Die menschliche Evolution ist eng mit der Umwelt und Landschaft Afrikas verbunden, wo unsere Vorfahren zum ersten Mal auftauchten.
Nach der traditionellen wissenschaftlichen Erzählung war Afrika einst eine grüne Idylle mit riesigen Wäldern, die sich von Küste zu Küste erstreckten. In diesen üppigen Lebensräumen entwickelten die frühesten Vorfahren von Affen und Menschen vor etwa 21 Millionen Jahren erstmals Merkmale – einschließlich einer aufrechten Haltung – die sie von ihren Affen-Vettern unterschieden.
Aber dann, so die Geschichte, kühlte das globale Klima ab und trocknete aus, und die Wälder begannen zu schrumpfen. Vor etwa 10 Millionen Jahren begannen Gräser und Sträucher, die die zunehmend trockenen Bedingungen besser tolerierten, Ostafrika zu erobern und Wälder zu verdrängen. Die frühesten Homininen, unsere entfernten Vorfahren, wagten sich aus den Waldresten, die ihre Heimat gewesen waren, in die grasbedeckte Savanne. Die Idee war, dass dieses neue Ökosystem eine radikale Veränderung für unsere Abstammung bewirkte: Wir wurden zweibeinig.
Forscher schon lange verbunden mit der Ausweitung von Grasland in Afrika zur Entwicklung zahlreicher menschlicher Eigenschaften, einschließlich des Gehens auf zwei Beinen, des Gebrauchs von Werkzeugen und der Jagd.
Trotz der Bedeutung dieser Theorie wird sie durch zunehmende Beweise aus der paläontologischen und paläoklimatologischen Forschung untergraben. In zwei neuere Papiereunser multidisziplinäres Team aus Kenianern, Ugandern und Europäern Und amerikanisch Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass es an der Zeit ist, diese Version der Evolutionsgeschichte endgültig zu verwerfen.
Vor einem Jahrzehnt begannen wir mit einem damals einzigartigen Experiment in der Paläoanthropologie: Mehrere unabhängige Forschungsteams schlossen sich zusammen, um eine regionale Perspektive auf die Evolution und Diversifizierung früher Menschenaffen aufzubauen. Das Projekt mit dem Namen REACHE, kurz für Research on Eastern African Catarrhine and Hominoid Evolution, basierte auf der Prämisse, dass Schlussfolgerungen aus Beweisen an vielen Orten aussagekräftiger wären als Interpretationen einzelner Fossilienfundstellen. Wir fragten uns, ob frühere Forscher den Wald vor lauter Bäumen übersehen hatten.
Schimpansen bewegen sich in aufrechter Haltung.
Ein Affe in Uganda vor 21 Millionen Jahren
Basierend auf der Lebensweise der heute lebenden Affen haben Wissenschaftler die Hypothese aufgestellt, dass sich die allerersten Affen in dichten Wäldern entwickelt haben. wo sie sich erfolgreich von Obst ernährtendank einiger wichtiger anatomischer Innovationen.
Menschenaffen haben einen stabilen, aufrechten Rücken. Sobald der Rücken senkrecht ist, muss ein Affe nicht mehr wie ein Affe auf kleinen Ästen laufen. Stattdessen kann es mit Armen und Beinen verschiedene Äste greifen und seine Körpermasse auf mehrere Stützen verteilen. Affen können sogar unter Ästen hängen, wodurch sie weniger wahrscheinlich das Gleichgewicht verlieren. Auf diese Weise können sie auf Früchte zugreifen, die an den Rändern von Baumkronen wachsen, die sonst möglicherweise nur kleineren Arten zur Verfügung stehen.
Aber galt dieses Szenario für die frühesten Menschenaffen? Eine 21 Millionen Jahre alte Stätte in Moroto, Uganda, wurde zu einem idealen Ort, um diese Frage zu untersuchen. Dort entdeckte unser REACHE-Team Zähne und andere Überreste von Morotopithecus, dem ältesten Menschenaffen, für den Wissenschaftler Fossilien von Schädel, Zähnen und anderen Teilen des Skeletts gefunden haben.
