Age-related variability in buccal dental-microwear in Middle and Upper Pleistocene human populations

• Authors: Beatriz Pinilla Pérez , Alejandro Romero , Alejandro Pérez-Pérez

Abstracts

EN

Infants are thought to present a different buccal microwear pattern than adults and these, therefore, are generally analyzed separately. However, El-Zaatari & Hublin [2009] showed that occlusal texture in Neandertal and modern human juvenile populations did not differ from their elders. The microwear patterns of a sample of 193 teeth, corresponding to 61 individuals ofHomo heidelbergensis, H. neanderthalensisand anatomically modern humans (AMH), were analyzed revealing that AMH infants up to 14 years old differ from older individuals in having fewer scratch densities, whereas the Neandertals have a much more variable microwear pattern. Age-at-death and dental age since emergence showed similar though somewhat diverging results, especially in the infant and subadult samples. Differences observed between the Neandertals and modern humans could be reflecting differential wearing patterns or distinct enamel structure and resistance to hard food items consumption. Interpopulation differences in striation densities were not apparent in either subadult or adult individuals, only adult Neandertals (26-45 yrs. old) showed fewer striations than the younger age groups. The AMH sample revealed a gradual cumulative pattern of striation density with age, suggestive of a non-abrupt change in diet.

PL

Policzkowe mikrostarcie zębów wykazuje charakterystyczne, trwałe i zależne od diety cechy. Na materiałach historycznych wykazano [Pérez-Pérezet al.1994], że w analizie trzeba uwzględniać również wiek osobnika, szczególnie u dzieci, które mają zarówno zęby mleczne, jak i świeżo wyrżnięte zęby stałe. W populacjach górnoplejstoceńskich zbadano jednak tylko mikrostarcie na zgryzowych powierzchniach zębów. Ostatnio El-Zaatari & Hublin [2009] stwierdzili brak związanych z wiekiem różnic w nierównościach szkliwa, i to zarówno w populacjach neandertalskich, jak i u człowieka anatomicznie nowoczesnego (AMH), wobec czego grupy reprezentowane zębami mlecznymi można analizować łącznie ze stałymi [Gamza 2010].Dla populacji historycznych wykazano, że wzór mikrostarcia stabilizuje się około 13 roku życia, niezależnie od zęba (m2, M1, M2). Nie próbowano jednak badać procesu tej stabilizacji u prehistorycznych łowców-zbieraczy. Celem tej pracy jest ustalenie, w jakim wieku wzór policzkowego mikrostarcia stabilizuje się u środkowo- i górnoplejstoceńskich osobników i przetestowanie różnic między wzorem mikrostarcia u dorosłych oraz u dzieci i osobników dorastających. Badana próba zawierała 836 wysokiej rozdzielczości odlewów zębowych, dostępnych na uniwersytecie w Barcelonie. Zęby należały do 174 osobników z trzech populacji:Homo heidelbergensis, H. neanderthalensisiH. sapiens(AMH). Zęby, na których nie zachowało się policzkowe mikrostarcie lub od osobników o nieustalonym wieku wyeliminowano, podobnie jak wszystkie zęby przednie. Ostatecznie próba liczyła 193 zęby 59 osobników. Wiek zębowy od momentu wyrżnięcia obliczano za Skinnerem [1997]. Dla AMH wiek wyrzynania przyjmowano za Ubelakerem [1979] i Williamsem [2006], a dlaH. neanderthalensisiH. heidelbergensis- za Gramat & Heim [2003].Powierzchnie policzkowe zębów były skanowane SEM zgodnie ze standardową procedurą [Pérez-Pérezet al.2003, Galbanyet al.2009]. Z obrazów SEM wycięte zostały fragmenty szkliwa o powierzchni 0,56 mm2, na których zliczano rysy przy pomocy półautomatycznego oprogramowania. Uwzględniano gęstość, długość i odchylenie standardowe długości wszystkich zauważonych prążków w kategoriach ich orientacji (pionowe, poziome, mezjo-dystalne i dysto-mezjalne oraz wszystkich orientacji łącznie. Przedstawiana analiza dotyczy jednak tylko ogólnej gęstości prążkowania. W analizie statystycznej wykorzystano SPSS 15.Poniewaz gęstość prążkowania ma rozkład normalny, do porównań międzygrupowych zastosowano testy parametryczne (ANOVA). We wszystkich trzech badanych populacjach osobniki w wieku poniżej 5 lat wykazywały gęstość prążków podobną do osobników dorosłych. Choć u neandertalczyków w wieku 6-13 lat gęstość prążkowania wyraźnie malała, co mogło korespondować z wyrzynaniem się M1, w grupie AMH dzieci miały rzadsze prążki niż starsze osobniki i wykazywały ciągły wzrost gęstości z wiekiem. Zmienność mikrostarcia u osobników w wieku dziecięcym może być związana z procesem przechodzenia na pokarm stały, który u AMH polegał na stopniowym włączaniu do diety twardszych składników, jak również obróbki termicznej [Hadingham 1979, Pfeiffer 1986, Nakazawaet al.2009].Z tej pracy płyną następujące wnioski: Wzór policzkowego mikrostarcia jest charakterystyczny dla każdej populacji i odzwierciedla długotrwałe zwyczaje żywieniowe. Uwzględniać należy wiek w chwili śmierci, szczególnie dla osobników przed 13 rokiem życia. Przejście od diety dziecięcej na dorosłą mogło zachodzić stopniowo u AMH, podczas gdy u neandertalczyka wcześnie ujawnia się wzrost gęstości prążków, prawdopodobnie odzwierciedlając przechodzenie na dietę z produktami wywołującymi większą abrazję. Zmienność wewnątrzpopulacyjna - czasowa, geograficzna i klimatyczna - może oznaczać, że te czynniki mogły wpływać na dostępność różnych składników pokarmu.

