dmanisi adalah tengkorak seseorang yang sangat tua dan tidak memiliki gigi tersisa selama beberapa tahun terakhir kehidupannya. “Fakta bahwa individu tua tersebut mampu bertahan hidup tanpa gigi selama beberapa tahun menunjukkan bahwa anggota kelompok lainnya merawatnya dengan baik,” komentar David Lordkipadnize dari Museum Nasional Georgia dan salah satu penulis penelitian tersebut. Individu yang lebih tua memiliki pengalaman paling banyak, sehingga peran mereka dalam komunitas kemungkinan besar adalah untuk menyebarkan pengetahuan mereka kepada individu yang lebih muda. Struktur tiga generasi ini merupakan aspek fundamental dalam transmisi kebudayaan pada manusia.

Diketahui bahwa anak-anak kecil dapat menghafal sejumlah besar informasi berkat plastisitas otak mereka yang belum matang. Namun, semakin banyak informasi yang harus mereka hafal, semakin lama pula waktu yang dibutuhkan.

Di sinilah hipotesis baru muncul. Pertumbuhan anak-anak akan melambat pada saat yang sama dengan meningkatnya transmisi budaya, sehingga jumlah informasi yang dikomunikasikan dari tua ke muda menjadi semakin penting. Penularan ini akan memungkinkan mereka memanfaatkan sumber daya yang tersedia dengan lebih baik sambil mengembangkan perilaku yang lebih kompleks dan dengan demikian akan memberi mereka keuntungan evolusioner dibandingkan masa kanak-kanak yang lebih lama (dan mungkin umur yang lebih panjang).

Ketika mekanisme ini ada, seleksi alam akan bertindak berdasarkan transmisi budaya dan bukan hanya pada sifat-sifat biologis. Kemudian, ketika jumlah informasi yang dikirimkan meningkat, evolusi akan mendukung peningkatan ukuran otak dan penundaan di masa dewasa, sehingga memungkinkan kita untuk belajar lebih banyak di masa kanak-kanak dan memiliki waktu untuk mengembangkan otak yang lebih besar meskipun sumber daya makanan terbatas.

Oleh karena itu, mungkin bukan peningkatan ukuran otak secara evolusioner yang menyebabkan perlambatan perkembangan manusia, namun perpanjangan masa kanak-kanak dan struktur tiga generasi yang mendukung evolusi biokultural. Mekanisme ini, pada gilirannya, menyebabkan peningkatan ukuran otak, usia dewasa yang lebih tua, dan masa hidup yang lebih panjang. Oleh karena itu, mempelajari gigi fosil luar biasa ini dapat mendorong para peneliti untuk mempertimbangkan kembali mekanisme evolusi yang mengarah pada spesies kita sendiri, Homo sapiens.

Referensi: “Bukti gigi untuk perluasan pertumbuhan Homo awal dari Dmanisi” oleh Christoph PE Zollikofer, Vincent Beyrand, David Lordkipanidze, Paul Tafforeau dan Marcia S. Ponce de León, 13 November 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-08205-2