Enkele van de oudste overblijfselen van vroege menselijke voorouders zijn opgegraven in de Olduvai Gorge, een spleetvallei in het noorden van Tanzania waar antropologen fossielen van mensachtigen hebben ontdekt die 1,8 miljoen jaar geleden bestonden. De regio heeft veel fossielen en stenen werktuigen bewaard, wat aangeeft dat vroege mensen zich daar vestigden en jaagden.

Nu heeft een team onder leiding van onderzoekers van MIT en de Universiteit van Alcalá in Spanje bewijs ontdekt dat er rond die tijd warmwaterbronnen in de Olduvai-kloof hebben bestaan, in de buurt van vroege menselijke archeologische vindplaatsen. De nabijheid van deze hydrothermische kenmerken verhoogt de mogelijkheid dat vroege mensen warmwaterbronnen als kookbron hadden kunnen gebruiken, bijvoorbeeld om verse kills te koken, lang voordat men dacht dat mensen vuur gebruikten als gecontroleerde bron om te koken.

"Voor zover we kunnen nagaan, dit is de eerste keer dat onderzoekers concreet bewijs hebben geleverd voor de mogelijkheid dat mensen hydrothermale omgevingen als hulpbron gebruikten, waar dieren zich zouden hebben verzameld, en waar het potentieel om te koken beschikbaar was, " zegt Roger Oproep, de Schlumberger hoogleraar Geobiologie aan het MIT's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen (EAPS).

Summons en zijn collega's hebben hun bevindingen vandaag gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences. De hoofdauteur van de studie is Ainara Sistiaga, een Marie Sklodowska-Curie-fellow gevestigd aan het MIT en de Universiteit van Kopenhagen. Het team bestaat uit Fatima Husain, een afgestudeerde student in EAPS, samen met archeologen, geologen, en geochemici van de Universiteit van Alcalá en de Universiteit van Valladolid, in Spanje; de Universiteit van Dar es Salaam, in Tanzania; en Pennsylvania State University.

Een onverwachte reconstructie

in 2016, Sistiaga nam deel aan een archeologische expeditie naar de Olduvai-kloof, waar onderzoekers van het Olduvai Paleoanthropology and Paleoecology Project sedimenten verzamelden van een 3 kilometer lange laag blootgestelde rots die ongeveer 1,7 miljoen jaar geleden werd afgezet. Deze geologische laag was opvallend omdat de zandige samenstelling duidelijk anders was dan de donkere kleilaag er net onder, die 1,8 miljoen jaar geleden werd afgezet.

"Er veranderde iets in de omgeving, dus we wilden begrijpen wat er gebeurde en hoe dat de mens beïnvloedde, " zegt Sistiaga, die oorspronkelijk van plan waren om de sedimenten te analyseren om te zien hoe het landschap veranderde als reactie op het klimaat en hoe deze veranderingen de manier waarop vroege mensen in de regio leefden, hebben beïnvloed.

Men denkt dat ongeveer 1,7 miljoen jaar geleden, Oost-Afrika onderging een geleidelijke verdroging, verhuizen van een natter, met bomen bevolkt klimaat tot droger, grasachtig terrein. Sistiaga bracht zanderige rotsen terug die waren verzameld uit de Olduvai Gorge-laag en begon ze in het laboratorium van Summons te analyseren op tekenen van bepaalde lipiden die resten van bladwas kunnen bevatten, geeft aanwijzingen voor het soort vegetatie dat op dat moment aanwezig was.

"Je kunt iets reconstrueren over de planten die er waren door de koolstofgetallen en de isotopen, en dat is waar ons lab zich in specialiseert, en waarom Ainara het deed in ons lab, " zegt de dagvaarding. "Maar toen ontdekte ze andere klassen van verbindingen die totaal onverwacht waren."

Een ondubbelzinnig teken

Binnen de sedimenten die ze terugbracht, Sistiaga kwam lipiden tegen die er totaal anders uitzagen dan de plantaardige lipiden die ze kende. Ze nam de gegevens mee naar Dagvaarding, die zich realiseerden dat ze nauw overeenkwamen met lipiden die niet door planten werden geproduceerd, maar door specifieke groepen bacteriën waarover hij en zijn collega's hadden gerapporteerd, in een geheel andere context, bijna 20 jaar geleden.

De lipiden die Sistiaga won uit sedimenten die 1,7 miljoen jaar geleden in Tanzania waren afgezet, waren dezelfde lipiden die worden geproduceerd door een moderne bacterie die Summons en zijn collega's eerder in de Verenigde Staten hebben bestudeerd, in de warmwaterbronnen van Yellowstone National Park.

Een specifieke bacterie, Thermocrinis ruber, is een hyperthermofiel organisme dat alleen gedijt in zeer heet water, such as those found in the outflow channels of boiling hot springs.

"They won't even grow unless the temperature is above 80 degrees Celsius [176 degrees Fahrenheit], " Summons says. "Some of the samples Ainara brought back from this sandy layer in Olduvai Gorge had these same assemblages of bacterial lipids that we think are unambiguously indicative of high-temperature water."

Dat is, it appears that heat-loving bacteria similar to those Summons had worked on more than 20 years ago in Yellowstone may also have lived in Olduvai Gorge 1.7 million years ago. By extension, the team proposes, high-temperature features such as hot springs and hydrothermal waters could also have been present.

"It's not a crazy idea that, with all this tectonic activity in the middle of the rift system, there could have been extrusion of hydrothermal fluids, " notes Sistiaga, who says that Olduvai Gorge is a geologically active tectonic region that has upheaved volcanoes over millions of years—activity that could also have boiled up groundwater to form hot springs at the surface.

The region where the team collected the sediments is adjacent to sites of early human habitation featuring stone tools, along with animal bones. It is possible, dan, that nearby hot springs may have enabled hominins to cook food such as meat and certain tough tubers and roots.

"The authors' comprehensive analyses paint a vivid picture of the ancient Olduvai Gorge ecosystem and landscape, including the first compelling evidence for ancient hydrothermal springs, " says Richard Pancost, a professor of biogeochemistry at the University of Bristol, die niet bij het onderzoek betrokken was. "This introduces the fascinating possibility that such springs could have been used by early hominins to cook food."

"Why wouldn't you eat it?"

Exactly how early humans may have cooked with hot springs is still an open question. They could have butchered animals and dipped the meat in hot springs to make them more palatable. Op een soortgelijke manier, they could have boiled roots and tubers, much like cooking raw potatoes, to make them more easily digestible. Animals could have also met their demise while falling into the hydrothermal waters, where early humans could have fished them out as a precooked meal.

"If there was a wildebeest that fell into the water and was cooked, why wouldn't you eat it?" Sistiaga poses.

While there is currently no sure-fire way to establish whether early humans indeed used hot springs to cook, the team plans to look for similar lipids, and signs of hydrothermal reservoirs, in other layers and locations throughout Olduvai Gorge, as well as near other sites in the world where human settlements have been found.

"We can prove in other sites that maybe hot springs were present, but we would still lack evidence of how humans interacted with them. That's a question of behavior, and understanding the behavior of extinct species almost 2 million years ago is very difficult, Sistiaga says. "I hope we can find other evidence that supports at least the presence of this resource in other important sites for human evolution."