Klimat Ziemi zawsze był w stanie zmiennym. Odkąd nasi przodkowie rozgałęzili się naczelnym drzewem ewolucyjnym miliony lat temu, planeta musiała zmierzyć się z drastycznymi wahaniami między okresami wilgotnymi i suchymi, a także z długotrwałym zamarzaniem lodowatym i odwilży. Oczywiste jest, że wczesni ludzie byli w stanie przetrwać takie zmiany - nasze istnienie potwierdza ich sukces. Jednak rosnąca liczba naukowców uważa, że duże zmiany klimatu mogły ukształtować niektóre z charakterystycznych cech ludzkości.
W szczególności wydaje się, że kilka dużych skoków ewolucyjnych, takich jak większe mózgi i złożone użycie narzędzi, pokrywa się ze znacznymi zmianami klimatu. „Myślę, że szczerze mówiąc, w tej chwili mamy tylko przypadek” - powiedział Peter B. deMenocal z Obserwatorium Ziemi Lamont-Doherty na Uniwersytecie Columbia. Ale on i inni badacze badają kilka linii dowodów, od starożytnych zębów po osady dna morskiego, aby sprawdzić, czy można wesprzeć bardziej konkretny związek.
Dane pomagają również naukowcom w przejrzeniu możliwych teorii, w jaki sposób klimat mógł przyczynić się do postępu ewolucyjnego. Na przykład jednym z pomysłów jest to, że duże skoki naprzód nie były spowodowane adaptacją do konkretnej zmiany siedliska, ale serią częstych zmian. Innymi słowy, ludzie ewoluowali, by żyć z niepewnością. Rick Potts z programu Human Origins Program Smithsonian Institution nazywa tę ideę „wyborem zmienności” i możliwe jest, że co najmniej dwa główne wydarzenia ewolucyjne mogą być powiązane z okresami niestabilności klimatu.
„Mniej więcej od 3 do 2, 5 miliona lat temu wyginął rodowód„ Lucy ”[ Australopithecus afarensis ] i pojawili się pierwsi członkowie naszego rodzaju Homo . Pojawiły się także pierwsze proste kamienne narzędzia z tymi skamielinami, które miały pewne nowoczesne cechy, takie jak większe mózgi ”, mówi deMenocal. „Następnie, między 2 milionami a 1, 5 miliona lat temu, widzimy Homo erectus. „Ten hominin o większych mózgach miał szkielet bardzo podobny do naszych własnych, bardziej wyrafinowanych narzędzi, takich jak topory o podwójnych ostrzach i nowe zachowania, które po raz pierwszy wyprowadziły wczesnych ludzi z Afryki.
Ta czaszka dziecka Australopithecus afarensis znalezionego w Etiopii sięga około 3, 3 miliona lat temu. (EUAN DENHOLM / X01999 / Reuters / Corbis) Oba te wydarzenia miały miejsce w czasach, gdy lokalny klimat ulegał dramatycznym zmianom. Wiemy na przykład, że około 3 miliony lat temu - w czasie, gdy pojawił się pierwszy gatunek Homo - Afryka przesiadała się z obszarów leśnych na otwarte łąki, gdy klimat wysychał. Ta prosta zmiana scenerii może być częścią tego, dlaczego pierwsi ludzie ewoluowali od wspinania się w kierunku wyprostowania się. Ale ostatnie dowody zebrane z dna morskiego dają jeszcze bardziej szczegółowe spojrzenie na zmiany klimatu w tym okresie.
W swojej pracy deMenocal wierci się w dnie morskim wzdłuż wybrzeży Afryki, gdzie osady, które byłyby dawno rozproszone na lądzie, pozostają na uporządkowanych poziomach. Osady wydmuchiwane na morzu z Afryki i Arabii gromadzą się tutaj w tempie około 1, 5 cala na 1000 lat, tworząc klimatyczny placek z naprzemiennymi jasnymi i ciemnymi pasmami. W okresach suszenia na warstwach występuje ciemny, ziarnisty brud wydmuchiwany do morza przez starożytne monsuny. W okresach mokrych warstwy zawierają lekkie połączenie obfitego skamieniałego planktonu.
