Röding från forntida bränder och stalagmiter i grottor ger ledtrådar till neandertalarnas mystiska försvinnande från Europa.

I mer än 350 000 år bebodde neandertalarna Europa och Asien tills de, i en plötslig förändring av evolutionära standarder, försvann för cirka 40 000 år sedan. Detta var ungefär samtidigt som den anatomiskt moderna mänskliga Homo sapiens dök upp från Afrika.

Med sin särpräglade lutande panna, stora bäcken och breda näsor lämnar neandertalarna ett av den mänskliga evolutionens stora mysterier.

De levde under mitten till sena Pleistocene-epoken, för cirka 400 000 till 40 000 år sedan. Neandertalare levde i Eurasien med spår upptäckta så långt norrut som dagens Belgien och söderut till Medelhavet och sydvästra Asien.

De var inte den enda hominida (människliknande) arten som fanns på planeten vid den tiden. Andra arkaiska mänskliga grupper som Homo floresiensis och Denisovans vandrade också på jorden.

Människor

"Vid neandertalarnas tid fanns det flera människoarter och plötsligt för 40 000 år sedan försvann alla utom en", säger professor Stefano Benazzi vid universitetet i Bologna, Italien.

Han är en fysisk antropolog som leder det Horizon-finansierade SUCCESS-projektet för att undersöka den tidigaste migrationen av Homo sapiens i Italien. "Det är viktigt att förstå vad som hände", sa han.

Vi vet redan mer om neandertalare än någon annan utdöd människa, tack vare tusentals utgrävda artefakter och fossiler, såväl som flera nästan kompletta skelett.

Det finns ett antal konkurrerande teorier om varför neandertalarna försvann, såsom klimatförändringar, Homo sapiens aggression, möjlig konkurrens om resurser, eller till och med att neandertalarna försvann för att de korsades med Homo sapiens. Vissa mänskliga populationer som lever i Europa och Asien idag har så mycket som 3% neandertal-DNA.

Benazzi undersökte vad som hände med neandertalarna i Italien ungefär när Homo sapiens kom ut ur Afrika.

"I Italien har vi många (daterade) arkeologiska platser, och vi har en bra överblick över de olika (teknologiska) kulturerna som faller under den tidsperiod av intresse", sa han.

Neandertalarnas utrotning

Ett antal forskare hävdar att klimatförändringar kan ha drivit neandertalarna mot utrotning. Även om det kan ha varit sant på andra platser, var det inte fallet i Italien, förklarade Benazzi.

SUCCESS-projektet analyserade pollen från paleolake (forntida sjö) kärnor med hjälp av mineraler som samlats in från gamla stalaktiter. Dessa kalciumistappar som hänger inne i grottor är effektivt klimattidsmaskiner och forskare kan avkoda hur klimatet var när de bildades.

Genom detta tillvägagångssätt rekonstruerade SUCCESS-projektet paleoklimatet (förhistoriskt klimat) för mellan 40-60 000 år sedan. I motsats till iskärnanalys från Grönland fanns det inga data som tydde på katastrofala klimatförändringar i Italien, vilket gör det osannolikt att det har dödat neandertalarna.

De undersökte noga en period på cirka 3 000 år då populationer av neandertalare och människor kan ha samexisterat genom att utgräva sju platser som de en gång bebodde. De undersökte de kulturella och verktygstillverkande skillnaderna mellan de sista neandertalarna och de första Homo sapiens i Italien.

Homo sapiens i Italien använde specifika typer av teknik inklusive artefakter som skalprydnader och projektiler som pilspetsar. Faktum är att SUCCESS grävde fram de tidigaste bevisen för mekaniskt levererade projektilvapen i Europa.

Vapen matchar inte

Neandertalarna skulle ha hamnat i ett allvarligt underläge för sina Homo sapiens-släktingar när det gäller vapenteknologi. Det mötet i Italien kan dock aldrig ha hänt.

Nyligen upptäckta lämningar i södra Europa visar att minst en neandertalare hade levt för 44 000 år sedan medan de äldsta Homo sapiens-lämningarna har daterats till 43 000 år sedan. Det är möjligt att de överlappade varandra, men inget av de aktuella bevisen visar det, sa Benazzi.

Varje region är olika. "Resultatet vi får här (i Italien) betyder inte att vi kommer att få samma resultat någon annanstans", sa han.

I PALEOCHAR-projektet krattar Carolina Mallol, geoarkeolog vid University of La Laguna i Spanien och för närvarande gästprofessor vid UC Davis i USA, genom tidens aska och söker spår av neandertalarnas liv och antydningar om deras bortgång. .

Brandsediment

Målet är att studera mikroskopiskt och molekylärt förkolnat material från forntida brandsediment för att se vilket organiskt material de lämnade efter sig.

"Arkeologens handikapp är att den mänskliga världen är organisk, och vi kan inte komma åt det", säger Mallol, som studerar neandertalare platser som El Salt och Abric del Pastor i Spanien.

När organiskt material, som kött eller växter, kastas i en eld, torkar värmen ut det, vilket i slutändan förstör dess DNA och proteiner. Men fettmolekyler som kallas lipider kan överleva om elden inte blir varmare än cirka 350°C, vilket Mallol och kollegor visar i sina undersökningar.

"PALEOCHAR designades för att utforska hur långt vi kan ta de analytiska teknikerna för att pressa molekylär information från de organiska svarta lagren (i elden)," sa hon.

Paleolipidomics (studiet av forntida fetter) har använts för att studera lipider i romerska amforor, egyptiska mumier och till och med förhistoriska löv.

Biomarkörbibliotek

När det gäller forntida mänskliga sediment, "är vi de första som tillämpar (dessa tekniker) systematiskt", sa hon. De utökar också de kända lipidbiomarkörerna, som är som molekylära "streckkoder" specifika för arter, familjer eller till och med metaboliska vägar.

"Med biomarkörer kan du skilja växtätare från köttätare, barrträd från angiospermer", sa hon.

Mallol och kollegor satte upp världens första AMBILAB, som står för Archaeological Micromorphology and Biomarkers Research Lab, baserat på Teneriffa, Spanien, som utbildar forskare i teknikerna för markmikromorfologi och lipidbiomarköranalys.

Frågorna om neandertalare, som varför de dog ut, är väldigt ambitiösa, sa Mallol. "De här frågorna kräver att du först bestämmer vem de var och hur de levde med mycket information - och vi har inte den informationen ännu," sa hon.

Med varje ny information gräver arkeologer och vetenskapsmän djupare in i mysteriet om varför våra närmaste släktingar plötsligt försvann medan Homo sapiens lyckades överleva. + Utforska vidare

Neandertalarna dog ut för 40 000 år sedan, men det har aldrig funnits mer av deras DNA på jorden

Forskningen i den här artikeln finansierades via EU:s europeiska forskningsråd och den här artikeln publicerades ursprungligen i Horizon , EU Research and Innovation Magazine.