Het klimaat op aarde is altijd in beweging geweest. Sinds onze voorouders miljoenen jaren geleden vertrokken van de evolutionaire boom van primaten, heeft de planeet te maken gehad met drastische schommelingen tussen vochtige en droge periodes, evenals langlevende ijskoude bevriezingen en dooien. Het is duidelijk dat vroege mensen dergelijke veranderingen hebben kunnen overleven - ons bestaan bevestigt hun succes. Maar een groeiend aantal wetenschappers denkt dat belangrijke klimaatverschuivingen misschien ook een aantal van de bepalende eigenschappen van de mensheid hebben gesmeed.
Met name een paar grote evolutionaire sprongen, zoals grotere hersenen en complex gereedschapsgebruik, lijken samen te vallen met significante klimaatverandering. "Ik denk, om eerlijk te zijn, alles wat we op dit moment hebben is toeval, " zei Peter B. deMenocal van Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University. Maar hij en andere onderzoekers onderzoeken verschillende bewijslijnen, van oude tanden tot sedimenten van de zeebodem, om te zien of een meer concrete link kan worden ondersteund.
De gegevens helpen wetenschappers ook om de mogelijke theorieën te doorzoeken hoe het klimaat mogelijk evolutionaire vooruitgang heeft veroorzaakt. Een idee is bijvoorbeeld dat grote sprongen niet werden gedreven door aanpassing aan een specifieke habitatverandering, maar door een reeks frequente veranderingen. Met andere woorden, mensen evolueerden om met onzekerheid te leven. Rick Potts van het Human Origins Program van het Smithsonian Institute noemt dit idee 'variabiliteitsselectie', en het is mogelijk dat ten minste twee belangrijke evolutionaire gebeurtenissen kunnen worden gekoppeld aan perioden van klimaatinstabiliteit.
“Ongeveer tussen de 3 en 2, 5 miljoen jaar geleden raakte het geslacht van 'Lucy' [ Australopithecus afarensis ] uitgestorven en verschenen de eerste leden van onze eigen soort, Homo . De eerste eenvoudige stenen werktuigen verschenen ook bij die fossielen, die enkele moderne eigenschappen hadden, zoals grotere hersenen, ”zegt deMenocal. “Dan, tussen 2 miljoen en 1, 5 miljoen jaar geleden, zien we Homo erectus. "Die mensachtiger met een groter brein had een skelet dat erg leek op ons eigen, meer geavanceerde gereedschap zoals bijlen met twee bladen en nieuw gedrag dat de eerste mens voor het eerst uit Afrika leidde.
Deze schedel van een Australopithecus afarensis- kind in Ethiopië dateert van ongeveer 3, 3 miljoen jaar geleden. (EUAN DENHOLM / X01999 / Reuters / Corbis) Beide gebeurtenissen vonden plaats op momenten dat het lokale klimaat dramatische verschuivingen onderging. We weten bijvoorbeeld dat ongeveer 3 miljoen jaar geleden - rond de tijd dat de eerste Homo- soort verscheen - Afrika overstapte van beboste gebieden naar open graslanden toen het klimaat opdroogde. Deze eenvoudige verandering in omgeving kan een deel zijn van de reden waarom vroege mensen evolueerden weg van klimmen en naar rechtop lopen. Maar recent bewijs verzameld op de zeebodem geeft een nog gedetailleerder beeld van de klimaatverandering in deze periode.
Voor zijn werk boort deMenocal in de zeebodem langs de kusten van Afrika, waar sedimenten die al lang op het land zouden zijn verspreid, in geordende lagen blijven. Sedimenten die voor de kust uit Afrika en Arabië zijn geblazen, hebben zich hier verzameld met een snelheid van ongeveer 1, 5 inch per 1000 jaar, waardoor een klimaatlaagcake ontstaat met afwisselend lichte en donkere banden. Tijdens drogere periodes hebben lagen het donkere, korrelige vuil dat door oude moessons naar zee is geblazen. Tijdens natte periodes bevatten de lagen lichte samensmelting van overvloedig gefossiliseerd plankton.
