Fra stenalderchips til mikrochips:Hvordan små værktøjer kan have gjort os til mennesker

Antropologer har længe hævdet, at værktøjsfremstilling er en af ​​de vigtigste adfærd, der adskilte vores menneskelige forfædre fra andre primater. Et nyt papir, imidlertid, hævder, at det ikke var værktøjsfremstilling, der adskilte homininer – det var miniaturisering af redskaber.

Ligesom små transistorer transformerede telekommunikation for et par årtier siden, og videnskabsmænd er nu udfordret til at gøre dem endnu mindre, vores stenalderforfædre følte trang til at lave små værktøjer. "Det er et behov, som vi flereårigt er blevet konfronteret med og drevet af, " siger Justin Pargeter, en antropolog ved Emory University og hovedforfatter af papiret. "Miniaturisering er det, vi gør."

Journalen Evolutionær antropologi udgiver papiret - den første omfattende oversigt over forhistorisk værktøjsminiaturisering. Den foreslår, at miniaturisering er en central tendens i hominin-teknologier, der går mindst 2,6 millioner år tilbage.

"Når andre aber brugte stenredskaber, de valgte at gå stort og blev i skovene, hvor de udviklede sig, " siger medforfatter John Shea, professor i antropologi ved Stony Brook University. "Hominins valgte at blive små, gik overalt, og transformerede ellers fjendtlige levesteder, så de passer til vores skiftende behov."

Avisen gennemgår, hvordan sten flager mindre end en tomme i længden - bruges til piercing, skæring og skrabning - dukker op i den arkæologiske optegnelse på steder på alle kontinenter, går tilbage til nogle af de tidligste kendte stenværktøjssamlinger. Disse små stenflager, Pargeter siger, var som nutidens engangsbarberblade eller papirclips - gennemtrængende, let at lave og nemt at udskifte.

Han identificerer tre bøjningspunkter for miniaturisering i hominin-evolution. Den første spids opstod for omkring to millioner år siden, drevet af vores forfædres stigende afhængighed af stenflager i stedet for søm og tænder til skæring, udskæring og piercing opgaver. En anden stigning opstod engang efter 100, 000 år siden med udviklingen af ​​højhastighedsvåben, såsom bue og pil, hvilket krævede lette stenindlæg. En tredje stigning i miniaturisering fandt sted omkring 17, 000 år siden. Den sidste istid var ved at slutte, tvinger nogle mennesker til at tilpasse sig hurtige klimaændringer, stigende havniveauer og øget befolkningstæthed. Disse ændringer øgede behovet for at spare ressourcer, herunder de sten og mineraler, der er nødvendige for at lave værktøj.

En indfødt i Sydafrika, Pargeter leder feltarbejde i det land langs dets barske og afsidesliggende kystlinje i Det Indiske Ocean og nærliggende bjerge. Han er også post-doc ved Emory University's Center for Mind, Hjerne og kultur og Institut for Antropologis Paleolithic Technology Laboratory. Laboratoriets medlemmer laver faktisk stenværktøj for bedre at forstå, hvordan vores forfædre lærte disse færdigheder, og hvordan den proces formede vores udvikling. Laboratoriets direktør, Dietrich Stout, fokuserer på håndakser, går mere end 500 tilbage, 000 år. Disse større værktøjer betragtes som et vendepunkt i menneskets biologiske og kognitive evolution, på grund af kompleksiteten i at lave dem.

Pargeters arbejde med små værktøjer tilføjer endnu en facet til undersøgelsen af ​​menneskelig evolution. "Han udforsker, hvad der kan have ført til tvangen til at producere disse små instrumenter - i det væsentlige forholdet mellem værktøjerne og den menneskelige krop, hjernen og den sandsynlige anvendelse af værktøjerne, " siger Stout.

Når du leder efter en ph.d. afhandlingens emne, Pargeter fokuserede først på samlinger af større redskaber, betragtes som typisk for stenalderens værktøjssæt. Han undersøgte artefakter fra et sydafrikansk sted kaldet Boomplaas, som blev opbevaret på Iziko-museet i Cape Town. Da han rodede gennem en pose mærket som affald - med små flager, der menes at være tilovers fra fremstilling af større værktøj - fangede noget hans øje. En splint af krystalkvarts så ud som om den var blevet formet ved hjælp af en meget teknisk metode kaldet trykafskalning.

"Det var lille, på størrelse med en lille rosin, og vejede mindre end en halv øre, " husker han. "Du kunne bogstaveligt talt blæse det af din finger."

Pargeter undersøgte flagen under et forstørrelsesglas. Han bemærkede, at det havde en karakteristisk, trappe-trinsbrud på spidsen, som tidligere eksperimentel forskning viste at være forbundet med skader forårsaget af jagt.

