Неандертальцы умели лечить кариес с помощью каменных буров: древний зуб доказал, что стоматология появилась 60000 лет назад

Считалось, что медицинские навыки неандертальцев ограничивались базовыми действиями. Ученые находили свидетельства того, что этот вид мог заботиться о больных соплеменниках или использовать растения с лечебными свойствами. Также было известно, что неандертальцы регулярно применяли деревянные или костяные заостренные предметы для удаления остатков пищи из межзубных промежутков. Однако оставалось неясным, были ли эти действия осознанной медицинской стратегией или просто инстинктивной реакцией на дискомфорт, которая встречается и у других высших приматов.

Недавнее исследование зуба неандертальца, найденного в Сибири, предоставляет доказательства того, что 59 тысяч лет назад этот вид практиковал хирургическое лечение зубов. Неандертальцы целенаправленно и последовательно удаляли пораженные кариесом твердые ткани с помощью каменных инструментов. Это открытие не только сдвигает хронологические рамки появления инвазивной медицины на десятки тысячелетий в прошлое, но и требует пересмотра когнитивных способностей ранних людей.

Контекст находки: Чагырская пещера

Материалом для исследования послужил образец из Чагырской пещеры, расположенной на северо-западе Алтая. Около 60 тысяч лет назад на эту территорию из Центральной и Восточной Европы мигрировала группа поздних неандертальцев. Они принесли с собой специфическую традицию изготовления каменных орудий, для которой характерно создание асимметричных двусторонних ножей и небольших заостренных инструментов из местных пород камня, в первую очередь из яшмы.

В археологическом слое пещеры, который датируется возрастом около 59 тысяч лет и не имеет следов поздних геологических перемещений, исследователи обнаружили нижний второй моляр взрослого неандертальца. В научной литературе этот образец получил классификационный номер Chagyrskaya 64.

Зуб дошел до нас со следами сильного износа, характерного для пожилых особей: коронка была стерта, а эмаль практически отсутствовала. Однако главной анатомической особенностью стала крупная впадина на жевательной поверхности. Она состояла из трех пересекающихся углублений, которые уходили глубоко в ткани зуба, достигая пульпарной камеры — пространства, где при жизни располагаются нервы и кровеносные сосуды.

Исключение естественных причин

Чтобы определить происхождение этой впадины, исследователям потребовалось последовательно исключить все естественные факторы.

Первая гипотеза заключалась в возможной механической травме. Зуб мог сломаться при раскусывании твердой пищи. Однако при травматическом сколе края эмали и дентина остаются острыми и неровными. На образце Chagyrskaya 64 края впадины оказались абсолютно гладкими и скругленными, что указывает на длительное физическое воздействие и последующее сглаживание в процессе дальнейшего использования зуба при жизни.

Вторая гипотеза предполагала, что углубление образовалось в результате естественного стирания. Для проверки этого предположения ученые применили метод микротомографии, который позволяет изучить внутреннюю структуру объекта в трех измерениях без его разрушения. Сканирование показало, что впадина расширяется в своей верхней части. Естественное физиологическое стирание зубов происходит иначе: оно может оголить внутреннюю полость, но не способно сделать ее шире у основания коронки.

Томография выявила истинную причину проблемы. В тканях зуба под поверхностью исследователи обнаружили обширные участки деминерализации — зоны, где минеральная основа дентина была разрушена. Это является однозначным диагностическим признаком глубокого кариеса. Бактерии, вызывающие это заболевание, разрушают ткани, создавая очаги гниения. Локализация повреждений указывала на то, что неандерталец страдал от сильной боли, а форма полости свидетельствовала о том, что пораженные инфекцией ткани были удалены искусственно.

Инструментальный анализ следов

Для подтверждения факта хирургического вмешательства поверхность впадины была изучена с помощью сканирующего электронного микроскопа. На стенках углубления ученые зафиксировали четкие микроскопические борозды, идущие параллельно друг другу. Кроме того, на одном из краев был обнаружен характерный ступенчатый рельеф. Такие физические повреждения не могут возникнуть ни от жевания, ни от воздействия осадочных пород. Они появляются исключительно при контакте твердого материала с вращающимся инструментом.