Vor allem zwei Knochen halfen uns zu verstehen, wie sich diese Art fortbewegte. Ein vor Jahrzehnten gefundenes und vom Uganda National Museum kuratiertes unteres Rückgrat war bereits für seine bekannt knöcherne Befestigungen für die Rückenmuskulaturwas darauf hindeutet, dass Morotopithecus einen steifen unteren Rücken hatte, der gut zum aufrechten Klettern in den Bäumen geeignet war.
Eine eigene Entdeckung bestätigte dieses Kletterverhalten maßgeblich. Bei Moroto fanden wir einen fossilen Oberschenkelknochen eines Affen, der kurz, aber stark ist und einen sehr dicken Schaft hat. Diese Art von Knochen ist charakteristisch für lebende Menschenaffen und hilft ihnen, mit einem aufrechten Oberkörper auf Bäume zu klettern.
Obwohl beide Skelettfossilien mit der fruchtfressenden, im Wald lebenden Affenhypothese übereinstimmen, Wir fanden etwas Erstaunliches als wir in derselben Ausgrabungsschicht ein Unterkieferfragment eines Menschenaffen entdeckten. Seine Backenzähne waren länglich, mit gut entwickelten Scherkämmen, die zwischen den Höckern verliefen. Diese Rippen sind ideal zum Schneiden von Blättern, unterscheiden sich jedoch von den niedrigen, runden, zermalmenden Zahnhöckern engagierter Obstesser. Wenn sich die Skelettanpassungen von Affen in Wäldern entwickelt haben, um bei der Obstausbeutung zu helfen, warum sollte der früheste Affe, der diese Bewegungsmerkmale zeigt, stattdessen Zähne wie die eines Blattfressers haben?
Solche Widersprüche zwischen unseren Beweisen und der traditionellen Darstellung der Ursprünge der Menschenaffen veranlassten uns, andere Annahmen in Frage zu stellen: Lebte Morotopiathecus überhaupt in einem bewaldeten Lebensraum?
Die Umgebung bei Moroto
Um den Lebensraum von Morotopithecus herauszufinden, untersuchten wir die Chemie fossiler Böden – Paläosole genannt – und die mikroskopischen Überreste von Pflanzen, die sie enthalten, um das alte Klima und die Vegetation in Moroto zu rekonstruieren.
Bäume und die meisten Sträucher und nichttropischen Gräser werden aufgrund der Art der Photosynthese, die sie durchführen, als C₃-Pflanzen klassifiziert. Tropische Gräser, die auf ein anderes Photosynthesesystem angewiesen sind, werden als C₄-Pflanzen bezeichnet. Wichtig ist, dass sich C₃-Pflanzen und C₄-Pflanzen in den Anteilen der verschiedenen Kohlenstoffe unterscheiden Isotope sie nehmen auf. Das bedeutet, dass die in den Paläosolen erhaltenen Kohlenstoffisotopenverhältnisse Aufschluss über die Zusammensetzung der alten Vegetation geben können.
Wir haben drei unterschiedliche Kohlenstoffisotopensignaturen gemessen, die jeweils eine andere Perspektive auf die Pflanzengemeinschaft bieten: Kohlenstoff, der aus der Zersetzung von Vegetation und Bodenmikroben resultiert; Kohlenstoff aus Pflanzenwachsen; und Kalziumkarbonatknollen, die in Böden durch Verdunstung gebildet werden.
Obwohl jeder Proxy uns leicht unterschiedliche Werte gab, sie liefen zu einer einzigen bemerkenswerten Geschichte zusammen. Moroto war kein geschlossener Waldlebensraum, sondern eine relativ offene Waldumgebung. Darüber hinaus fanden wir Hinweise auf reichlich C₄-Pflanzenbiomasse – tropische Gräser.
