Forskare målar upp den tydligaste bilden hittills av hur livet kan ha sett ut för neandertalare som bor i södra Frankrike omkring 250, 000 år sedan, och att göra det, de använder en osannolik dag-till-dag registrering av hur deras miljö var – deras tänder.

Ett team av forskare visade att undersökning av neandertalbarns tänder kunde ge insikt i amnings- och avvänjningsbeteende samt vinter- och sommarcykler. Studien fann till och med bevis för att neandertalarna hade exponerats för bly - den tidigaste sådan exponering som någonsin registrerats i någon mänsklig förfader.

Studien från forskarna Daniel Green, en postdoktor vid det Harvard-anslutna Forsyth Institute; Tanja Smith, en tidigare Harvard-professor nu vid Griffith University i Australien; och Icahn School of Medicine vid Mount Sinai forskare Christine Austin och Manish Arora, som också är tidigare postdoktor vid Harvard T.H. Chan School of Public Health, publicerades nyligen i Vetenskapens framsteg .

"Människor är väldigt olika från andra apor, sa Green, en av de första författarna till studien. "Vi är nyfikna på att förstå vad som gjorde oss annorlunda i evolutionens historia, och många människor har tittat på klimatet för att förstå dessa skillnader.

"Självklart, vi förändrar klimatet idag, men tidigare var det klimatet som formade oss, och ett antal teorier tyder på att förändringar i den säsongsbetonade tillgången på vatten fick oss att ta en del av vår beteenderepertoar – tillverkning av stenverktyg – och använda den mycket oftare, " fortsatte han. "Men den idén är svår att testa ... eftersom vi inte vet hur nederbörden var som 2, 3, eller 4 miljoner år sedan. Det visar sig att tänder är ett riktigt bra sätt att lösa detta problem eftersom de växer i ringar, som ett träd, men de ringarna bildas varje dag."

Och ungefär som trädringar, han sa, förändringar i miljön – som vintrar och somrar – registreras i tändernas kemiska sammansättning, ge moderna vetenskapsmän ett fönster till de årstidsmönster som neandertalarna kämpade med.

Studien bygger delvis på forskning som Green utförde för flera år sedan som en del av sin doktorsexamen, där han fostrade en flock på 10 får vid Harvards Concord Field Station.

"Vad vi gjorde var att samla in 700 liter glacialt smältvatten från Montana, så vi kunde ge det till fåren och kontrastera det med Boston-vatten som ett sätt att skapa dessa konstgjorda, experimentella säsonger, " sa Green. "Allt kontrollerades noggrant - vi mätte deras kroppskemi i realtid, deras miljökemi i realtid, och vi byggde en beräknings- och statistisk modell för att förutsäga, baserat på mätningar vi kan göra i tänderna, hur årstiderna var när de levde."

Tekniken visade sig vara så effektiv, Green sa, att han inte bara kunde identifiera de säsongsmässiga skillnaderna mellan de två vattentillgångarna, han kunde till och med upptäcka kortlivade miljöförändringar som snöstormar.

"Allt fungerade, men vi såg en liten blip, " sa han. "När vi gick tillbaka till djurens liv ... visade det sig att det hade varit två stora snöstormar som inte var en planerad del av experimentet. Fåren hade ätit snö från marken, och det återspeglades i deras tandkemi. Så systemet fungerade så bra att det faktiskt slutade med att det återskapade stormhändelser, och lära oss om vårt eget experiment."

Informerad av dessa fynd, och lägga till barium- och blymätningar till syreisotopanalyserna i tänderna, Smith och hennes internationella team av arkeologer, biologiska antropologer, Jordforskare, och folkhälsospecialister kunde identifiera ett liknande säsongsmönster i neandertalartänder.

"Vi kan se att en av neandertalarna föddes på våren och avvänjdes från modersmjölken på hösten, och vi kan se att de utsattes för bly ett antal diskreta gånger på vintern, " sa Green. "Det var ett slående resultat, och det finns fortfarande mycket mystik kring det. Vi vet faktiskt inte varifrån det spåret kommer... men vi vet det senare, under den romerska perioden och framåt, det fanns blyminor i området, så det är möjligt att bly i marken hade förorenat vatten eller matkällor."

Vad är känt, Green sa, är att tänder kan vara en viktig ny resurs för att förstå våra utdöda släktingars liv.

"Syrgasanalysen som används i denna studie är en ny typ som har använts endast ett fåtal gånger tidigare, " sa Green. "Så för att validera det arbetet, och visa att vi kan plocka ut dessa säsongsbetonade cykler från neandertalartänder, vi tittade på några av de analyser jag hade gjort för min doktorsexamen, använde dem för att validera tekniken, och vi tillämpade det sedan på neandertalare."

Går framåt, Green hoppas kunna spåra källan till blyexponering som finns i neandertalarnas tänder, men tror också att fyndet kan sätta andra forskare på väg att söka efter liknande exponeringar i andra tidiga populationer. Möjligheten att spåra dessa exponeringar i tänder öppnar dörren för att använda tekniken även i samtida befolkningar, han sa.

"Om folk säger att de har blivit utsatta för bly eller att deras vatten inte är rent, vi skulle kunna gå till det samhället och se vilka tänder barn tappar naturligt, ", sa Green. "Vi skulle kunna använda den här typen av analys för att förstå vem som har blivit utsatt, med hur mycket, och vilken typ av insatser som behövs för att hantera dessa frågor."

Green sa också att han hoppas få se forskare tillämpa tekniken på andra tidiga mänskliga förfäder, särskilt de i Afrika, i ett försök att förstå de miljöutmaningar de ställdes inför när de utvecklades.

"Jag förväntade mig inte att det mycket detaljerade och tekniska geokemiska arbetet jag gjorde skulle gälla en så framträdande fråga om neandertalarnas liv och i Europa, så detta har varit väldigt givande för mig, " sa han. "Det är väldigt spännande att ha dessa kusiner som är så nära släkt med oss, och vem som bidrog till vårt DNA, och att se dessa mycket exakta ögonblick i deras liv och placera dem i något slags miljömässigt och säsongsbetonat sammanhang."

Den här historien är publicerad med tillstånd av Harvard Gazette, Harvard Universitys officiella tidning. För ytterligare universitetsnyheter, besök Harvard.edu.