Nisu rasli samo da bismo ih vadili: Zašto imamo umnjake i da li će jednog dana nestati

Postoji određena ironija u činjenici da jedan od najčešćih hirurških zahvata koji se danas izvodi kod mladih odraslih osoba postoji upravo zbog najprepoznatljivije osobine naše vrste – ljudskog mozga. On je, u evolutivnom smislu, rastao izuzetno brzo. Suprotno popularnom mišljenju, to što imamo umnjake nije dokaz lošeg „dizajna“. Umesto toga, oni su fosilni trag nasleđa naših predaka čije su vilice bile prilagođene svetu koji više ne postoji.

Razumevanje zašto i dalje postoje, i zašto ih ponekad treba uklanjati, zahteva praćenje lanca evolutivne uzročnosti koji se proteže od afričkog pliocena sve do moderne stomatologije.

Zašto ljudi imaju umnjake?

Da bi se razumelo čemu su umnjaci služili, potrebno je početi od toga šta su jeli rani pripadnici roda Homo. Sveobuhvatna studija objavljena 2006. u časopisu Journal of Human Evolution analizirala je mikroskopske tragove trošenja na zadnjim zubima hominina iz perioda pliocen–pleistocen Homo habilis, H. rudolfensis i afrički H. erectus, koristeći elektronsku mikroskopiju visoke rezolucije.

Obrasci trošenja, karakterisani specifičnom raspodelom udubljenja i ogrebotina, pokazali su da su ovi rani hominini zapravo bili negde između specijalista za tvrdu hranu i specijalista za žilavu hranu u poređenju sa drugim primatima. To je ukazivalo da naši rani preci roda Homo zapravo nisu bili prehrambeni specijalisti, već verovatno generalisti. I to prilično širokog spektra.

Model koji proizilazi iz ovih i srodnih dokaza jeste model adaptivne fleksibilnosti. Strategija ishrane sposobna da obuhvati širok raspon različitih tipova hrane u zavisnosti od sezonske dostupnosti i uslova životne sredine.

Međutim, ključna tačka – koja se direktno odnosi na strukturu zuba – jeste uloga „rezervne hrane“. Mehanički zahtevnih, često abrazivnih ili vlaknastih resursa (kao što su krtolasto korenje, tvrda semena i grube biljne materije) na koje su se hominini oslanjali tokom perioda ekološkog stresa ili sezonske oskudice.

Umnjaci, sa svojom širokom površinom za žvakanje i debelom gleđi, bili su važan deo ove strategije. Vilica ranog Homo bila je, delimično, projektovana za najgori mogući prehrambeni scenario. Četiri funkcionalna zuba predstavljala su ključni kapacitet za mlevenje hrane u svetu koji nije garantovao dostupnost poželjne hrane.

Veza između umnjaka i ljudskog mozga

Njihov prelazak iz osnovne adaptacije u klinički problem počinje sa jednim od definisanih događaja u ljudskoj evoluciji. Dramatičnim povećanjem mozga. Kako se neurokranijum (moždana lobanja) uvećavao, lobanja se nije proporcionalno širila. Umesto toga, reorganizovala se, kao i strukture oko nje.

U osnovnom radu objavljenom 1998. u časopisu Nature, istraživači su sproveli radiografske i CT analize fosilnih i modernih ljudskih lobanja. Rezultati su pokazali da se mnoge karakteristike moderne lobanje Homo sapiens – poput zaobljene moždane kutije, uspravnog čela, smanjenih nadveđa i karakteristično povučenog lica – mogu delimično pratiti do jednog ranog ontogenetskog događaja: smanjenja dužine sfenoida, centralne kosti baze lobanje iz koje lice raste napred.

Implikacije za zube su strukturne i direktne. Kod svih drugih sisara, uključujući neandertalce i većinu ranijih hominina, lice se proteže napred ispred moždane kutije u različitom stepenu. Kod modernog čoveka, ono je gotovo potpuno uvučeno ispod prednje moždane jame. Ovo povlačenje skratilo je zubni luk. Zakrivljenu koštanu strukturu koja smešta zube.

Genom, međutim, i dalje sadrži nasleđeni „program“ za 32 zuba, uključujući četiri umnjaka. Rezultat je strukturna neusklađenost koja danas pogađa značajan deo ljudske populacije. Ovo je primer onoga što se dešava kada se razvojni program i skeletna geometrija raziđu pod različitim selektivnim pritiscima. Posledice su nešto sa čim se stomatolozi svakodnevno susreću.

Ljudi su počeli da obrađuju hranu spolja

„Trgovina“ između mozga i vilice nije bila jedina sila koja je smanjila adaptivnu vrednost velikih molara. Kako je prikazano u studiji iz 2016. objavljenoj u Nature, postoji još jedna dugotrajna evolutivna dilema u ovom delu evolucije roda Homo.

