Etwas so Einfaches wie ein Gras kann das Verständnis des Lebens in der prähistorischen Welt grundlegend verändern. In der Zeitschrift veröffentlichte Studien Wissenschaft dokumentieren die frühesten Beweise für lokal reichlich vorhandene C4-Gräser in Ostafrika und wie C4-Gräser und offene Lebensräume die frühe Evolution der Menschenaffen beeinflussten.
Seit 2013 konzentrieren Daniel Peppe, Ph.D., außerordentlicher Professor für Geowissenschaften an der Baylor University, und ein internationales Forscherteam ihre Forschung darauf, zu verstehen, wie antike Umgebungen die Evolution früher Menschenaffen in Ostafrika beeinflusst haben.
Forscher haben oft argumentiert, dass Äquatorialafrika während des frühen Miozäns vor etwa 15 bis 20 Millionen Jahren von einem halbkontinuierlichen Wald bedeckt war und dass sich offene Lebensräume mit C4-Gräsern erst vor etwa 8 bis 10 Millionen Jahren vermehrten. Dennoch gab es einige Untersuchungen, die widersprüchliche Beweise für diese lang gehegte Idee lieferten. Diese einsame Studie hatte Hinweise auf C4-Gräser in Ostafrika vor etwa 15 Millionen Jahren. Peppe und das Forschungsteam wollten herausfinden, ob diese Studie eine Anomalie oder ein Hinweis auf die wahre Vielfalt der Ökosysteme war, die während des frühen Miozäns auftraten.
Die Bestimmung, ob offene Lebensräume und C4-Pflanzen viel früher verbreitet waren als ursprünglich angenommen, hätte wichtige Auswirkungen auf das Verständnis der Merkmale und Anpassungen früher Menschenaffen und warum es tropische C4-Graslandschaften und Savannenökosysteme in Afrika und auf der ganzen Welt gibt.
Peppe und ein kollaboratives Team von Geologen führten zusammen mit Paläoanthropologen Forschungen an neun fossilen Fundstättenkomplexen aus dem frühen Miozän im Ostafrikanischen Graben von Kenia und Uganda durch.
Das Team, das gemeinsam als Research on Eastern African Catarrhine and Hominoid Evolution Project oder REACHE bekannt ist, konzentrierte sich gleichzeitig darauf, die Arten von Ökosystemen zu verstehen, die im frühen Miozän existierten, und insbesondere die Prävalenz von offenen Umgebungen und C4-Gräsern und wie diese verschiedenen Umgebungen könnten haben möglicherweise die Evolution früher Menschenaffen wie Morotopithecus beeinflusst.
Laut Co-Autor Kieran McNulty, Ph.D., Professor für Anthropologie an der University of Minnesota, der eine zentrale Rolle bei der Organisation des Projekts spielte, blühte die Forschung durch die Einzigartigkeit des REACHE-Projekts auf.
„Die Arbeit im Fossilienbestand ist eine Herausforderung. Wir entdecken Hinweise und Hinweise auf vergangene Leben und müssen herausfinden, wie wir sie über Raum und Zeit hinweg zusammenstellen und interpretieren können. Jede der Analysen in diesen Papieren hätte eine interessante Studie ergeben, und jeder von ihnen allein hätte unvollständige, nicht schlüssige oder falsche Interpretationen hervorgebracht“, sagte McNulty. „Das ist die Natur paläontologischer Forschung: Es ist, als würde man ein 4D-Puzzle zusammensetzen, bei dem jedes Teammitglied jedoch nur einige der Teile sehen kann , was zu einem synthetischen Ansatz führt, der etablierte Theorien in Frage stellt.“
Als die Teilnehmer Informationen und Fachwissen über geologische Merkmale, Isotope und Pflanzen- und Affenfossilien austauschten, die an den Standorten gefunden wurden, rückte das Gesamtbild in den Fokus. Das Paradigma, dass Äquatorialafrika während des frühen Miozäns vollständig bewaldet war, war falsch.
Darüber hinaus schiebt das Ergebnis dieser jahrzehntelangen Forschung die ältesten Beweise für von C4-Gras dominierte Lebensräume in Afrika – und weltweit – um mehr als 10 Millionen Jahre zurück und erfordert überarbeitete paläoökologische Interpretationen der Entwicklung von Pflanzen und Säugetieren.
