I hundratusentals år, tidiga människor i East African Rift Valley kunde förvänta sig vissa saker av sin miljö. Sötvattensjöar i regionen säkerställde en pålitlig vattenkälla, och stora betande växtätare strövade omkring på gräsmarkerna. Sedan, runt 400, 000 år sedan, saker förändrades. Miljön blev mindre förutsägbar, och mänskliga förfäder stod inför nya källor till instabilitet och osäkerhet som utmanade deras tidigare långvariga livsstil.

Den första analysen av en ny sedimentär borrkärna som representerar 1 miljon år av miljöhistoria i den östafrikanska Rift Valley visar att de tidiga människorna samtidigt övergav gamla verktyg till förmån för mer sofistikerad teknik och breddade sina handelsnätverk, deras landskap upplevde frekventa fluktuationer i vegetation och vattenförsörjning som gjorde resurser mindre tillförlitliga tillgängliga. Fynden tyder på att instabilitet i deras omgivande klimat, mark och ekosystem var en nyckelfaktor i utvecklingen av nya egenskaper och beteenden som understödde mänsklig anpassningsförmåga.

I numret av 21 oktober av tidskriften Vetenskapens framsteg , ett tvärvetenskapligt team av forskare ledd av Richard Potts, chef för Human Origins Program vid Smithsonians National Museum of Natural History, beskriver den långvariga perioden av instabilitet över landskapet i denna del av Afrika (nu Kenya) som inträffade samtidigt som människor i regionen genomgick en stor beteendemässig och kulturell förändring i sin evolution.

Potts och kollegor dokumenterade denna beteendemässiga och kulturella förändring 2018 baserat på artefakter som återfanns på en arkeologisk plats känd som Olorgesailie. Årtionden av studier på Olorgesailie av Potts team och medarbetare vid National Museums of Kenya har fastställt att tidiga människor på Olorgesailie förlitade sig på samma verktyg, handaxar av sten, för 700,- 000 år. Deras sätt att leva under denna period var anmärkningsvärt stabilt, utan några större förändringar i deras beteenden och strategier för överlevnad. Sedan, börjar omkring 320, 000 år sedan, människor som bodde där gick in i medelstenåldern, hantverk mindre, mer sofistikerade vapen, inklusive projektiler. På samma gång, de började byta resurser med avlägsna grupper och att använda färgmaterial, föreslår symbolisk kommunikation. Alla dessa förändringar var en betydande avvikelse från deras tidigare livsstil, kommer troligtvis att hjälpa tidiga människor att klara av sitt nya föränderliga landskap, sa Potts.

"Historien om mänsklig evolution har varit en av ökande anpassningsförmåga, " sa Potts. "Vi kommer från ett släktträd som är mångsidigt, men alla dessa andra sätt att vara människa är nu utdöda. Det är bara en av oss kvar, och vi kan mycket väl vara den mest anpassningsbara arten som någonsin kan ha funnits på jordens yta."

Medan vissa forskare har föreslagit att klimatfluktuationer ensamma kan ha drivit människor att utveckla denna anmärkningsvärda egenskap av anpassningsförmåga, den nya studien indikerar att bilden är mer komplicerad än så. Istället, teamets analys visar att klimatvariabiliteten bara är en av flera sammanflätade miljöfaktorer som drev på det kulturskifte de beskrev 2018. Den nya analysen avslöjar hur ett förändrat klimat tillsammans med nya markförkastningar som introduceras av tektonisk aktivitet och ekologiska störningar i vegetationen och faunan alla gick samman för att driva på störningar som gjorde teknisk innovation, handel med resurser och symbolisk kommunikation¬—tre nyckelfaktorer för anpassningsförmåga—nyttiga för tidiga människor i denna region.

När de försökte förstå den stora evolutionära övergången de hade avslöjat vid Olorgesailie, Potts och hans team hade varit frustrerade över en stor lucka i regionens miljörekord. Erosion vid Olorgesailie, ett kuperat område fullt av sedimentära hällar, hade tagit bort de geologiska lagren som representerade cirka 180, 000 år vid exakt den period av denna evolutionära övergång. För att lära dig mer om hur regionen förändrades under den perioden, de var tvungna att leta någon annanstans.

De arrangerade att ett Nairobi-företag skulle borra i den närliggande Koora-bassängen, utvinna sediment från så djupt ner i jorden som de kunde. Borrplatsen, cirka 15 miles från de arkeologiska utgrävningsplatserna, var en lägenhet, grässlätten, och laget hade ingen klar uppfattning om vad som fanns under dess yta. Med engagemang och stöd från Kenyas nationalmuseer och det lokala Oldonyo Nyokie-samhället, en 139 meter lång kärna togs bort från jorden. Den där cylindern av jord, bara fyra centimeter i diameter, visade sig representera 1 miljon år av miljöhistoria.

Kollegor i National Museum of Natural History's Human Origins Program och Institutionen för paleobiologi och dussintals medarbetare vid institutioner över hela världen arbetade för att analysera miljöregistret de hade erhållit, vilket nu är det mest exakt daterade afrikanska miljörekordet de senaste 1 miljon åren. Kartlägga radioisotopernas åldrar och förändringar i kemisk sammansättning och avlagringar som lämnats av växter och mikroskopiska organismer genom kärnans olika lager, teamet rekonstruerade nyckeldrag i det antika landskapet och klimatet över tid.

De fann att efter en lång period av stabilitet, miljön i denna del av Afrika blev mer varierande runt 400, 000 år sedan, när tektonisk aktivitet fragmenterade landskapet. Genom att integrera information från borrkärnan med kunskap från fossiler och arkeologiska artefakter, de fastställde att hela ekosystemet utvecklades som svar.

Teamets analys tyder på att eftersom delar av grässlätterna i regionen var fragmenterade längs förkastningslinjer på grund av tektonisk aktivitet, små bassänger bildas. Dessa områden var mer känsliga för förändringar i nederbörden än de större sjöbassänger som funnits där tidigare. Förhöjd terräng tillät också vattenavrinning från hög mark för att bidra till bildandet och uttorkningen av sjöar. Dessa förändringar inträffade under en period då nederbörden hade blivit mer varierande, leder till frekventa och dramatiska fluktuationer i vattenförsörjningen.

Med fluktuationerna, en bredare uppsättning ekologiska förändringar ägde också rum. Teamet fann att vegetationen i regionen också förändrades upprepade gånger, växla mellan grässlätter och skogsområden. Under tiden, stora betande växtätare, som inte längre hade stora gräsområden att livnära sig på, började dö ut och ersattes av mindre däggdjur med mer varierande dieter.

"Det skedde en enorm förändring i djurfaunan under den tidsperiod då vi ser tidigt mänskligt beteende förändras, " sade Potts. "Djuren påverkade också landskapet genom de typer av växter som de åt. Sedan med människor i mixen, och några av deras innovationer som projektilvapen, de kan också ha påverkat faunan. Det är ett helt ekosystem som förändras, med människor som en del av det."

Till sist, Potts noterar att även om anpassningsförmåga är ett kännetecken för mänsklig evolution, det betyder inte att arten nödvändigtvis är utrustad för att uthärda den oöverträffade förändring som jorden nu upplever på grund av mänskliga klimatförändringar och förlust av antropogen biologisk mångfald. "Vi har en häpnadsväckande förmåga att anpassa oss, biologiskt i våra gener såväl som kulturellt och socialt, " sa han. "Frågan är, skapar vi nu genom våra egna aktiviteter nya källor till miljöstörningar som kommer att fortsätta att utmana mänsklig anpassningsförmåga?"