Runt 100, 000 år sedan, klimatet förändrades abrupt och miljön i Central-Östeuropa förändrades från skogbevuxen till öppen stäpp/taiga-habitat, främja spridningen av ullig mammut, ullig noshörning och andra köldanpassade arter från Arktis. Neandertalare som bodde i dessa territorier drabbades av allvarliga demografiska sammandragningar på grund av de nya ekologiska förhållandena och återvände endast till områden över 48° N latitud under klimatförbättringar. Dock, trots den diskontinuerliga uppgörelsen, specifika bifaciala stenverktyg fanns kvar i Central-Östeuropa från början av denna ekologiska förändring fram till neandertalarnas bortgång. Denna kulturtradition heter Micoquian, och spridda över den frostiga miljön mellan östra Frankrike, Polen och Kaukasus. Tidigare genetiska analyser visade att två stora demografiska omsättningshändelser i neandertalhistorien är förknippade med den Micoquian kulturella traditionen. Vid ~90, 000 år sedan, västeuropeiska neandertalare ersatte den lokala Altai-neandertalarnas befolkning i Centralasien. Successivt, med minst ~45, 000 år sedan, västeuropeiska neandertalare ersatte de lokala grupperna i Kaukasus.

Tidningen publicerad i Vetenskapliga rapporter och leds av forskare vid Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Tyskland, Wroclaw universitet, Institutet för systematik och evolution av djur polska vetenskapsakademin, och University of Bologna rapporterar det äldsta mitokondriella genomet av en neandertalare som finns i Central-Östeuropa. Den molekylära åldern på ~80, 000 år placerar tanden från Stajnia-grottan i denna viktiga period av neandertalhistorien när miljön präglades av extrema årstider och vissa grupper spreds österut till Centralasien. "Polen, ligger i korsningen mellan de västeuropeiska slätterna och Ural, är en nyckelregion för att förstå dessa migrationer och för att lösa frågor om anpassningsförmåga och biologi hos neandertalare i periglacial livsmiljö. Stajnia S5000 molar är verkligen ett exceptionellt fynd som kastar ljus över debatten om den breda spridningen av Micoquian artefakter, " säger Andrea Picin, huvudförfattare till studien och postdoktor vid Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology i Leipzig.

Genetisk analys

Neandertallämningar förknippade med den Micoquian kulturella traditionen är mycket få och genetisk information har bara extraherats från prover från Tyskland, Norra Kaukasus och Altai. "Vi var medvetna om den geografiska betydelsen av denna tand för att lägga till fler kronologiska punkter i distributionskartan för genetisk information från neandertalarna, säger Mateja Hajdinjak, medförfattare till artikeln och postdoktor vid Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. "Vi fann att det mitokondriella genomet av Stajnia S5000 var närmast det hos en Mezmaiskaya 1-neandertalare från Kaukasus. Vi använde sedan den molekylärgenetiska klockan för att bestämma dess ungefärliga ålder. Även om metoden för förkortning av molekylära grenar kommer med ett stort fel räckvidd, korsning av informationen med det arkeologiska dokumentet gjorde det möjligt för oss att placera fossilet i början av den sista istiden."

Tanden upptäcktes 2007 under fältarbete under regi av Mikolaj Urbanowski, medförfattare till tidningen, inom djurben och några stenredskap. Öppningen av grottan var förmodligen för smal för långvarig bosättning, och neandertalarnas ockupationer var kortvariga. Platsen kunde ha varit en logistisk plats som avgjordes under razzior i Krakow-Czestochowa Upland.

"Vi blev glada när den genetiska analysen visade att tanden var minst ~80, 000 år gammal. Fossiler i denna ålder är mycket svåra att hitta och, rent generellt, DNA:t är inte välbevarat, " säger Wioletta Nowaczewska från Wroclaw University och Adam Nadachowski från Institutet för systematik och evolution av djur polska vetenskapsakademin, medförfattare till tidningen. "I början, vi trodde att tanden var yngre eftersom den hittades i ett övre lager. Vi var medvetna om att Stajnia-grottan är en komplex plats, och post-depositional froststörning blandade artefakter mellan skikten. Vi är glatt överraskade över resultatet." Angående de paleoantropologiska egenskaperna, Stefano Benazzi från Bolognas universitet, medförfattare till tidningen, lägger till, "Tandens morfologi är typisk för neandertalaren, vilket också bekräftades av den genetiska analysen. Kronans slitna skick tyder på att den tillhört en vuxen."

Neandertalare i periglaciala miljöer

Arkeologer har under lång tid varit förbryllade över neandertalarnas motståndskraft i dessa regioner och över att Micoquian-stenverktyg har bevarats i mer än 50, 000 år över ett stort område. Utöver de tafonomiska frågorna, den litiska sammansättningen av Stajnia visar en uppsättning funktioner som är gemensamma för flera viktiga platser i Tyskland, Krim, Norra Kaukasus och Altai. Dessa likheter är sannolikt resultatet av ökande rörlighet för neandertalgrupper som ofta rörde sig över de nordliga och östra europeiska slätterna och jagade kalla anpassade migrerande djur. Floderna Prut och Dniester användes troligen som huvudkorridorer för spridning från Centraleuropa till Kaukasus. Liknande korridorer kunde också ha använts vid ~45, 000 år sedan när andra västerländska neandertalare som bar Micoquian-stenverktyg ersatte lokalbefolkningen i Mezmaiskaya-grottan i Kaukasus.

För att sammanfatta de bredare konsekvenserna av denna studie, Sahra Talamo från universitetet i Bologna säger, "Det multidisciplinära tillvägagångssättet är alltid det bästa sättet att bättre kontextualisera en utmanande arkeologisk plats, som framgår av denna forskning. Resultatet av neandertalaren i Stajnia är ett bra exempel som visar att den molekylära klockan är otroligt effektiv för datum äldre än 55, 000 år BP."