"Det gik pludselig op for mig, at arkæologer måske har savnet en vigtig del af vores stenværktøjsjournal, " siger Pargeter. "I vores ønske om at gøre 'store' opdagelser kan vi have overset små, men vigtigt, detaljer. En hel teknologi kunne ligge skjult bag vores metoder, henvist til poser, der betragtes som affaldsmateriale."

Så hvordan tolker man brugen af ​​et værktøj så lille, at man nemt kan blæse det af fingeren?

Pargeter begyndte at tænke på dette spørgsmål i form af flagens alder - omkring 17, 000 år - og miljøet på det tidspunkt. Den sidste istid var ved at slutte, og massiv afsmeltning af is ved polerne fik det globale havniveau til at stige. I dele af Sydafrika, de stigende oceaner slugte et område på størrelse med Irland. Da de kystnære moser og græsarealer forsvandt - sammen med meget af vildt og vandliv - flygtede jæger-samlere, der bor der, ind i landet til steder som Boomplaas, ligger i øjeblikket omkring 80 kilometer inde i landet. Bjergene omkring Boomplaas gav permanente kilder og andre pålidelige ferskvandskilder.

Klimaet, imidlertid, var mindre forudsigelig, med pludselige skift i temperatur og nedbør. Vegetationen skiftede dramatisk, temperaturerne var stigende, og store pattedyr blev stadigt færre. Arkæologi fra Boomplaas viser, at folk spiste småvildt som harer og skildpadder. Disse små dyr ville have været nemme at fange, men de leverede begrænsede ernæringspakker.

"Dette er madkilder med lav belønning, indikerer et stresssignal for fouragering, " siger Pargeter. "Boomplaas kunne endda have fungeret som en slags flygtningelejr, med grupper af jæger-samlere, der flytter væk fra kysten, forsøger at overleve i marginale miljøer, da ressourcerne hurtigt opbruges, og klimaforandringerne stiger."

Pilepunkter lidt mindre end en tomme på tværs var allerede i den arkæologiske litteratur, men Boomplaas krystalkvartsflagen var halvt så stor. For at få et dyr ned, Pargeter antog, Boomplaas-flaken ville have brug for gift på spidsen - enten fra planter eller insekter - og et højhastigheds-leveringssystem, såsom bue og pil.

Pargeter brugte sin egen omfattende viden om forhistorisk værktøjsfremstilling og arkæologi til at antage, at den lille flage kunne have været skaftet, ved hjælp af en plantebaseret harpiks, på en ledaksel, også sandsynligvis lavet af et plantebaseret materiale, såsom et siv. Den forbindelsesaksel, omtrent på længden af ​​en finger, ville til gengæld passe på en let pil skaft.

"Linkskaftet går ind i dyret, ofrer den lille klinge, men pileskaftet springer ud, så du kan beholde denne dyrere komponent, " siger han. "Vores forfædre var mestre i aerodynamik og handlede som ingeniører, snarere end hvad vi tænker på som 'hulemennesker'. De indbyggede redundans i deres teknologiske systemer, giver dem mulighed for nemt at reparere deres værktøjer og reducere virkningen af ​​fejl."

Vores forfædre var også kendere af den type finkornede klipper, der var nødvendige til værktøjsfremstilling.

Leverancer af sådanne vitale råmaterialer til værktøjsfremstilling, imidlertid, blev sandsynligvis formindsket, efterhånden som de stigende oceaner forbrugte land, og folk blev mere tætte sammen, drev dem til mere omhyggeligt at bevare det, de kunne finde i landskabet.

Da palæoantropologer står over for mere end tre millioner års hominin-ting, "et af de mangeårige spørgsmål, de bliver ved med at søge at besvare er, hvad gør os mennesker unikke? "Vi har typisk sagt, at brug af værktøj gør os til mennesker, men det er lidt spændt under, " Pargeter siger, efterhånden som beviser for værktøjsbrug af andre dyr ophobes.

makaker, for eksempel, bruge sten til at smadre østers fra hinanden. Chimpanser bruger sten som hammere og ambolte til at knække nødder, og de ændrer pinde til at grave og fiske efter termitter. Disse værktøjer, imidlertid, er store. "Andre primaters hænder er ikke udviklet til gentagen fin manipulation i opgaver med høj styrke, " siger Pargeter. "Vi har udviklet et unikt præcisionsgreb, der øger vores evne til miniaturiseret teknologi."

Mennesker er også mestrene i at sprede sig ind i nye miljøer, i modsætning til andre primater, der forblev i deres forfædres landskaber. "Mindre værktøjer er valget af teknologi til en mobil, sprede befolkningen, " siger Pargeter. "Da Homo sapiens forlod Afrika bar de ikke store håndøkser, men buer og pile og mindre stenredskaber."