Forskare har ytterligare bevis för att en uråldrig språkfamilj spred sig över större delen av den australiensiska kontinenten under de senaste 6000 åren, snabbt ersätter redan existerande språk.

Men pusslet kvarstår varför.

Ett tvärvetenskapligt team av forskare från University of Auckland och Yale University i USA har anpassat datormodeller, utvecklades ursprungligen för att spåra virusutbrott, och använde dem för att spåra ursprunget till världens största jägarsamlare språkfamilj-Pama-Nyungan-språken i Australien.

Studiet av språk och hur det utvecklades ger viktig information om det förflutna, och hur processer för kulturell utveckling, mänsklig migration och expansion före jordbruksrevolutionen formade tidig mänsklig bosättning.

Lingvister har fastställt att många av världens cirka 7000 språk kan grupperas i stora familjer av besläktade språk. Till exempel, de romantiska språken (franska, Spanska, Portugisiska, Italienska) härstammar från latin och är själva besläktade med flera hundra språk, inklusive engelska, Tysk, Grekisk, och hindi, som en del av den indoeuropeiska språkfamiljen.

När européerna koloniserade Australien för 250 år sedan, det var hem för cirka en halv miljon till två miljoner människor organiserade i cirka 700 olika grupper som talade cirka 400 språk.

Kontinenten ger därför en användbar modell för hur språket diversifierades och spreds från de tidigaste tider som formade mänskligheten. Språkexperter har länge undrat hur en språkfamilj-Pama-Nyungan-kom att dominera större delen av Australien. Pama-Nyungan innehåller mer än 75% av Australiens ungefär 400 inhemska språk och finns på cirka 90% av kontinenten.

Professor Atkinson, från University of Aucklands School of Psychology, säger att pusslet görs ännu mer mystiskt eftersom Pama-Nyungan-talare, som alla inhemska australier, var traditionellt jägare-samlare, och förblev så till europeisk kontakt. Detta innebär att standardförklaringar för vad som driver språkutvidgningen - till exempel ny jordbruksteknik - inte kan gälla i det australiska fallet.

Ett försök att förklara denna gåta föreslår att Pama-Nyungan-talare sprider mer än 50, För 000 år sedan, med den första koloniseringen av Australien från norr. Dock, många ser detta som osannolikt eftersom språk anses förändras för snabbt för att bevara familjelikheter över så lång tid.

Andra har föreslagit att ett förbättrat klimat 10, 000 till 13, 000 år sedan eller 7, 000 till 10, För 000 år sedan tillät expansion från några få tillflyktsområden till glesbygd.

Ett annat förslag, 'snabb ersättningshypotes', argumenterar för en mycket nyare expansion till redan ockuperat territorium bara 4, 000 till 6, 000 år sedan från nära Carpentariabukten i norra Australien.

För att testa mellan dessa scenarier, Professor Atkinson samarbetade med Dr. Remco Bouckaert, datavetare vid University of Auckland, och professor Claire Bowern, en australisk språkexpert vid Yale University. Trion anpassade en uppsättning modelleringsverktyg som ursprungligen utvecklades av beräkningsbiologer för att studera virusutbrott.

"Biologer kan dra slutsatser om när och var ett virusutbrott härstammar genom att sekvensera virus -DNA från prover som samlats in runt om i världen och använda det för att rekonstruera ett släktträd av de samplade stammarna, "Säger professor Atkinson.

"Genom att spåra tillbaka i tiden längs trädets grenar är det möjligt att dra slutsatsen var utbrottet har sitt ursprung och ungefär hur länge sedan det inträffade."

Istället för att använda DNA för att bygga virusfamiljträd, laget använde 'cognates' för att bygga ett släktträd med 306 Pama-Nyungan-språk. Cognates är ord som delas mellan moderna språk som går tillbaka till ett gemensamt förfädersspråk. Till exempel, språken Karree och Dhurak delar ett släkt ord för boomerang (boomarring och bumarangga, respektive) som tyder på att de ärvde det från en gemensam förfader - lite som att vi ärver vårt DNA från våra föräldrar.

Medan någon medveten har begränsad användning, genom att överväga många kognater och kvantifiera deras förändring över tid, det är möjligt att bygga ett släktträd för språken.

Teamet fann tydligt stöd för ett Pama-Nyungan-ursprung runt 5, 700 år sedan i ett område söder om Carpentariabukten, i slående överens med den snabba ersättningshypotesen.

"Våra resultat ger en rik potentiell informationskälla om processer för kulturell evolution, mänsklig migration och expansion före jordbruksrevolutionen, säger professor Atkinson.

"En expansion vid denna tidpunkt tyder på att storskalig språkersättning inte kräver de tekniska framsteg som är förknippade med jordbruket. Ett antal fascinerande förslag har lagts fram, inklusive innovativa stenverktyg, livsmedelsbearbetningsteknik och nya ceremoniella och äktenskapsmetoder, även om de exakta mekanismerna på jobbet fortfarande är ett mysterium. "

Teamet fann också att språk tenderade att migrera långsammare nära kusten och stora vattenvägar, kanske tyder på resursöverflöd i dessa områden bromsar expansionen av människor.

De noterar också att variationsmönstren ser ganska annorlunda ut i australiensiska genetiska data:"Detta indikerar att vilken process som tillät Pama-Nyungan-språken att sprida sig så framgångsrikt kanske inte har inneburit ett stort antal människors rörelse. I stället kan språk kan ha spridit sig som en del av ett kulturpaket med nya idéer och tekniker. "

Även om det fullständiga utbytet av befintlig språklig mångfald utan rörelse av människor kan verka osannolikt, spridningen av engelska med västerländsk teknik och institutioner representerar en slående potentiell modern motsvarighet.

Tidningen publiceras i Nature Ecology and Evolution .