Помимо визуального анализа, исследователи применили рамановскую спектроскопию — метод, при котором лазерный луч используется для определения химического состава поверхности. Ученые проверяли теорию о том, что после очистки полости неандертальцы могли заполнять ее пломбировочными материалами растительного или животного происхождения (например, древесной смолой или воском). Результаты показали наличие только фосфатов, составляющих естественную минеральную основу зуба, а также оксидов марганца, которые попали на эмаль из почвы за тысячелетия нахождения зуба в земле. Следов антисептических или пломбирующих веществ обнаружено не было.

Экспериментальное подтверждение

Чтобы окончательно доказать гипотезу о применении каменных орудий для сверления зуба, авторы исследования провели серию экспериментов. Они отобрали из археологических коллекций три современных человеческих моляра с признаками кариеса. Из алтайской яшмы, найденной рядом с Чагырской пещерой, были изготовлены точные копии неандертальских каменных буров — небольших инструментов с острым концом.

В ходе эксперимента тестировались две техники: линейное выскабливание и вращательное сверление. Выскабливание показало низкую эффективность на начальном этапе, так как инструмент соскальзывал с твердой поверхности зуба. Вращательное движение, напротив, позволило быстро нарушить целостность дентина.

Экспериментаторам потребовалось от 5 до 50 минут непрерывного сверления, чтобы пройти сквозь слои ткани и достичь пульпарной камеры. Ученые отметили, что дентин, ослабленный кариесом, разрушается быстрее, однако нижняя часть слоя непосредственно над нервом становится крайне хрупкой и может откалываться крупными фрагментами под давлением каменного острия.

После завершения экспериментов зубы были изучены под микроскопом. Выяснилось, что ширина, форма и направление микроскопических царапин от яшмового бура полностью совпадают с повреждениями на неандертальском зубе Chagyrskaya 64.

Когнитивное значение находки

Долгое время древнейшим доказательством стоматологического вмешательства считался моляр анатомически современного человека из Италии (стоянка Рипари Виллабруна), возраст которого составляет около 14 тысяч лет. В том случае воздействие ограничивалось очисткой эмали. Находка в Чагырской пещере фиксирует факт глубокого сверления дентина 59 тысяч лет назад.

Это открытие важно для понимания психологии неандертальцев. Инстинктивное поведение животных направлено на устранение внешнего дискомфорта в текущий момент времени. Инвазивная стоматология требует совершенно иных когнитивных процессов.

Во-первых, индивид должен был обладать абстрактным мышлением, чтобы локализовать источник постоянной боли, находящийся внутри твердой структуры зуба. Во-вторых, процесс требует аналитического планирования: необходимо было осознать техническую возможность физического удаления гниющей ткани и выбрать для этой задачи инструмент из подходящего материала. Дерево или кость не справились бы с дентином, поэтому был выбран твердый камень.

Третий и самый важный аспект — волевая регуляция поведения. Вращение острого каменного бура в тканях, прилегающих к воспаленному нерву, неизбежно вызывает острую боль. Неандерталец, подвергшийся этой процедуре, должен был сознательно терпеть усиление болевых ощущений в процессе операции, понимая, что это необходимо для последующего облегчения состояния и устранения инфекции. Такая способность к целеполаганию и подавлению базовых рефлексов ранее считалась исключительной чертой Homo sapiens.

Кроме того, успешное выполнение процедуры указывает на высокий уровень развития мелкой моторики. Для целенаправленного вращения небольшого каменного инструмента в ограниченном пространстве ротовой полости необходимы точные и сложные движения пальцев.

Гладкие края впадины на зубе свидетельствуют о том, что после удаления кариозных тканей воспалительный процесс остановился, и неандерталец продолжал использовать этот зуб для жевания на протяжении длительного времени. Таким образом, данные из Чагырской пещеры документируют факт того, что медицинские практики неандертальцев не ограничивались паллиативными мерами, а включали в себя результативное и стратегически обоснованное хирургическое вмешательство.

Источник: PLOS One