De kernen vertonen schommelingen tussen zeer natte en zeer droge perioden ongeveer elke 20.000 jaar. Dit volgt een regelmatige cyclus, bestuurd door een wiebeling in de baan van de aarde, die de hoeveelheid beschikbaar zonlicht dat de planeet raakt verhoogt en verlaagt. Deze perioden van oscillatie vonden zeer snel plaats op geologische tijdschalen. Het is intrigerend dat de meest uitgesproken schommelingen 3 tot 2, 5 miljoen jaar geleden plaatsvonden, en opnieuw een miljoen jaar later - tijdens de twee belangrijke perioden van vroege menselijke vooruitgang.
Meer bewijs van deze onstabiele oude wereld is te vinden in modern Afrika. De Great Rift Valley is de thuisbasis van veel van de belangrijkste fossielen in de vroege evolutie van mensachtigen, dus bestudeerde Mark Maslin, een geograaf aan het University College London, het paleoklimaatrecord van de vallei. Zijn team ontdekte dat meerbekkens daar ongeveer 2, 5 miljoen jaar geleden, en 1, 7 miljoen jaar geleden, erg gevoelig waren voor dezelfde snelle klimaatveranderingen. "Deze zoetwatermeren kunnen vollopen of verdwijnen door veranderingen in regenval, " zegt hij. “We ontdekten dat deze specifieke periodes, of 'pulsen', wanneer de meren komen en gaan direct verband houden met grote veranderingen in de menselijke evolutie. De twee records zijn absoluut compatibel. "
Fossiele tandanalyse, rijk aan koolstofisotopische gegevens, helpt om verder uit te werken wat onze voorouders tijdens deze vluchtige periodes aten en dronken, en welke soorten omgevingen ze thuis noemden. Deze studies tonen aan dat Homo een trend doorzet waarin eerdere mensen passief de groeiende graslanden voedden, zegt deMenocal. Dit geeft aan dat meer succesvolle vroege mensen verschillende voedselopties zochten tijdens variabele perioden, zelfs terwijl het Afrikaanse landschap op de lange termijn neigde naar een meer uniform grasland.
"Ongeveer 2 miljoen jaar geleden, kijkend naar de tanden van Homo, zie je een dieet dat bijna 50-50 verdeeld is tussen grassen en andere voedingsmiddelen, " zegt deMenocal. "Er is dus steeds meer geochemisch bewijs voor veranderingen in het dieet die wijzen op grote flexibiliteit, waaronder karkasverwerking, grote migraties en gedragsveranderingen die echt op een andere manier van leven lijken te wijzen." Homo schonk deze waardevolle eigenschappen aan toekomstige geslachten terwijl hedendaagse soorten met een meer beperkt dieet stierf uit.
Een stuk kaakbeen van een vroege menselijke voorouder, gevonden op een site in Spanje die ongeveer 1, 2 miljoen jaar oud is. (Sani Otero / epa / Corbis) Maar alleen het identificeren van een mogelijk verband tussen het veranderende klimaat en evolutionaire sprongen helpt wetenschappers niet precies te achterhalen wat een bepaalde vooruitgang heeft veroorzaakt, zegt Maslin.
"Ik denk dat er veel intrigerende theorieën over de evolutie van de mens zijn, maar elk zou eigenlijk gelijk kunnen hebben", zegt hij. “Dus je zou elke periode in dit veranderende landschap kunnen kiezen en het kan een andere eigenschap hebben beïnvloed.” Het is bijvoorbeeld aannemelijk dat de hersenen van onze voorouders zich misschien hebben uitgebreid als de meren zeer variabel waren, omdat mensachtigen slimmer moesten worden om bepalen waar hun volgende maaltijden vandaan zouden komen, zegt Maslin.