„Wir vermuteten, dass wir an einigen Stellen C4-Pflanzen finden würden, aber wir hatten nicht erwartet, sie an so vielen Stellen wie wir und in so großer Menge zu finden“, sagte Peppe. „Mehrere Beweislinien zeigen, dass C4-Gräser und offene Lebensräume wichtige Teile der Landschaft des frühen Miozäns waren und dass frühe Menschenaffen in einer Vielzahl von Lebensräumen lebten, die von geschlossenen Kronenwäldern bis hin zu offenen Lebensräumen wie Buschland und bewaldeten Wiesen mit C4-Gräsern reichten verändert wirklich unser Verständnis davon, wie Ökosysteme aussahen, als sich die moderne afrikanische Pflanzen- und Tiergemeinschaft entwickelte.“
Ein kritischer Aspekt dieser Arbeit war, dass das Team viele verschiedene Beweislinien kombinierte – Geologie, fossile Böden, Isotope und Phytolithe, die Mikrofossilien aus pflanzlichem Siliziumdioxid sind – um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen.
„Die Geschichte des Graslandökosystems in Afrika vor 10 Millionen Jahren war ein Rätsel geblieben, teilweise weil es so wenige Pflanzenfossilien gab, also war es aufregend, als klar wurde, dass wir Phytolith-Ansammlungen hatten, die wir zu den anderen Beweislinien hinzufügen konnten. “, sagte Co-Autorin Caroline Strömberg, Ph.D., Professorin für Biologie an der University of Washington.
„Phytolithen sind besonders informativ, um die Geschichte der Graslandökosysteme aufzudecken. Sie können uns nicht nur sagen, dass es Gräser gab, sondern auch, welche Gräser dort waren und wie häufig sie in der Landschaft vorkamen. Was wir fanden, war aufregend und ganz anders als das, was war die akzeptierte Geschichte. Früher dachten wir, dass tropische, C4-dominierte Graslandschaften je nach Kontinent erst in den letzten 8 Millionen Jahren oder so auftauchten. Stattdessen zeigten sowohl Phytolithdaten als auch Isotopendaten, dass C4-dominierte Graslandschaften über 10 Millionen Jahre früher auftauchten, im frühen Miozän in Ostafrika.“
Dieses viel frühere Vorkommen von C4-Gräsern und offenen Lebensräumen, die an denselben Stellen wie frühe Menschenaffen gefunden wurden, ermöglichte es den Forschern auch, die Arten von Umgebungen zu beurteilen, in denen die frühen Menschenaffen lebten, so Co-Autor Rahab Kinyanjui Ph.D. von den Nationalmuseen Kenia und Max-Planck-Institut.
„Als Paläobotaniker besteht meine erste Aufgabe bei jeder Feldarbeit darin, Vegetationsstudien an der betreffenden Stelle durchzuführen. Dann sammle ich Sedimente mit bekanntem geologischem Alter, entweder mit absoluten oder relativen Daten“, sagte Kinyanjui. „Meine Arbeit wird spannend, wenn ich pflanzliche Mikrofossilien im Labor verarbeite und extrahiere, um sie durch das Mikroskop zu untersuchen. Diese Aufgabe kann Wochen bis Monate dauern, je nach Anzahl der Proben, Häufigkeit und Vielfalt der Mikrofossilien der Pflanze. Das sind Wochen/Monate in der uralten Wildnis, in Lebensräumen, die nicht mehr existieren. Durch Ökosysteme streifen und sich vorstellen, welche Art von Tieren Sie wahrscheinlich in den Wäldern, im Buschland und im Grasland antreffen werden.“
Wichtig ist, dass festgestellt wurde, dass einer der fortschrittlichsten frühen Menschenaffen, Morotopiathecus, offene Waldgebiete mit reichlich Gräsern bewohnt und sich auf Blätter als wichtigen Bestandteil seiner Ernährung verlässt. Dies widerspricht langjährigen Vorhersagen, dass die einzigartigen Merkmale von Affen, wie beispielsweise ein aufrechter Oberkörper, ihren Ursprung in bewaldeten Umgebungen haben, um den Zugang zu Fruchtressourcen zu ermöglichen. Diese Ergebnisse sind transformativ, sagte Robin Bernstein, Programmdirektor für biologische Anthropologie bei der US National Science Foundation.
„Durch die Kombination verschiedener Beweislinien hat dieses kooperative Forschungsteam zum ersten Mal spezifische Aspekte der frühen Anatomie der Menschenaffen mit nuancierten Umweltveränderungen in ihrem Lebensraum in Ostafrika in Verbindung gebracht, der sich nun als offener und weniger bewaldet herausgestellt hat, als bisher angenommen. Die Bemühungen skizzieren einen neuen Rahmen für zukünftige Studien über die evolutionären Ursprünge der Affen“, sagte Bernstein.
Mehr Informationen:
Daniel J. Peppe et al., Ältester Beweis für reichlich vorhandene C4-Gräser und Lebensraumheterogenität in Ostafrika, Wissenschaft (2023). DOI: 10.1126/science.abq2834