Rdzenie ujawniają wahania między okresami bardzo mokrymi i bardzo suchymi co około 20 000 lat. Wynika to z regularnego cyklu, rządzonego przez wahania na orbicie Ziemi, które zwiększają i zmniejszają ilość dostępnego światła słonecznego uderzającego w planetę. Te okresy oscylacji zachodziły bardzo szybko w geologicznych skalach czasowych. Co ciekawe, najbardziej wyraźne wahania miały miejsce 3–2, 5 mln lat temu i jeszcze milion lat później - podczas dwóch głównych okresów wczesnego rozwoju człowieka.
Dalsze dowody tego niestabilnego starożytnego świata można znaleźć we współczesnej Afryce. Great Rift Valley jest domem dla wielu najważniejszych skamielin we wczesnej ewolucji homininów, więc Mark Maslin, geograf z University College London, badał rekord paleoklimatu doliny. Jego zespół odkrył, że baseny tam były bardzo wrażliwe na te same gwałtowne zmiany klimatu około 2, 5 miliona lat temu i 1, 7 miliona lat temu. „Te jeziora słodkowodne mogą się zapełniać lub znikać wraz ze zmianami opadów” - mówi. „Odkryliśmy, że te poszczególne okresy, czyli„ pulsacje ”, kiedy jeziora przychodzą i odchodzą, korelują bezpośrednio z głównymi zmianami w ewolucji człowieka. Te dwie płyty są całkowicie kompatybilne. ”
Analiza zębów kopalnych, bogata w dane dotyczące izotopów węgla, pomaga lepiej zrozumieć, co nasi przodkowie jedli i pili w tych niestabilnych okresach oraz jakie rodzaje środowisk nazywali domem. Badania te pokazują, że Homo przełamuje trend, w którym wcześniejsze ludy biernie żerowały na rosnących murawach, mówi deMenocal. Wskazuje to, że bardziej skuteczni wcześni ludzie szukali różnych opcji żywności w różnych okresach, nawet gdy afrykański krajobraz w dłuższej perspektywie zmierzał w kierunku bardziej jednolitego środowiska trawiastego.
„Około 2 milionów lat temu, patrząc na zęby Homo, widzisz dietę, która dzieli prawie 50–50 na trawę i inne pokarmy”, mówi deMenocal. „Istnieje więc coraz więcej dowodów geochemicznych na zmiany w diecie, które wskazują na dużą elastyczność, w tym przetwarzanie tuszy, duże migracje i zmiany behawioralne, które wydają się wskazywać na inny tryb życia.” Homo nadał te cenne cechy przyszłym rodowodom, podczas gdy współczesne gatunki miały więcej ograniczona dieta wymarła.
Kawałek szczęki od wczesnego ludzkiego przodka, znaleziony w miejscu w Hiszpanii sprzed około 1, 2 miliona lat. (Sani Otero / epa / Corbis) Ale samo zidentyfikowanie możliwego związku między zmieniającym się klimatem a ewolucyjnymi skokami nie pomaga naukowcom dokładnie ustalić, co spowodowało konkretny postęp, mówi Maslin.
„Myślę, że istnieje wiele intrygujących teorii ewolucji człowieka, ale każda z nich może mieć rację” - mówi. „Więc możesz wybrać dowolny okres w tym zmieniającym się krajobrazie i może to mieć wpływ na inną cechę.” Na przykład, prawdopodobne jest, że teorie, że mózgi naszych przodków mogły się rozwinąć, gdy jeziora były bardzo zmienne, ponieważ homininy musiały być mądrzejsze ustal, skąd będą pochodzić ich kolejne posiłki, mówi Maslin.