“Aan de andere kant kan het zijn dat in natte periodes, wanneer er veel middelen zijn, seksuele selectie begint en de meest slimme vrouwen zeggen: welke van de mannen de groep ook beheert, ik heb hem als partner . ”Studies uit latere periodes zoals het Midden-Stenen Tijdperk (ongeveer 80.000 tot 40.000 jaar geleden) koppelen een snelle klimaatverandering die natte omstandigheden in Zuid-Afrika creëerde aan innovaties in taal en culturele identiteit, waaronder symbolische gravures en schelpjuwelen.
En de opkomst van de landbouw ongeveer 10.000 jaar geleden valt samen met veranderende klimaten na het einde van de laatste ijstijd. Sommige wetenschappers hebben getheoretiseerd dat het terugtrekkende ijs het gemakkelijker of misschien zelfs noodzakelijk maakte voor mensen om planten in het Nabije Oosten te domesticeren. Maar er zijn ook enkele gemengde signalen. Latere uitbreidingen van het vroege menselijke brein - kleinere maar nog steeds aanzienlijke sprongen - lijken te hebben plaatsgevonden tijdens perioden van relatief stabiel klimaat, zegt Maslin.
Andere onderzoekers suggereren dat de oude klimaatverandering op mensen inwerkt op een manier die meer lijkt op evolutionaire aanpassingen die bij andere dieren en planten worden gezien. John Stewart van de universiteit van Bournemouth denkt dat het veranderende klimaat mensen waarschijnlijk heeft verplaatst door het landschap van wat nu Europa en Azië is, waardoor sommige populaties worden geïsoleerd en omstandigheden worden gecreëerd die kunnen leiden tot evolutionaire veranderingen en de opkomst van nieuwe soorten.
Studies hebben aangetoond dat in het verleden ijstijden soorten zoals de egel in kleinere gebieden of refugia hebben kunnen dwingen, waar ze konden overleven. Die soorten waren niet genetisch hetzelfde toen ze tevoorschijn kwamen en zich uitbreidden toen hun voorkeursklimaat terugkeerde. Als deze processen op dezelfde manier op hominines werkten, kunnen Neanderthalers en Denisovans zijn voortgekomen uit vroege groepen zoals Homo heidelbergensis, toen ze geïsoleerd raakten in kleine, leefbare zakken van het koude noordelijke halfrond.
"We hebben gekeken naar andere organismen en hoe deze zich hebben aangepast tijdens de laatste paar interglaciale cycli, " zegt Stewart, verwijzend naar werk dat is gedaan met Chris Stringer van het Natural History Museum, Londen. “Sommige patronen lijken zich voor te doen als je naar geografische spreiding en genetica kijkt, en we keken naar mensen in hetzelfde licht. Als we in organische evolutie geloven, moeten we geen nieuwe processen voor mensen uitvinden of ze als een speciaal geval behandelen. We moeten ze in dit grotere plaatje passen. '
Het proces werkt mogelijk niet op dezelfde manier op locaties dichter bij de evenaar, waar klimaatverandering misschien niet zo extreem was, voegt Stewart eraan toe. En hij gelooft dat zijn theorie niet wederzijds exclusief is met het type variabiliteitskeuze dat Rick Potts, Peter deMenocal en anderen omhelzen.
“Maar volgens mij is variabiliteitsselectie geen mechanisme om een nieuwe soort te maken. Het is meer een mechanisme om een succesvolle lijn te maken die zich kan verspreiden en kan omgaan met veel verschillende scenario's, zegt Stewart. "Om twee soorten uit één te maken, denk ik dat je dat soort geografische isolatie nodig hebt dat werd aangedreven door het klimaat." Toch zegt hij: "er is geen twijfel over mogelijk - mensen kunnen veel verschillende dingen aan, en zoiets in de evolutie moet dat zo zijn geweest. '