Do vremena Homo erektusa, mozak i telo hominina su značajno porasli, što je povećalo dnevne energetske potrebe. Međutim, aparat za žvakanje se istovremeno smanjio, sa manjim zadnjim zubima, slabijim mišićima za žvakanje i manjom maksimalnom snagom ugriza.

Standardno objašnjenje bilo je da su naši preci počeli da kuvaju hranu u tom periodu. Međutim, arheološki dokazi o kontrolisanoj upotrebi vatre ne protežu se pouzdano dalje od oko 500.000 godina unazad. To bi značilo da su se ove anatomske promene dogodile ranije.

Da bi rešili ovu nedoslednost, autori studije iz 2016. sproveli su kontrolisane eksperimente žvakanja. U tim studijama učesnici su konzumirali standardizovane porcije mesa i podzemnih biljnih organa. Konkretno batata, šargarepe i crvene cvekle. Istraživači su pratili broj ciklusa žvakanja i generisanu silu.

Foto: Getty

Meso promenilo stvari

Rezultati su bili precizni. Uključivanje mesa u ishranu u jednoj trećini ukupnog unosa smanjilo je godišnji broj ciklusa žvakanja za skoro dva miliona (pad od 13%) i smanjilo ukupne potrebe za snagom žvakanja za 15%. Dodatno, seckanje hrane poboljšalo je efikasnost razgradnje hrane za 41%, uz dodatna smanjenja i učestalosti i sile žvakanja.

Zaključak je bio jasan. Selekcija za smanjenje aparata za žvakanje kod ranog roda Homo omogućena je, u početku, kombinacijom upotrebe kamenih alata i konzumacije mesa, a ne kuvanjem.

Šira evolutivna logika je jasna. Kako smo eksternalizovali obradu hrane, eksternalizovali smo i deo mehaničkog rada koji je ranije obavljala vilica. Samim tim, pritisak za održavanje velikih površina za žvakanje je opao. Tokom stotina hiljada godina, manja vilica prestala je da bude evolutivni nedostatak. Umnjak, već prostorno ograničen zbog povećanja mozga, takođe je izgubio funkcionalno opravdanje.

Zašto ljudi i dalje imaju umnjake?

Ako su umnjaci maladaptivni u modernoj anatomiji, prirodno pitanje je zašto ih selekcija nije eliminisala. Odgovor leži u preseku razvojne genetike, vremena i logike selektivnog pritiska.

Dentalna istraživanja identifikovala su gene koji upravljaju razvojem zuba. Pre svega MSX1, PAX9 i AXIN2. Značajno je da su ovi geni pleiotropni i visoko konzervisani regulatori šireg razvoja lica i lobanje. Drugim rečima, oni nisu „specifični za zube“. Oni učestvuju u razvoju zubnog tkiva, oblikovanju vilice i širim razvojnim procesima.

Mutacije koje bi potpuno sprečile razvoj trećih molara obično ne nastaju izolovano. One često imaju posledice i na druge delove razvoja. U slučaju AXIN2, povezane su sa povećanim rizikom od raka debelog creva. Jednostavno rečeno, genetska arhitektura zuba ne dozvoljava lako „uklanjanje“ umnjaka bez neželjenih efekata.

Pored toga, umnjaci obično izbijaju u kasnim tinejdžerskim ili ranim dvadesetim godinama. Dakle oko ili posle perioda kada je većina ljudi istorijski već imala potomstvo. Bolan impaktirani umnjak jeste ozbiljan problem, ali pre moderne stomatologije retko je bio fatalan. I najčešće nije sprečavao reprodukciju. Prirodna selekcija, jednostavno rečeno, nije imala jak mehanizam da ih eliminiše.

Ipak, evolucija se polako pomera. Stopa urođenonedostajućih umnjaka kreće se od oko 9% u evropskim populacijama do preko 30% u nekim istočnoazijskim populacijama. Međutim, selekcija deluje kroz generacije, ne kroz životni vek.

Hoće li evolucija ukloniti umnjake kod ljudi?

Umnjaci predstavljaju jasan primer evolutivnog zaostajanja. Strukture koja je bila adaptivna za prehrambene generaliste u ranoj evoluciji roda Homo, ali je postala gotovo beskorisna pod pritiscima povećanja mozga, povlačenja lica i spoljašnje obrade hrane. Ipak, i dalje postoji jer retko izaziva dovoljno jak selektivni pritisak, dovoljno rano u životu, da bi bila eliminisana.

Evolucija nema predviđanje. Ona ne može da optimizuje posledice koje se javljaju nakon reprodukcije. Takođe ne može brzo da reaguje na kulturne promene poput kuvanja, poljoprivrede ili savremene obrade hrane, koje se odvijaju mnogo brže od biološke evolucije.

To znači da selektivni pritisak koji biologija nije uklonila, ponekad mora da nadoknadi klinička medicina. Mozak koji je rastao prebrzo za naše vilice upravo je organ koji je najviše ugrožen kada te vilice sadrže potencijal za infekciju. U tome postoji određena evolutivna celovitost, koliko god ona bila neprijatna.

Skot Travers, saradnik Forbes