Tidpunkten och intensiteten av årstiderna formar livet runt omkring oss, inklusive fåglarnas användning av verktyg, den evolutionära diversifieringen av giraffer och beteendet hos våra nära primatsläktingar.

Vissa forskare tyder på att tidiga människor och deras förfäder också utvecklades på grund av snabba förändringar i deras miljö, men de fysiska bevisen för att testa denna idé har varit svårfångade – fram till nu.

Efter mer än ett decenniums arbete har vi utvecklat ett tillvägagångssätt som utnyttjar tandkemi och tillväxt för att extrahera information om säsongsbetonade nederbördsmönster från käkarna på levande och fossila primater.

Vi delar våra resultat i en samarbetsstudie som just publicerats i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Tänder är miljötidsmaskiner

Under barndomen växer våra tänder i mikroskopiska lager som liknar de tillväxtringar som finns i träd. Säsongsförändringar i världen omkring oss, såsom torka och monsuner, påverkar vår kroppskemi. Bevisen för sådana förändringar finns registrerade i våra tänder.

Det beror på att dricksvattnets syreisotopsammansättning varierar naturligt med temperatur och nederbördscykler. Under varmt eller torrt väder ackumulerar ytvatten fler tunga isotoper av syre. Under svala eller våta perioder blir lättare isotoper vanligare.

Dessa tidsmässiga och klimatiska uppgifter förblir låsta inuti fossiliserad tandemalj, som kan bibehålla kemisk stabilitet i miljontals år. Men tillväxtskikten är i allmänhet så små att de flesta kemiska tekniker inte kan mäta dem.

För att komma runt det här problemet samarbetade vi med geokemisten Ian Williams vid Australian National University, som driver de världsledande anläggningarna för Sensitive High Resolution Ion Microprobe (SHRIMP).

I vår studie samlade vi in ​​detaljerade register över tandbildning och emaljkemi från skivor av mer än två dussin vilda primatänder från Ekvatorialafrika.

Vi analyserade också två fossila molarer från en ovanlig stor apa som heter Afropithecus turkanensis som levde i Kenya för 17 miljoner år sedan. Olika grupper av apor bebodde Afrika under denna period, ungefär 10 miljoner år före utvecklingen av våra tidiga förfäder, homininerna.

Dyka in i ett gammalt afrikanskt landskap

Flera aspekter av vår forskning är till hjälp för att förstå kopplingen mellan miljömönster och primaters utveckling.

Först observerar vi ett direkt samband mellan historiska afrikanska nederbördsmönster och primatandens kemi. Detta är det första testet av en mycket inflytelserik idé inom arkeologisk och geovetenskap tillämpad på vilda primater:att tänder kan registrera fina detaljer om säsongsbetonade miljöförändringar.

Vi kan dokumentera årliga västafrikanska regnperioder och identifiera slutet på östafrikanska torka. Med andra ord kan vi "se" de stormar och årstider som inträffar under en individs tidiga liv.

Och detta leder till en annan viktig aspekt. Vi tillhandahåller den största registreringen av primater syreisotopmätningar hittills, från olika miljöer i Afrika som kan ha liknat förfäders homininer.

Slutligen har vi kunnat rekonstruera årliga och halvårliga klimatcykler, och markant miljövariation, från information som finns inom tänderna på de två fossila aporna.

Våra observationer stödjer hypotesen att Afropithecus utvecklade vissa egenskaper för att anpassa sig till ett säsongsbetonat klimat och utmanande landskap. Till exempel hade den specialiserade tandegenskaper för matning av hårda föremål, såväl som en längre period av molar tillväxt jämfört med tidigare apor och apor - i överensstämmelse med tanken att den konsumerade mer säsongsvarierad mat.

Vi avslutar vårt arbete med att jämföra data från Afropithecus med tidigare studier av fossila homininer och apor från samma region i Kenya. Vår detaljerade mikrosampling visar hur känslig tandkemi är för finskalig klimatvariation.

Tidigare studier av mer än 100 fossila tänder har missat den mest intressanta delen av syreisotopsammansättningar i tänder:den enorma årstidsvariationen i landskapet.

Undersök potential närmare hemmet

Denna nya forskningsmetod, i kombination med våra fossila apfynd och moderna primatdata, kommer att vara avgörande för framtida studier av homininutveckling – särskilt i Kenyas berömda Turkanabassäng.

Till exempel har vissa forskare föreslagit att säsongsmässiga skillnader i födosök och användning av stenredskap hjälpte homininer att utvecklas och samexistera i Afrika. Denna idé har varit svår att bevisa eller motbevisa, delvis på grund av att säsongsbetonade klimatprocesser har varit svåra att reta ur fossilregistret.

Vårt tillvägagångssätt skulle också kunna utvidgas till djurlämningar från Australiens landsbygd för att få ytterligare insikt i historiska klimatförhållanden, såväl som de förhistoriska miljöförändringar som format Australiens unika moderna landskap. + Utforska vidare

Tandhålor ger unik ekologisk insikt om levande primater och fossila människor

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