Människans avlägsna förfader Australopithecus africanus hade ett unikt sätt att uppfostra sina ungar, som visas i vår nya forskning publicerad idag i Natur .

Geokemisk analys av fyra tänder visar att de uteslutande ammade spädbarn i cirka 6-9 månader, innan de kompletterade bröstmjölken med varierande mängd fast föda tills de var 5-6 år. Balansen mellan mjölk och fast föda under denna period varierade cykliskt, förmodligen som svar på säsongsmässiga förändringar i tillgången på mat.

Denna kunskap är användbar på flera fronter. Ur en evolutionär synvinkel, det hjälper oss att förstå de särskilda biologiska och beteendemässiga anpassningarna av Australopithecus africanus jämfört med andra utdöda mänskliga förfäder och moderna människor.

Dock, Amning i upp till 5-6 år är metaboliskt dyrt – det kräver en viss inmatning av kalorier för den ammande mamman. Att använda mjölk som tillskottsföda för äldre avkommor kan ha hämmat förmågan hos den A. africanus arter för att framgångsrikt överleva under en period av kraftigt förändrade klimat.

Kanske detta sätt att leva påskyndade utrotningen av A. africanus för cirka 2 miljoner år sedan.

En förbryllande hominin

A. africanus upptäcktes första gången 1924 av den australiensiska vetenskapsmannen Raymond Dart vid Taung i Sydafrika, och representerade den första tidiga mänskliga förfadern som identifierades från Afrika.

Ett sekel av utgrävning och forskning senare, Taung och andra platser i Sydafrika producerade ett rikt register över tidiga mänskliga förfäder. Denna region är nu en UNESCO:s världsarvslista känd som "The Cradle of Humankind".

Denna homininart, en medlem av den mänskliga evolutionära linjen, hade en blandning av apliknande egenskaper och mer specialiserade. Den har bara återvunnits från fossila platser i Sydafrika som dateras till mellan 3 miljoner och 2 miljoner år sedan.

Eftersom det bara finns ett fåtal exemplar, vi har lite information om hur A. africanus levde och dess förhållande till andra fossila homininarter såsom de östafrikanska arterna av Australopithecus , den robusta Paranthropus , och vårt eget släkte, Homo .

Zappa tänder

Vår forskning drar fördel av banbrytande analytiska tekniker. Vi använde en laser för att zappa små bitar av fossila tänder, och använde sedan ett instrument som kallas en masspektrometer för att bestämma deras kemiska sammansättning.

Detta är mycket mindre destruktivt än traditionella metoder som kräver att provet krossas och löses upp före analys. Detta gör det till en avgörande teknik för sällsynta exemplar som de av A. africanus .

Vår lasermetod gjorde det också möjligt för oss att kartlägga sammansättningen av ett prov över hela ytan av en tand – belysande förändringar i kosten, rörlighet eller klimat genom tiden. Detta är ett viktigt framsteg, eftersom det kan avslöja information som har varit omöjlig att fastställa med konventionella paleontologiska metoder.

I den här studien, vi kartlade förändringar i koncentrationen av barium, strontium och litium i fossila tänder hos två individer. Mängden av dessa element i våra kroppar kan förändras avsevärt beroende på vår kost, och dessa förändringar återspeglas i sammansättningen av våra ben och tänder.

Medan våra ben fortsätter att ändra sammansättning när de ombildas under våra liv, våra tänder förändras inte efter att de bildas under barndomen. Tänder är alltså en perfekt kemisk tidskapsel i vår barndoms diet.

Kartläggning av en varierad kost

Koncentrationen av barium i bröstmjölk är mycket hög, så spädbarnständer som bildas under amning kommer också att ha en hög koncentration av detta element. Denna koncentration sjunker gradvis när andra livsmedelskällor introduceras.

Proverna vi analyserade från A. africanus visa ett annat mönster, med cykliska fluktuationer i bariumkoncentrationen. Detta tyder på att mödrar skulle öka eller minska mängden extra mat, förmodligen beroende på tillgången på andra resurser. Detta är en anpassning till matstress som också används av moderna orangutanger.

Koncentrationen av litium i dessa tänder varierar också cykliskt, men inte alltid samtidigt som barium. Den exakta orsaken till litiumvariationer är fortfarande oklart men det verkar vara kopplat till variationer i kroppsfettreserver eller hur mycket protein som äts.

Detta föreslår A. africanus regelbundet mötte matstress, vilket gör att deras diet och/eller fettreserver förändras med årstiderna.

Vi jämförde resultaten från A. africanus till moderna djur från liknande savannbiomeregioner, vilket stödde våra resultat genom att visa cykliska signaler kopplade till säsongsvariationer blandas med en annan signal tolkad som cyklisk amning som också ses hos moderna orangutanger.

Nära hemma

Vi undersökte också strontiumisotopsammansättningen av dessa tänder för att hjälpa till att förstå var A. africanus rörde sig genom landskapet. Isotoper av samma grundämne kan särskiljas på deras massa.

Strontiumisotoper används ofta för detta ändamål inom paleontologi, då olika regioner har karakteristiska isotopvärden som tas upp genom mat och dryck.

De två A. africanus individer i vår studie verkade ha levt större delen av sina liv nära Sterkfontein-grottan där deras kvarlevor hittades.

Att bo i en region med begränsade födoresurser innebar att dessa tidiga homininer skulle ha ätit massor av olika sorters livsmedel som samlats in från olika livsmiljöer för att överleva.

Vår forskning ger den första förståelsen av omvårdnadsbeteendet hos A. africanus . Vi vet nu att denna hominin hade en längre period av amning kompletterat med varierande mängder fast föda som fick deras fettreserver att fluktuera avsevärt.

Detta var sannolikt en del av en till stor del framgångsrik överlevnadsstrategi för arten.

Men eftersom ekosystemen förändrades med klimatet för cirka 2 miljoner år sedan, den metabola stressen på mödrar kan ha bidragit till att denna art slutligen utrotas.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.