„Z drugiej strony może się zdarzyć, że w mokrych okresach, gdy jest dużo zasobów, rozpoczyna się selekcja seksualna i najmądrzejsze kobiety mówią: Którykolwiek z mężczyzn kontroluje grupę, mam go jako partnera . ”Badania późniejszych okresów, takich jak środkowa epoka kamienia (około 80 000 do 40 000 lat temu), łączą gwałtowne zmiany klimatu, które stworzyły mokre warunki w Południowej Afryce, z innowacjami w języku i tożsamości kulturowej, w tym symbolicznymi rycinami i biżuterią z muszli.
Rozwój rolnictwa mniej więcej 10 000 lat temu zbiega się ze zmianami klimatu po zakończeniu ostatniego zlodowacenia. Niektórzy naukowcy wysnuli teorię, że cofający się lód ułatwiał, a może nawet koniecznie, ludziom udomowić rośliny na Bliskim Wschodzie. Ale istnieją również mieszane sygnały. Maslin mówi, że późniejsze ekspansje wczesnego ludzkiego mózgu - mniejsze, ale wciąż znaczne skoki - miały miejsce w okresach względnie stabilnego klimatu.
Inni badacze sugerują, że starożytne zmiany klimatu działały na ludzi w sposób bardziej podobny do ewolucyjnych adaptacji obserwowanych u innych zwierząt i roślin. John Stewart z Bournemouth University uważa, że zmieniający się klimat prawdopodobnie przeniósł ludzi wokół krajobrazu dzisiejszej Europy i Azji, izolując niektóre populacje i tworząc warunki, które mogą prowadzić do zmian ewolucyjnych i powstania nowych gatunków.
Badania wykazały, że wcześniejsze epoki lodowcowe mogły zmusić gatunki, takie jak jeż, do mniejszych obszarów lub do ostoi, gdzie mogły przetrwać. Gatunki te nie były genetycznie takie same, kiedy pojawiły się i rozprzestrzeniły, gdy powrócił ich preferowany klimat. Jeśli procesy te zachowywały się tak samo w przypadku homininów, neandertalczycy i Denisowowie mogli powstać z wczesnych grup, takich jak Homo heidelbergensis, kiedy zostali odizolowani w małych, nadających się do zamieszkania kieszeniach oziębłej półkuli północnej.
„Przyjrzeliśmy się innym organizmom i ich adaptacji podczas ostatnich kilku cykli międzyglodowawczych” - mówi Stewart, nawiązując do pracy wykonanej przez Chrisa Stringera z Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. „Wydaje się, że niektóre wzorce pojawiają się, gdy spojrzysz na rozprzestrzenienie geograficzne i genetykę, a my patrzyliśmy na ludzi w tym samym świetle. Jeśli wierzymy w ewolucję organiczną, nie powinniśmy wymyślać nowych procesów dla ludzi ani traktować ich jako szczególnego przypadku. Powinniśmy dopasować je do tego większego obrazu. ”
Stewart dodaje, że proces ten może nie działać w ten sam sposób w lokalizacjach bliższych równikowi, gdzie zmiany klimatu nie były może tak ekstremalne. I wierzy, że jego teoria nie wyklucza się wzajemnie z rodzajem selekcji zmienności, którą popierają Rick Potts, Peter deMenocal i inni.
„Ale moim zdaniem wybór zmienności nie jest mechanizmem tworzenia nowego gatunku. To raczej mechanizm pozwalający stworzyć udaną linię, która może się rozprzestrzeniać i pozwalać na radzenie sobie z wieloma różnymi scenariuszami ”- mówi Stewart. „Aby stworzyć dwa gatunki z jednego, myślę, że potrzebujesz tego rodzaju izolacji geograficznej, która była spowodowana przez klimat”. Mimo to, „nie ma co do tego wątpliwości - ludzie są w stanie poradzić sobie z wieloma różnymi rzeczami i czymś ewolucja musiała to uczynić. ”
