De timing en intensiteit van de seizoenen bepalen het leven overal om ons heen, inclusief het gebruik van gereedschap door vogels, de evolutionaire diversificatie van giraffen en het gedrag van onze naaste verwanten van primaten.

Sommige wetenschappers suggereren dat vroege mensen en hun voorouders ook zijn geëvolueerd als gevolg van snelle veranderingen in hun omgeving, maar het fysieke bewijs om dit idee te testen was tot nu toe ongrijpbaar.

Na meer dan tien jaar werk hebben we een aanpak ontwikkeld die gebruikmaakt van tandchemie en groei om informatie over seizoensgebonden regenpatronen te extraheren uit de kaken van levende en fossiele primaten.

We delen onze bevindingen in een gezamenlijk onderzoek dat zojuist is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences .

Tanden zijn milieu-tijdmachines

Tijdens de kindertijd groeien onze tanden in microscopisch kleine lagen, vergelijkbaar met de jaarringen die in bomen worden gevonden. Seizoensveranderingen in de wereld om ons heen, zoals droogtes en moessons, beïnvloeden onze lichaamschemie. Het bewijs van dergelijke veranderingen wordt vastgelegd in onze tanden.

Dat komt omdat de zuurstofisotoopsamenstelling van drinkwater van nature varieert met temperatuur- en neerslagcycli. Tijdens warm of droog weer accumuleren oppervlaktewateren meer zware isotopen van zuurstof. Tijdens koele of natte periodes komen lichtere isotopen vaker voor.

Deze tijdelijke en klimatologische gegevens blijven opgesloten in gefossiliseerd tandglazuur, dat de chemische stabiliteit miljoenen jaren kan behouden. Maar de groeilagen zijn over het algemeen zo klein dat de meeste chemische technieken ze niet kunnen meten.

Om dit probleem te omzeilen, werkten we samen met geochemicus Ian Williams van de Australian National University, die de toonaangevende faciliteiten voor Sensitive High Resolution Ion Microprobe (SHRIMP) beheert.

In ons onderzoek verzamelden we gedetailleerde gegevens over tandvorming en glazuurchemie van plakjes van meer dan twee dozijn tanden van wilde primaten uit equatoriaal Afrika.

We analyseerden ook twee fossiele kiezen van een ongewone grote aap genaamd Afropithecus turkanensis die 17 miljoen jaar geleden in Kenia leefde. Diverse groepen apen bewoonden Afrika in deze periode, ongeveer 10 miljoen jaar vóór de evolutie van onze vroege voorouders, de mensachtigen.

Duiken in een oud Afrikaans landschap

Verschillende aspecten van ons onderzoek zijn nuttig om het verband tussen omgevingspatronen en de evolutie van primaten te begrijpen.

Ten eerste observeren we een directe relatie tussen historische Afrikaanse regenvalpatronen en de tandchemie van primaten. Dit is de eerste test van een zeer invloedrijk idee in de archeologische en aardwetenschappen, toegepast op wilde primaten:dat tanden fijne details van seizoensgebonden omgevingsveranderingen kunnen registreren.

We zijn in staat om de jaarlijkse regenseizoenen in West-Afrika te documenteren en het einde van de droogte in Oost-Afrika te identificeren. Met andere woorden, we kunnen de stormen en seizoenen 'zien' die zich voordoen tijdens iemands vroege leven.

En dit leidt tot een ander belangrijk aspect. We bieden het grootste record van metingen van zuurstofisotoop bij primaten die tot nu toe zijn verzameld, uit verschillende omgevingen in Afrika die mogelijk lijken op die van voorouderlijke mensachtigen.

Ten slotte zijn we in staat geweest om jaarlijkse en halfjaarlijkse klimaatcycli en duidelijke variaties in het milieu te reconstrueren op basis van informatie die tussen de tanden van de twee fossiele apen is opgeslagen.

Onze waarnemingen ondersteunen de hypothese dat Afropithecus bepaalde kenmerken heeft ontwikkeld om zich aan te passen aan een seizoensgebonden klimaat en een uitdagend landschap. Het had bijvoorbeeld gespecialiseerde gebitskenmerken voor het voeren van harde voorwerpen, evenals een langere periode van kiesgroei in vergelijking met eerdere apen en apen - in overeenstemming met het idee dat het meer seizoengebonden voedsel consumeerde.

We sluiten ons werk af door gegevens van Afropithecus te vergelijken met eerdere studies van fossiele mensachtigen en apen uit dezelfde regio in Kenia. Onze gedetailleerde microsampling laat zien hoe gevoelig de tandchemie is voor kleine klimaatvariaties.

Eerdere studies van meer dan 100 fossiele tanden hebben het meest interessante deel van zuurstofisotoopsamenstellingen in tanden gemist:de enorme seizoensvariatie in het landschap.

Onderzoekspotentieel dichter bij huis

Deze nieuwe onderzoeksaanpak, in combinatie met onze bevindingen over fossiele apen en moderne gegevens over primaten, zal cruciaal zijn voor toekomstige studies van de evolutie van mensachtigen, vooral in het beroemde Turkana-bekken in Kenia.

Sommige onderzoekers hebben bijvoorbeeld gesuggereerd dat seizoensverschillen in het foerageren en het gebruik van stenen werktuigen de mensachtigen hielpen evolueren en naast elkaar bestaan ​​in Afrika. Dit idee was moeilijk te bewijzen of te weerleggen, deels omdat seizoensgebonden klimatologische processen moeilijk uit het fossielenarchief te halen zijn.

Onze benadering zou ook kunnen worden uitgebreid tot dierlijke overblijfselen van het landelijke Australië om meer inzicht te krijgen in historische klimaatomstandigheden, evenals in de prehistorische veranderingen in het milieu die de unieke moderne landschappen van Australië hebben gevormd. + Verder verkennen

Tandholten bieden uniek ecologisch inzicht in levende primaten en fossiele mensen

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.