Keywords

EN

microwear; age; teeth; Neandertals; humans

• Publisher: Sciendo
• Journal: Anthropological Review
• Year: 2011
• Pages: 1-13

Contributors

author

Beatriz Pinilla Pérez

• Secc. Antropologia, Dept. Animal Biology, Biology Faculty, University of Barcelona, Avda, Diagonal 645, 08027 Barcelona, Spain

author

Alejandro Romero

• Dept. of Biotechnology, Science Faculty, University of Alicante, 99, 03080 Alicante, Spain

author

Alejandro Pérez-Pérez

• Secc. Antropologia, Dept. Animal Biology, Biology Faculty, University of Barcelona, Avda, Diagonal 645, 08027 Barcelona, Spain

References

• Barroso C., H. De Lumley, 2006,La grotte du Boquete de Zafarraya. Málaga. Andalousie, Junta de Andalucía, Seville
• Bayle P., J. Braga, A. Mazurier, R. Macchiarelli, 2009,Dental developmental pattern of the Neanderthal child from Roc de Marsal: A high-resolution 3D analysis, J. Hum. Evol.,56, 66-75
• Billy G., 1975,Etude anthropologique des restes humains de l'Abri Pataud, [in:]Excavation of the Abri Pataud (I), Bull. Am. Sch. Preh. Res.,30, 200-61
• Bouvier J.M., 1971,Les mandibules humaines du Magdalénien français, PhD thesis, Université de Paris VII (2 vol), Paris
• De Lumley M.A, 1973,Anténeanderthaliens et Néanderthaliens du Basin Méditerranéen Occidental EuropéenÉditions du Laboratoire de Paléontologie Humaine et de Préhistoire, Études Quaternaires Mém.2, Marseille
• Dean M.C., 2006,Tooth microstructure tracks the pace of human life-history evolution, Proc. Royal Soc. Britain,273, 2799-808
• Duport L., B. Vandermeersch, 1976,La mandibule moustérienne de Montgaudier (Montbron, Charente), C. R. Acad. Sci. Paris,283, 1161-64
• El-Zaatari S., J.J. Hublin, 2009,Occlusal microwear texture analysis of Middle and Upper Paleolithic juveniles, Am. J. Phys. Anthropol.,S48, 123
• Estebaranz F., L.M. Martínez, J. Galbany, D. Turbón, A. Pérez-Pérez, 2009,Testing hypotheses of dietary reconstruction from buccal dental microwear in Australopithecus afarensis, J. Hum. Evol., 57, 739-50
• Fornicola V., 1989,The upper Paleolithic burials of Barma Grande, Grimaldi, ItalyHominidae, Proc. 2ndInternational Congress Human Paleontology, pp. 483-86
• Frayer D.W., J. Jelínek, M. Oliva, M.H. Wolpoff, 2006,Aurignacian male crania, jaws and teeth from the Mladec Caves, Moravia, Czech Republic, [in:]Early modern humans at the Moravian Gate. The Mladec caves and their remains, M. Teschler-Nicola (ed.), Springer-Verlag, Austria, pp. 185-272
• Gambier D., B. Maureille, R. White, 2004,Vestiges humains des niveaux de l'Aurignacien ancien du site de Brassempouy (Landes), Bull. Mém. Soc. Anthrop. Paris,16(1-2), 49-87
• Gamza T.R., 2010,Short communication: Intra-individual microwear variation: Deciduous versus permanent dentition, Dent. Anthrop.,23(2), 66-68
• Green H.S, 1984,Pontnewydd Cave, a Lower Palaeolithic Hominid Site in Wales: The First Report, Nat. Mus. Wales, Cardiff
• Galbany J., L.M. Martínez, L.H. López-Amor, V. Espurz, O. Hiraldo, et al., 2005,Error rates in dental buccal microwear quantification using Scanning Electron Microscopy, Scanning,27, 23-29
• Galbany J., F. Estebaranz, L.M. Martínez, A. Pérez-Pérez, 2009,Buccal dental microwear variability in extant African Hominoidea primates: Taxonomy versus ecology, Primates,50, 221-30
• Granat J., J.L. Heim, 2003,Nouvelle méthod d'estimation de l'âge dentaire des Nénadertaliens, L'Anthropologie,107, 171-202
