Kredit:Griffith University
Ett globalt team av forskare har visat hur mikroprovtagning av syreisotoper i fossiliserade tänder kan ge större insikter om vilken roll säsongsbetonat klimat och beteende spelar i människans och primaternas evolution.
Den nya studien, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , undersökte de fossiliserade tänderna hos forntida däggdjur från en 17 miljoner år gammal plats i Kenya, inklusive den gåtfulla storkroppsapen känd som Afropithecus turkanensis.
För att kontextualisera sin studie av dessa fossiler, mätte forskarna – ledda av Dr Daniel Green från Columbia University och professor Tanya Smith från Griffith University – syreisotoper (naturliga varianter av syre) i moderna primatänder över hela Afrika med nästan veckovis upplösning.
När de gjorde det fann de att deras tänder registrerade detaljer om säsongsbetonad nederbörd, miljöförhållanden och djurbeteende. Tyngre syreisotoper är kända för att finnas mer rikligt i dricksvatten och livsmedel från torra områden och under perioder av torrhet.
Forskarna fann också att primatänder kunde återspegla mänskliga förändringar i landskapet som uppdämning av floder, och till och med ge indikationer på historiska meteorologiska händelser.
Syreisotoper verkade fånga en utdragen torka i ett fall och en extrem nederbördshändelse hos en annan individ, eftersom apornas tänder bildades under 1960-talet när dessa händelser inträffade.
Författarna analyserade sedan syreisotoper i tänderna från den fossila apan Afropithecus och jämförde deras resultat med moderna afrikanska primater, såväl som uråldriga nederbördsmönster simulerade av banbrytande klimatmodeller.
Kredit:Griffith University
Deras fynd tydde på att de fossila aporna upplevde torra och våta säsonger med varierande intensitet över tiden, och att de specialiserade tand- och käkanpassningarna av Afropithecus skulle ha stött konsumtionen av hård mat under säsonger av torka eller resursbrist.
"Denna forskning har bred betydelse eftersom säsongsmässiga förändringar i tillgången på resurser tros ha påverkat utvecklingen av människoapor, tidiga homininer och moderna människor", säger professor Smith, från Griffiths Center for Social and Cultural Research och Australian Research Center for Human. Evolution.
Ett annat nyckelresultat är att finskalig isotopvariation inom moderna primatänder visade att majoriteten av tandsyreisotopstudier av fossila homininer och andra primater underskattade den miljövariation som formade primaternas beteende och evolution.
Den här studien utnyttjade australiensiska innovationer inom jonmikrosondsprovtagning driven av emeritusprofessor Ian Williams från Australian National University, som har varit en pionjär i utvecklingen av deras Sensitive High Resolution Ion Microprobe (SHRIMP)-system.
Användningen av ANU SHRIMP gjorde det möjligt att avlägsna mikroskopiska fläckar för att mäta syreisotoper som registrerades när tanden bildades; detta miljöfönster kan ses med stor precision, eftersom tandemaljen har dagliga tillväxtlinjer som kan visualiseras med ljusmikroskopi.
Dr Green sa:"Effekterna av klimatvariationer på de tidigaste afrikanska aporna är dåligt förstådda eftersom detaljerade register över säsongsvariationer från denna tidiga period - Miocen - är sparsamma."
"Isotopvärden från Afropithecus och närbesläktade växtätare tyder på att apor i den här delen av östra Afrika levde i säsongsbetonade skogar eller skogsmarker långt innan homininernas ursprung. Vi kan se inverkan av det säsongsbetonade klimatet på de nya anatomiska egenskaperna och beteendena hos tidiga apor."
Smith, Green och Williams har arbetat med att förfina och tillämpa denna kraftfulla analytiska metod för att studera levande och fossila människor under de senaste fem åren. + Utforska vidare
