Menselijke voorouders wisten niet alleen hoe ze vuur moesten gebruiken, ze ontwikkelden ook geavanceerde technologieën voor het maken van gereedschappen. Onderzoekers van het Weizmann Institute of Science hebben onlangs hun eigen geavanceerde technologieën gebruikt om een ​​frisse blik te werpen op een verzameling stenen werktuigen. Hun resultaten suggereren dat de vroege mensen die ze maakten een goed begrip hadden van de effecten van het verwarmen van de steen voordat deze in bladen werd gehakt, en misschien hebben ze zelfs verschillende temperaturen gebruikt om verschillende soorten gereedschappen te maken. De bevindingen van dit onderzoek verschenen vandaag in Natuur Menselijk gedrag .

Qesem-grot, een locatie in Centraal-Israël, werd opgegraven door Prof. Avi Gopher en collega's van de Universiteit van Tel-Aviv. De vondsten in de grot zijn gedateerd tussen 420, 000 en 200, 000 jaar geleden, of het lagere paleolithicum, en het is toegewezen aan het unieke Acheulo-Yabrudian Cultural Complex. De oude mensachtigen (een groep waaronder wij en de uitgestorven leden van onze stamboom), die in de Qesem-grot woonde, lieten tienduizenden stenen werktuigen achter. Deze gereedschappen zijn voornamelijk gemaakt van vuursteen, een materiaal dat in het hele land gemakkelijk verkrijgbaar is, en ze werden geproduceerd in een proces dat knapping wordt genoemd - dat wil zeggen, een ander stuk steen of gereedschap gebruiken om stukken af ​​te hakken, een scherpe rand slijpen. Ergens tussen de 300, 000-400, 000 jaar geleden, de belangrijkste prooi waarop deze mensachtigen jaagden was veranderd - van olifanten, om herten te dammen - waarvoor een schakelaar nodig is in de gebruikte toolkit, naar fijnere artefacten. De vraag van de Weizmann-onderzoeksgroep was of de oude bewoners van het gebied mogelijk vuur hebben gebruikt om de vuursteen te temperen voordat ze deze bewerkten. Veel latere groepen - minder dan 100, 000 jaar geleden, sporen hadden achtergelaten van het afvuren van hun vuursteen, waardoor de steen gemakkelijker te vormen is. Echter, op plaatsen van deze leeftijd, er is over het algemeen bijna geen overgebleven organisch materiaal dat onderzoekers momenteel overtuigend bewijs kan geven van vuurgebruik.

De eerste uitdaging om te proberen te begrijpen of vuursteen enige structurele verandering heeft ondergaan, zoals vuur kan produceren, legt dr. Filipe Natalio van de afdeling Wetenschappelijke Archeologie van het Instituut uit, is dat de structuur van ruwe vuursteen van plaats tot plaats en van stuk tot stuk kan verschillen, afhankelijk van de geologische omstandigheden waarin het is gevormd. En de sporen van verhitting in het verleden in vast gesteente zouden meestal microscopisch klein of kleiner zijn - in wezen onzichtbaar. Om deze hindernis te benaderen, hij en postdoctoraal collega Dr. Aviad Agam, die gespecialiseerd is in prehistorische archeologie, wendde zich tot dr. Iddo Pinkas, die een expert is in een techniek die bekend staat als Raman-spectroscopie bij de afdeling Chemical Research Support van het Instituut.

De groep verzamelde eerst vuursteen in gebieden in de buurt van de Qesem-grot en op andere plaatsen in het land. Nadat de vuursteenstukken tot verschillende temperaturen zijn verwarmd en weer zijn afgekoeld, de onderzoekers onderzochten ze met de tools in het spectroscopielab van Pinkas, die de samenstelling van deze rotsen tot hun chemische en moleculaire structuur onthulde.

Maar het experiment leverde enorme hoeveelheden gegevens op - te groot om met reguliere methoden te analyseren. Dus de groep wendde zich tot Dr. Ido Azuri, die in de Bioinformatics Unit van het Instituut zit, bij de afdeling Life Sciences Core Facilities. Azuri is een expert in machine learning en kunstmatige intelligentie, dus ondanks de afwijking van zijn normale biologische onderzoek, het vinden van patronen in grote hoeveelheden data was helemaal zijn ding. Inderdaad, hij was opgetogen toen hij ontdekte dat de spectroscopiegegevens niet alleen konden worden geanalyseerd door middel van machinale leermethoden om de veranderingen veroorzaakt door het bakken van de rotsen op te lossen, deze methode kon het temperatuurbereik vinden waarin elk was verwarmd.

Volgende, de groep paste de spectroscopie en AI-analyse toe op willekeurig gekozen monsters van de duizenden stukken oude knapped vuursteen die door archeoloog prof. Avi Gopher van de Universiteit van Tel Aviv in de Qesem-grot waren opgegraven. Azuri nam vervolgens deze nieuwe gegevens en evalueerde de temperaturen waartoe de vroege mensen de oude geklopte vuurstenen verhitten volgens het model dat hij oorspronkelijk had gemaakt.

"Aanvankelijk, " zegt Natalio, "de gegevens leken overal te zijn, en we wisten niet of we iets over deze tools konden zeggen. Maar toen creëerde Azuri zijn model, en dingen vielen gewoon op hun plaats."

Een gedestilleerde versie van de bevindingen vergeleek drie verschillende soorten vuursteenartefacten, en het onthulde drie unieke temperatuurbereiken, één voor elke soort. De eerste soort, die de wetenschappers potdeksels noemen, waren klein, inkepingen en afgestoken scherven, en de analyse toonde aan dat ze waren blootgesteld aan vuur dat heet genoeg was om stukken van de vuursteen uit zichzelf te laten wegvliegen. Dat vertelde het team dat hun analyse op de goede weg was, als zeer hoge hitte - tot 600 graden Celsius - was gesuggereerd, in andere onderzoeken, om de nicks en chips te maken. Het tweede type stukken staat bekend als vlokken; en de derde zijn de bladen - groter, mesachtig gereedschap met één lange scherpe rand en een bekleding, dikkere rand waar ze kunnen worden vastgehouden. Vlokken, in wezen kleinere snijgereedschappen dan de messen, waren behandeld bij een relatief groot temperatuurbereik, terwijl de messen waren verwarmd tot lagere temperaturen (ongeveer 200-300 graden - lage tot gemiddelde oveninstellingen) en het temperatuurbereik dat ze hadden ondergaan was veel kleiner. Met andere woorden, het leek alsof de bewoners van de grot opzettelijk verschillende warmtebehandelingen hadden gebruikt om verschillende gereedschappen te maken.

"We kunnen niet weten hoe ze anderen de vaardigheid van het maken van gereedschap hebben geleerd, welke ervaring bracht hen ertoe de ruwe vuursteen tot verschillende temperaturen te verhitten, of hoe ze het proces hebben weten te beheersen, maar het feit dat de langere bladen consequent op een andere manier worden verwarmd dan de andere stukken wijst wel op een opzet, ' zegt Natalio.

"En dat, " voegt Pinkas toe, "is technologie, net zo zeker als onze mobiele telefoons en computers technologie zijn. Het stelde onze voorouders in staat om te overleven en te gedijen."