• Guatelli-Steinberg D., D.J. Reid, 2008,What molars .contribute to an emerging understanding of lateral enamel formation in Neandertals vs. modern humans, J. Hum. Evol.,54, 236-50
• Hadingham E., 1979,Secrets of the Ice Age, Walker and Co., New York
• Hoffmann A., D. Wegner, 2002,The rediscovery of the Combe Capelle skull, J. Hum. Evol.,43, 557-81
• Jelinek J., 1966,Jaw and an intermediate type of Neanderthal Man from Czechoslovakia, Nature,212, 701-2
• Johanson D., E. Blake, 1996,From Lucy to Language, Simon and Schuster, New York
• King T., P. Andrews, B. Boz, 1999,Effect of taphonomic processes on dental microwear, Am. J. Phys. Anthropol.,108, 359-73
• Kraatz R., 1992,Der Mensch von Mauer e Homo erectus heidelbergensis, [in:]Reiss-Museum der Stadt Mannheim, G.A. Wagner, K.W. Beinhauer (eds.), Schichten von Mauer, pp. 22-35
• Lozano M., J.M. Bermúdez De Castro, E. Carbonell, J.L. Arsuaga, 2008,Nonmasticatory uses of anterior teeth of Sima de los Huesos individuals (Sierra de Atapuerca, Spain), J. Hum. Evol.,55, 713-28
• Macchiarelli R., L. Bondioli, A. Debénath, A. Mazurier, J.F. Tournepiche, et al., 2006,How Neanderthal molar teeth grew, Nature,444, 748-51
• Mallegni F, 1991,Guattari 2 and 3: The stomatognatic apparatus, Quaternaria Nova,1, 25-36
• Manzi G., P. Passarello, 1995,At the archaic/modern boundary of the genus Homo: The Neandertals from Grotta Breuil, Curr. Anthropol.,36, 335-66
• McCown T.D., A. Keith, 1939,The Stone Age of Mount Carmel. The human remains from the Levalloiso-mousterian, Oxford at the Clarendon Press, Oxford
• Merceron G., G. Escarguel, J.M. Angibault, H. Tixier, 2010,Can dental microwear textures record inter-individual dietary variations?, PloS ONE,5, e9542
• Mouton P., R. Joffroy, 1958,Le Gisement Aurignacien des Rois a Mouthiers (Charente)IX Supplément "Gallia", C.R. Acad. Sci., Paris
• Nakazawa Y., L.G. Strauss, M.R. Gónzalez-Morales, D. Cuenca Solana, J. Caro Saiz, 2009,On stone-boiling technology in the Upper Paleolithic: Behavioral implications from an Early Magdalenian hearth in El Mirón Cave, Cantabria, SpainJ. Archaeol. Sci.,36, 684-93
• Olejniczak AJ, T.M. Smith, R.N.M. Feeney, R. Macchiarelli, A. Mazurier, et al., 2008,Dental tissue proportions and enamel thickness in Neandertal and modern human molars, J. Hum. Evol.,55, 12-23
• Pap I., A.M. Tillier, B. Arensburg, S. Weiner, M. Chech, 1995,First scanning electron microscope analysis of dental calculus from European Neanderthals: Subalyuk, (Middle Paleolithic, Hungary). Preliminary report, Bull. Mém. Soc. d'Anthr. Paris,7, 69-72
• Pérez-Pérez A., C. Lalueza, D. Turbón, 1994,Intraindividual and intragroup variability of buccal tooth striation pattern, Am. J. Phys. Anthropol.,94, 175-88
• Pérez-Pérez A., V. Espurz, J.M. Bermúdez De Castro, M.A. De Lumley, D. Turbón, 2003,Non-occlusal dental microwear variability in a simple of Middle and Late Pleistocene human populations from Europe and the Near East, J. Hum. Evol.,44, 497-513
• Pfeiffer J.E., 1986,Cro-Magnon hunters were really us, working out strategies for survival, Smithsonian Magazine, October, pp.74-85
• Pinilla B., J. Galbany, F. Estebaranz, L. Martínez, M. Al-Roussan, A. Pérez-Pérez, 2009,La influencia del Clima en la dieta de H. neanderthalensis y H. sapiens: Microestriación Vestibular y Fluctuaciones Climáticas[in:]Genes, Ambiente y Enfermedades en Poblaciones Humanas, J.L. Nieto, J.A. Obón, S. Baena (eds.), Universidad de Zaragoza, pp. 573-86
