Mannetjes van de uitgestorven menselijke soort Paranthropus robustus werden verondersteld aanzienlijk groter te zijn dan vrouwtjes - net zoals de verschillen in grootte die worden waargenomen bij moderne primaten zoals gorilla's, orang-oetans en bavianen. Maar een nieuwe fossiele ontdekking in Zuid-Afrika suggereert in plaats daarvan dat P. robustus snel evolueerde tijdens een turbulente periode van lokale klimaatverandering, ongeveer 2 miljoen jaar geleden, resulterend in anatomische veranderingen die voorheen aan seks werden toegeschreven.

Een internationaal onderzoeksteam, waaronder antropologen van de Washington University in St. Louis, rapporteerden hun ontdekking in het fossielrijke Drimolen-grottensysteem ten noordwesten van Johannesburg in het tijdschrift Natuur Ecologie &Evolutie op 9 november

"Dit is het soort fenomeen dat moeilijk te documenteren is in het fossielenarchief, vooral met betrekking tot de vroege menselijke evolutie, " zei David Straat, hoogleraar biologische antropologie in Arts &Sciences aan de Washington University.

Het opmerkelijk goed bewaarde fossiel dat in de krant wordt beschreven, werd ontdekt door een student, Samantha Goed, die deelnamen aan de Drimolen Cave Field School onder leiding van Strait.

Onderzoekers wisten al dat het verschijnen van P. robustus in Zuid-Afrika ongeveer samenviel met het verdwijnen van Australopithecus, een wat primitievere vroege mens, en de opkomst in de regio van vroege vertegenwoordigers van Homo, het geslacht waartoe de moderne mens behoort. Deze overgang verliep zeer snel, misschien binnen slechts enkele tienduizenden jaren.

"De werkhypothese was dat klimaatverandering stress veroorzaakte bij populaties van Australopithecus, wat uiteindelijk tot hun ondergang leidde, maar dat de omgevingsomstandigheden gunstiger waren voor Homo en Paranthropus, die zich mogelijk van elders in de regio hebben verspreid, " zei Strait. "We zien nu dat de omgevingsomstandigheden waarschijnlijk ook stressvol waren voor Paranthropus, en dat ze zich moesten aanpassen om te overleven."

Het nieuwe exemplaar ontdekt bij Drimolen, geïdentificeerd als DNH 155, is duidelijk een man, maar verschilt op belangrijke punten van andere P. robustus die eerder werd ontdekt op de nabijgelegen plaats Swartkrans, waar de meeste fossielen van deze soort zijn gevonden.

Evolutie binnen een soort kan moeilijk te zien zijn in het fossielenbestand. Veranderingen kunnen subtiel zijn, en het fossielenbestand is notoir onvolledig.

Gebruikelijk, het fossielenarchief onthult patronen op grotere schaal, zoals wanneer soorten of groepen soorten ofwel in het fossielenarchief verschijnen of uitsterven. Dus deze ontdekking van Drimolen biedt een zelden gezien venster in de vroege menselijke evolutie.

Het nieuwe exemplaar is groter dan een goed bestudeerd lid van de soort die eerder in Drimolen is ontdekt - een individu dat bekend staat als DNH 7, en verondersteld vrouwelijk te zijn, maar is meetbaar kleiner dan veronderstelde mannetjes uit Swartkrans.

"Het lijkt er nu op dat het verschil tussen de twee sites niet eenvoudig kan worden verklaard als verschillen tussen mannen en vrouwen, maar eerder als verschillen op populatieniveau tussen de sites, " zei Jesse Martin, een doctoraatsstudent aan de La Trobe University en de co-eerste auteur van de studie. "Ons recente werk heeft aangetoond dat Drimolen ongeveer 200 ouder is dan Swartkrans, 000 jaar, dus we geloven dat P. robustus in de loop van de tijd is geëvolueerd, waarbij Drimolen een vroege bevolking vertegenwoordigt en Swartkrans een latere, meer anatomisch afgeleide bevolking."

"Men kan het fossielenbestand gebruiken om de evolutionaire relaties tussen soorten te reconstrueren, en dat patroon kan allerlei inzichten verschaffen in de processen die de evolutie van bepaalde groepen hebben gevormd, " zei Martin. "Maar in het geval van P. robustus, we kunnen afzonderlijke monsters van de soort zien die uit hetzelfde geografische gebied zijn getrokken, maar enigszins verschillende tijden met subtiele anatomische verschillen, en dat is consistent met verandering binnen een soort."

