Ett gradvis torkande klimat som skiljer sig från varierande våtare episoder kan ha lett till övergången från våra homininfäder till anatomiskt moderna människor, enligt forskning publicerad den 8 oktober i onlineutgåvan av Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) .

Sedan upptäckten av en rik samling av mänskliga fossil samt stenverktyg och andra arkeologiska bevis i östra Afrikas sprickdal, en region som ofta kallas mänsklighetens vagga, forskare har försökt sätta ihop det komplexa pusslet som är historien om vårt mänskliga ursprung, inklusive den historiska miljöns sammanhang.

Studien, baserat på sjöns sedimentkärnor, är den första som ger ett kontinuerligt miljösammanhang för de olika arkeologiska bevis som återhämtats från närliggande orter i riftdalsbassängerna i södra Kenya. Kärnorna togs från Magadisjön som en del av Hominin Sites and Paleolakes Drilling Project, eller HSPDP, som leds av professor Andrew Cohen vid University of Arizona.

Lago Magadi, en grund, periodiskt torr sjö, ligger nära Olorgesailie -bassängen i Kenya, en av de mest produktiva platserna för arkeologiska bevis på mänsklig utveckling i Afrika. Författarna föreslår att de djupgående klimatförändringarna kan ha drivit krafterna bakom homininutveckling, det moderna ursprunget Homo sapiens och början av medelstenåldern.

Även om tidigare hypoteser har relaterat homininutveckling till klimatförändringar, de flesta tidigare studier saknar bevis i regional skala för ett samband mellan miljö och homininutveckling, författarna skriver i tidningen, "Progressiv aridifiering i Östafrika under de senaste halva miljoner åren och konsekvenser för mänsklig utveckling." Enligt studien, en trend mot intensiv aridifiering i området började 575, 000 år sedan. Ändringen, inte tidigare dokumenterat i kontinuerliga kontinentala kärnor från Östafrika, överensstämmer med faunal utrotning och en stor omvandling inom teknik för stenverktyg dokumenterad i Olorgesailie -regionen.

"Mycket bevis för mänsklig utveckling har samlats in från området, men att länka dessa poster till detaljerade miljöregister saknades tills nu, "sa studiens huvudförfattare, Richard Owen, från Hong Kong Baptist University. "Det finns ett stort gap i rekorden mellan de senaste verktygen från tidig stenålder 500, 000 år sedan och utseendet på medelstenåldersverktyg för cirka 320, 000 år sedan. Våra resultat stoppade det gapet med ett kontinuerligt miljörekord. "

En kritisk övergång inträffade någon gång under detta gap, en period under vilken arkeologer har upptäckt bevis på ett steg i tidiga människors förmåga att göra, använda och byta stenverktyg.

Kärnorna från sjön Magadi ger den första detaljerade kopplingen mellan klimatförändringar och händelser som är kända från regionens arkeologiska rekord.

"Vi har vetat ett tag att klimatet då var väldigt varierande, men nyckeln här är att journalerna ligger i närheten av de arkeologiska bevisen för denna övergång, "säger Cohen, en professor vid University of Arizona Department of Geosciences. "De äldre stenverktygen som hittades på Olorgesailie förändrades inte mycket mellan 1,2 miljoner och en halv miljon år sedan. Och plötsligt, efter 500, 000 och före 320, 000 år sedan - vi vet inte exakt när, men under den tidsperioden - det skedde en kritisk övergång inom arkeologi när verktyg blev mer sofistikerade och transporterades över längre sträckor. "

Samtidigt pekar sjökärnsrekorden på att klimatet blir torrare och mer varierande, det finns bevis på andra håll i Afrika om det moderna utseendet Homo sapiens , mycket spekulation om de två är anslutna, Sa Cohen.

"Om utvecklingen av större hjärnor går hand i hand med nya verktygssatser är inte helt klart, "sa han." Men den tidigaste moderna Homo sapiens fossiler från Marocko går tillbaka 325, 000 år, samtidigt ser vi denna övergång av verktyg. Och båda hände ungefär samtidigt som vårt kärnrekord indikerar svår torkning mycket nära de arkeologiska platserna. "

Den djupaste kärnan som borrades vid sjön Magadi nådde 200 meter (650 fot), penetrerar alla sedimentära lager ner till sjöns vulkaniska berggrund. Kärnproven, var och en ca 10 fot lång och 2 1/2 tum i diameter, skärs i hanterbara 5-fots segment, förpackade och flygfraktade till National Lake Core Facility vid University of Minnesota för curation, analys och lagring.

Enligt hypotesen om val av variabilitet, en snabbt föränderlig miljö skapar ett selektivt tryck som tvingar arter att anpassa sig till snabba förändringar, Sa Owen. Under det scenariot, de större hjärnorna hos anatomiskt moderna människor skulle ha gjort det möjligt för våra förfäder att snabbt anpassa sig till en allt mindre förutsägbar värld.

"Nu har vi bevis för att verktygen samtidigt förändrades, däggdjursfaunan förändrades och klimatet blev torrare, "Owen sa." Så du har en rad tillfälligheter som får dig att tänka, 'Det här kan vara verkligt.' Nu kan vi säga när miljön förändrades och sedan jämföra det med de arkeologiska bevisen för regionen. "

Borrning på andra närliggande platser av HSPDP har slutförts när forskare samlar mer av regionens klimatdata för att fortsätta studera vikten av miljövariation under mänsklig utveckling.