Konkurrens mellan arter spelade en stor roll i uppkomsten och fallet av homininer – och producerade ett "bisarrt" evolutionärt mönster för Homo-härstamningen – enligt en ny studie från University of Cambridge som reviderar start- och slutdatumen för många av våra tidiga förfäder.
Konventionellt hålls klimatet ansvarigt för uppkomsten och utrotningen av homininarter. Hos de flesta ryggradsdjur är konkurrens mellan arter känd för att spela en viktig roll.
Nu visar forskning för första gången att konkurrens var grundläggande för "artbildning" – den hastighet med vilken nya arter uppstår – under fem miljoner år av homininutveckling.
Studien, publicerad i Nature Ecology &Evolution, antyder också att artbildningsmönstret för vår egen härstamning var olik nästan allt annat.
"Vi har ignorerat hur konkurrens mellan arter har format vårt eget evolutionära träd", säger huvudförfattaren Dr. Laura van Holstein, biologisk antropolog vid University of Cambridge från Clare College. "Klimatets effekt på homininarter är bara en del av historien."
Hos andra ryggradsdjur bildas arter för att fylla ekologiska "nischer", säger van Holstein. Ta Darwins finkar:vissa utvecklade stora näbbar för att knäcka nötter, medan andra utvecklade små näbbar för att livnära sig på vissa insekter. När varje resursnisch blir fylld börjar konkurrensen, så inga nya finkar dyker upp och utrotningar tar över.
Van Holstein använde Bayesiansk modellering och fylogenetiska analyser för att visa att, precis som andra ryggradsdjur, bildades de flesta homininarter när konkurrensen om resurser eller utrymme var låg.
"Mönstret som vi ser över många tidiga homininer liknar alla andra däggdjur. Artikelfrekvensen ökar och sedan flatlinje, vid vilken punkt utrotningshastigheten börjar öka. Detta tyder på att konkurrens mellan arter var en viktig evolutionär faktor."
Men när van Holstein analyserade vår egen grupp, Homo, var resultaten "bisarra."
För Homo-härstamningen som ledde till moderna människor, tyder evolutionära mönster på att konkurrens mellan arter faktiskt resulterade i uppkomsten av ännu fler nya arter – en fullständig omvändning av trenden som ses hos nästan alla andra ryggradsdjur.
"Ju fler arter av homo det fanns, desto högre artbildningshastighet. Så när dessa nischer blev fyllda drev något ännu fler arter att växa fram. Detta är nästan oöverträffat inom evolutionär vetenskap."
Den närmaste jämförelsen hon kunde hitta var i skalbaggar som lever på öar, där inneslutna ekosystem kan producera ovanliga evolutionära trender.
"Evolutionsmönstren vi ser över arter av Homo som ledde direkt till moderna människor är närmare de hos öboende skalbaggar än andra primater, eller till och med något annat däggdjur."
Under de senaste decennierna har flera nya homininarter upptäckts, från Australopithecus sediba till Homo floresiensis. Van Holstein skapade en ny databas över "förekomster" i fossilregistret för hominin:varje gång ett exempel på en art hittades och daterades, cirka 385 totalt.
Fossiler kan vara ett opålitligt mått på arternas livstid. "Det tidigaste fossil vi hittar kommer inte att vara de tidigaste medlemmarna av en art", sa van Holstein.
"Hur väl en organism fossiliserar beror på geologi och klimatförhållanden:om det är varmt eller torrt eller fuktigt. Med forskningsinsatser koncentrerade till vissa delar av världen, och vi kan mycket väl ha missat yngre eller äldre fossiler av en art som en resultat."
Van Holstein använde datamodellering för att ta itu med detta problem och räkna in troligt antal av varje art i början och slutet av deras existens, såväl som miljöfaktorer på fossilisering, för att generera nya start- och slutdatum för de flesta kända homininarter (17 i totalt).
Hon fann att vissa arter som tros ha utvecklats genom "anagenes" - när en sakta förvandlas till en annan, men härstamningen inte splittras - faktiskt kan ha "knoppat":när en ny art förgrenar sig från en befintlig. (Till exempel antogs homininarten Australopithecus afarensis ha artat sig via anagenes från Australopithecus anamensis. Den nya datamodelleringen tyder dock på att de överlappade med omkring en halv miljon år.)
Detta innebar att flera fler homininarter än vad som tidigare antagits fanns samexisterande och därför möjligen konkurrerade.
Medan tidiga arter av homininer, som Paranthropus, troligen utvecklades fysiologiskt för att utöka sin nisch – att anpassa tänderna för att till exempel utnyttja nya typer av mat – kan drivkraften bakom det mycket annorlunda mönstret i vårt eget släkte Homo mycket väl ha varit teknologin.
"Adoption av stenredskap eller eld, eller intensiva jakttekniker, är extremt flexibla beteenden. En art som kan utnyttja dem kan snabbt skapa nya nischer och behöver inte överleva stora delar av tiden samtidigt som de utvecklar nya kroppsplaner," sa van Holstein.
Hon hävdar att en förmåga att använda teknik för att generalisera, och snabbt gå bortom ekologiska nischer som tvingar andra arter att konkurrera om livsmiljöer och resurser, kan ligga bakom den exponentiella ökningen av antalet homoarter som upptäckts av den senaste studien.
Men det ledde också till Homo sapiens – de ultimata generalisatorerna. Och konkurrens med en extremt flexibel generalist i nästan varje ekologisk nisch kan vara det som bidrog till utrotningen av alla andra homoarter.
"Dessa resultat visar att, även om det har ignorerats på konventionellt sätt, spelade konkurrens en viktig roll i mänsklig evolution överlag. Kanske mest intressant nog, i vårt eget släkte spelade den en roll som inte liknar den över alla andra ryggradsdjurslinjer som är kända hittills," tillade van Holstein .
Mer information: Mångfaldsberoende artbildning och utrotning hos homininer, Naturekologi och evolution (2024). DOI:10.1038/s41559-024-02390-z
Journalinformation: Naturekologi och evolution
Tillhandahålls av University of Cambridge
