Afsløringer fra 17 millioner år gamle abetænder kan føre til ny indsigt i den tidlige menneskelige evolution

Tidspunktet og intensiteten af ​​årstiderne former livet overalt omkring os, inklusive fuglenes brug af redskaber, den evolutionære diversificering af giraffer og adfærden hos vores nære primatslægtninge.

Nogle videnskabsmænd foreslår, at tidlige mennesker og deres forfædre også udviklede sig på grund af hurtige ændringer i deres miljø, men de fysiske beviser for at teste denne idé har været undvigende - indtil nu.

Efter mere end ti års arbejde har vi udviklet en tilgang, der udnytter tandkemi og vækst til at udtrække information om sæsonbestemte nedbørsmønstre fra kæberne på levende og fossile primater.

Vi deler vores resultater i en samarbejdsundersøgelse, der netop er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Tænder er miljømæssige tidsmaskiner

I barndommen vokser vores tænder i mikroskopiske lag, der ligner vækstringene i træer. Sæsonbestemte ændringer i verden omkring os, såsom tørke og monsuner, påvirker vores krops kemi. Beviset for sådanne ændringer er registreret i vores tænder.

Det skyldes, at sammensætningen af ​​iltisotop i drikkevand naturligvis varierer med temperatur og nedbørscyklusser. Under varmt eller tørt vejr akkumulerer overfladevand flere tunge isotoper af ilt. I kølige eller våde perioder bliver lettere isotoper mere almindelige.

Disse tidsmæssige og klimatiske optegnelser forbliver låst inde i forstenet tandemalje, som kan opretholde kemisk stabilitet i millioner af år. Men vækstlagene er generelt så små, at de fleste kemiske teknikker ikke kan måle dem.

For at omgå dette problem gik vi sammen med geokemikeren Ian Williams ved Australian National University, som driver verdens førende Sensitive High Resolution Ion Microprobe (SHRIMP) faciliteter.

I vores undersøgelse indsamlede vi detaljerede registreringer af tanddannelse og emaljekemi fra skiver af mere end to dusin vilde primatænder fra Ækvatorial Afrika.

Vi analyserede også to fossile kindtænder fra en usædvanlig stor abe kaldet Afropithecus turkanensis, der levede i Kenya for 17 millioner år siden. Forskellige grupper af aber beboede Afrika i denne periode, omkring 10 millioner år før udviklingen af ​​vores tidlige forfædre, homininerne.

Dykke ned i et gammelt afrikansk landskab

Flere aspekter af vores forskning er nyttige til at forstå sammenhængen mellem miljømønstre og primaterudvikling.

For det første observerer vi en direkte sammenhæng mellem historiske afrikanske nedbørsmønstre og primatands kemi. Dette er den første test af en meget indflydelsesrig idé inden for arkæologisk og geovidenskab, der anvendes på vilde primater:at tænder kan registrere fine detaljer om sæsonbestemte miljøændringer.

Vi er i stand til at dokumentere årlige vestafrikanske regntider og identificere afslutningen på østafrikanske tørkeperioder. Med andre ord kan vi "se" de storme og årstider, der opstår i et individs tidlige liv.

Og dette fører til et andet vigtigt aspekt. Vi leverer den største registrering af primater ilt-isotopmålinger indsamlet hidtil fra forskellige miljøer i Afrika, der kan have lignede forfædres homininer.

Endelig har vi været i stand til at rekonstruere årlige og halvårlige klimacyklusser, og markant miljøvariation, ud fra information, der ligger inden for tænderne på de to fossile aber.

Vores observationer understøtter hypotesen om, at Afropithecus udviklede visse funktioner for at tilpasse sig et sæsonbetinget klima og udfordrende landskab. For eksempel havde den specialiserede tandegenskaber til fodring af hårde objekter samt en længere periode med molær vækst sammenlignet med tidligere aber og aber - i overensstemmelse med ideen om, at den indtog mere sæsonbestemt varieret mad.

Vi afslutter vores arbejde med at sammenligne data fra Afropithecus med tidligere undersøgelser af fossile homininer og aber fra samme region i Kenya. Vores detaljerede mikrosampling viser, hvor følsom tandkemi er over for finskala klimavariationer.

Tidligere undersøgelser af mere end 100 fossile tænder har gået glip af den mest interessante del af iltisotopsammensætningen i tænder:den enorme sæsonbestemte variation i landskabet.

Forskningspotentiale tættere på hjemmet

Denne nye forskningstilgang, kombineret med vores fossile abefund og moderne primatdata, vil være afgørende for fremtidige studier af hominin-evolution - især i Kenyas berømte Turkana-bassin.

For eksempel har nogle forskere antydet, at sæsonbestemte forskelle i fouragering og brug af stenredskaber hjalp homininer til at udvikle sig og sameksistere i Afrika. Denne idé har været svær at bevise eller modbevise, til dels fordi sæsonbetingede klimatiske processer har været svære at pirre ud af fossilerne.

Vores tilgang kunne også udvides til at omfatte dyrerester fra det landlige Australien for at få yderligere indsigt i historiske klimaforhold, såvel som de forhistoriske miljøændringer, der formede Australiens unikke moderne landskaber. + Udforsk yderligere

Tandhuler giver unik økologisk indsigt i levende primater og fossile mennesker

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.