Diese Entdeckung war eine Offenbarung. C₄-Gräser verlieren bei der Photosynthese weniger Wasser als C₃-Bäume und Sträucher. Heute dominieren C₄-Gräser die saisonal trockenen Savannenökosysteme bedecken mehr als die Hälfte Afrikas. Aber Wissenschaftler hatten nicht gedacht, dass sich die Mengen an C₄-Biomasse, die wir in Moroto gemessen haben, in Afrika bis vor 10 Millionen Jahren entwickelt hätten. Unsere Daten deuten darauf hin, dass es vor 21 Millionen Jahren doppelt so weit zurückliegt.
Unsere Kollegen Caroline StrombergAlice Novello und Rahab Kinyanjui verwendeten eine weitere Beweisführung, um die Fülle von C₄-Gräsern in Moroto zu bestätigen. Sie analysierten Phytolithen, winzige Silicakörper, die von Pflanzenzellen geschaffen wurden und in den Paläosolen konserviert sind. Ihre Ergebnisse unterstützten eine offene Wald- und bewaldete Grünlandumgebung für diese Zeit und diesen Ort.
Zusammengenommen widersprechen diese Beweise dramatisch der traditionellen Ansicht über die Ursprünge der Affen – dass Affen aufrechte Oberkörper entwickelt haben, um Früchte in den Baumkronen zu erreichen. Stattdessen verzehrte Morotopithecus, der früheste bekannte Affe mit aufrechter Fortbewegung, Blätter und bewohnte ein offenes Waldland mit Grasflächen.
Ein neuer, regionaler Blick auf Lebensräume früher Menschenaffen
Im Rahmen des REACHE-Projekts wandten wir den gleichen Ansatz an, um Lebensräume an acht weiteren Fossilienstandorten in Kenia und Uganda zu rekonstruieren, deren Alter zwischen etwa 16 Millionen und 21 Millionen Jahren lag. Schließlich ist Morotopithecus nur einer von mehreren Menschenaffen, die in dieser Zeit lebten.
Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass das bei Moroto gemessene ökologische Signal nicht einzigartig war. Stattdessen war es in dieser Zeit Teil eines breiteren Musters in Ostafrika.
Unsere Isotopen-Proxys an jeder Fossilien-Fundstelle trugen zu zwei bedeutenden Enthüllungen bei. Erstens reichten die Vegetationstypen von geschlossenen Kronenwäldern bis hin zu offenen bewaldeten Wiesen. Und zweitens wies jeder Standort eine Mischung aus C₃- und C₄-Vegetation auf, wobei einige Standorte einen hohen Anteil an C₄-Gras-Biomasse aufwiesen. Phytolithe aus denselben Paläosolen bestätigten erneut, dass an mehreren Stellen reichlich C₄-Gräser vorhanden waren.
Die Erkenntnis, dass eine solche Vielfalt an Umgebungen, insbesondere offene Lebensräume mit C₄-Gräsern, zu Beginn der Affenzeit vorhanden war, zwingt zu einer Neubewertung nicht nur der Evolution der Affen, sondern auch der Menschen und anderer afrikanischer Säugetiere. Obwohl einige Studien darauf hindeuteten, dass solche Lebensraumvariationen in ganz Afrika vorhanden waren, konnte unser Projekt dies wiederholt innerhalb der Lebensräume bestätigen, die frühe Menschenaffen und ihre tierischen Zeitgenossen bewohnten.
Da der Zeitpunkt der Entstehung der afrikanischen Graslandlebensräume vielen evolutionären Hypothesen zugrunde liegt, erfordert unsere Entdeckung, dass sie viel früher als erwartet existierten, eine Neukalibrierung dieser Ideen.
In Bezug auf den menschlichen Ursprung trägt unsere Studie zu einer wachsenden Zahl von Beweisen bei, dass unsere Abweichung von Menschenaffen – in Anatomie, Ökologie und Verhalten – nicht einfach durch das Auftreten von Grünlandlebensräumen erklärt werden kann. Dennoch erinnern wir uns vorsichtig daran, dass sich die Evolution der Homininen über viele Millionen Jahre erstreckte. Es ist fast sicher, dass das weite und majestätische Grasland Afrikas bei einigen der vielen Schritte auf dem Weg zur Menschwerdung eine wichtige Rolle gespielt hat.
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