• Ramirez Rozzi F.V., J.M. Bermúdez De Castro, 2004,Surprisingly rapid growth in Neanderthals, Nature,428, 936-39
• Reid D., C. Dean, 2006,Variation in modern human enamel formation times, J. Hum. Evol.50, 329-46
• Romero A., J. De Juan, 2007,Intra- and interpopulation human tooth surface microwear analysis: Inferences about diet and formation processes, Anthropologie,45, 61-70
• Romero A., J. Galbany, N. Martínez-Ruíz, J. De Juan, 2009,In vivo turnover rates in human buccal dental-microwear, Am. J. Phys. Anthropol.,S48, 223
• Scott R.S., P.S. Ungar, T.S. Bergstrom, C.A. Brown, F.E. Grine, et al., 2005,Dental microwear texture analysis reflects diets of living primates and fossil hominins, Nature 436, 693-95
• Skinner M., 1997,Dental wear in Immature Late Pleistocene European Hominines, J. Archaeol. Sci.,24, 677-700
• Street M., T. Terberger, J. Orschiedt, 2006,A critical review of the German Paleolithic hominid record, J. Hum. Evol.,51, 551-79
• Teaford M.F., O.J. Oyen, 1989,In vivo and in vitro turnover in dental microwear, Am. J. Phys. Anthropol.,80, 447-60
• Teaford M.F., C.A. Tylenda, 1991,A new approach to the study of tooth wear, J. Dent. Res.,70, 204-7
• Thompson J., A. Bilsborough, 1997,The current state of the Le Moustier 1 skull, Acta Praehistorica et Archaeologia,29, 17-38
• Tillier A.M., 1982,Les enfants neanderthaliens de Devil's Tower (Gibraltar), Zeitschrift Morphol. Anthropol.,73, 125-48
• Tobias P.V., 1971,Human skeletal remains from the Cave of Hearths, Makapansgat, Northern Transvaal, Am. J. Phys. Anthropol.,34, 335-68
• Trinkaus E., 1980,Sexual differences in Neanderthal limb bones, J. Hum. Evol.,9, 377-97
• Trinkaus E., J. Jelínek, 1997,Human remains from the Moravian Gravettian: The Dolni Vestonice 3 postcrania, J. Hum. Evol.,33, 33-82
• Trinkaus E., S.E. Bailey, J. Zilhao, 2001,Upper Paleolithic human remains from the Gruta do Caldeirao, Tomar, Portugal, Revista Portuguesa de Arqueologia,4, 5-17
• Trinkaus E., J. Svoboda, 2006,Early Modern Human Evolution in Central Europe. The People of Dolni Vestonice and Pavlov, Oxford Univ. Press, Oxford
• Ubelaker D.H., 1978,Excavating Human Skeletal Remains, Aldine, Chicago
• Ungar P.S., M.F. Teaford, F.E. Grine, 1999,A preliminary study of molar occlusal relief in Australopithecus africanus and Paranthropus robustus, Am. J. Phys. Anthropol.,S28, 269
• Veleminska J., J. Bruzek, 2008,Early Modern Humans from Predmosti nr. Prerov: A new reading of old documentation, Prague Academia, Prague
• Williams F.L., 2006,A comparison of the Krapina lower facial remains to an ontogenetic series of Neandertal fossils, Periodicum Biologorum,108, 279-88
• Wolpoff M.H., 1979,The Krapina dental remains, Am. J. Phys. Anthropol.,50, 67-113
• Wolpoff M.H., F.H. Smith, M. Malez, J. Radovcic, D. Rukavina, 1981,Upper Pleistocene human remains from Vindija cave, Croatia, Yugoslavia, Am. J. Phys. Anthropol.,54, 499-545
• Wolpoff M.H., 1999,Paleoanthropology, McGraw-Hill, New York
• Wolpoff M.H., D.W. Frayer, J. Jelínek, 2006,Aurignacian female crania and teeth from the Mladec caves, Moravia, Czech Republic, [in:]Early modern humans at the Moravian Gate: The Mladec caves and their remains, M. Teschler-Nicola (ed.) Springer, Vienna, pp. 273-340

Identifiers

DOI

10.2478/v10044-010-0005-0