"Het is erg belangrijk om evolutionaire verandering binnen een lijn te kunnen documenteren, " zei Angeline Leece van La Trobe University, de andere eerste auteur van de studie. "Het stelt ons in staat om zeer gerichte vragen te stellen over evolutionaire processen. we weten nu dat de tandgrootte in de tijd verandert in de soort, wat de vraag oproept waarom. Er zijn redenen om aan te nemen dat veranderingen in het milieu deze populaties onder voedingsstress hebben geplaatst, en dat wijst op toekomstig onderzoek waarmee we deze mogelijkheid kunnen testen."

Mededirecteur van het project Drimolen, Andy Herries van La Trobe University zei:"Net als alle andere wezens op aarde, onze voorouders hebben zich aangepast en geëvolueerd in overeenstemming met het landschap en de omgeving om hen heen. Voor het eerst in Zuid-Afrika, we hebben de dateringsresolutie en morfologisch bewijs waarmee we dergelijke veranderingen in een oude mensachtige afstamming in een kort tijdsbestek kunnen zien."

Het bewijs van snelle maar significante klimaatverandering tijdens deze periode in Zuid-Afrika komt uit verschillende bronnen. Kritisch, fossielen geven aan dat bepaalde zoogdieren die worden geassocieerd met bos- of bushland-omgevingen uitstierven of minder vaak voorkwamen, terwijl andere soorten geassocieerd met drogere, meer open omgevingen verschenen voor het eerst lokaal.

"P. robustus is opmerkelijk omdat het een aantal kenmerken in zijn schedel bezit, kaken en tanden waaruit blijkt dat het is aangepast om een ​​dieet te eten dat bestaat uit zeer hard of zeer taai voedsel, " zei Strait. "We denken dat deze aanpassingen het mogelijk maakten om te overleven op voedsel dat mechanisch moeilijk te eten was, omdat de omgeving koeler en droger werd, leiden tot veranderingen in de lokale vegetatie.

"Maar de exemplaren van Drimolen vertonen skeletkenmerken die suggereren dat hun kauwspieren zo waren gepositioneerd dat ze minder goed in staat waren te bijten en te kauwen met zoveel kracht als de latere P. robustus-populatie uit Swartkrans, " zei hij. "In de loop van 200, 000 jaar, een droog klimaat heeft waarschijnlijk geleid tot natuurlijke selectie die de evolutie van een efficiënter en krachtiger voedingsapparaat in de soort bevordert."

Leece zei dat het opmerkelijk was dat P. robustus ongeveer op hetzelfde moment verscheen als onze directe voorouder Homo erectus, zoals gedocumenteerd door een baby H. erectus schedel die het team in 2015 op dezelfde Drimolen-site ontdekte.

"Deze twee totaal verschillende soorten, H. erectus met hun relatief grote hersenen en kleine tanden, en P. robustus met hun relatief grote tanden en kleine hersenen, uiteenlopende evolutionaire experimenten vertegenwoordigen, "Zei Leece. "Terwijl wij de afstamming waren die uiteindelijk won, het fossielenbestand suggereert dat P. robustus twee miljoen jaar geleden veel vaker voorkwam dan H. erectus in het landschap."

Breder, de onderzoekers denken dat deze ontdekking dient als een waarschuwing voor het herkennen van soorten in het fossielenarchief.

De afgelopen kwart eeuw is een groot aantal fossiele menselijke soorten ontdekt, en veel van deze nieuwe soortaanduidingen zijn gebaseerd op een klein aantal fossielen van slechts één of enkele locaties in kleine geografische gebieden en in een klein tijdsbestek.

"We denken dat paleoantropologie wat kritischer moet zijn over het interpreteren van variatie in anatomie als bewijs voor de aanwezigheid van meerdere soorten, "Strait zei. "Afhankelijk van de leeftijd van fossiele monsters, verschillen in benige anatomie kunnen veranderingen binnen geslachten vertegenwoordigen in plaats van bewijs van meerdere soorten."

Project Co-Director Stephanie Baker van de Universiteit van Johannesburg voegde toe:"Drimolen is hard op weg een hotspot te worden voor vroege ontdekkingen van mensachtigen, wat een bewijs is van de toewijding van het huidige team aan holistische opgravingen en analyses na het veld. De schedel DNH 155 is een van de best bewaarde P. robustus-exemplaren die de wetenschap kent. Dit is een voorbeeld van hoe voorzichtig, fijnschalig onderzoek kan ons iets vertellen over onze verre voorouders."