I tempi e l'intensità delle stagioni modellano la vita intorno a noi, compreso l'uso degli strumenti da parte degli uccelli, la diversificazione evolutiva delle giraffe e il comportamento dei nostri parenti stretti di primati.

Alcuni scienziati suggeriscono che anche i primi esseri umani e i loro antenati si siano evoluti a causa dei rapidi cambiamenti nel loro ambiente, ma le prove fisiche per testare questa idea sono state sfuggenti, fino ad ora.

Dopo oltre un decennio di lavoro, abbiamo sviluppato un approccio che sfrutta la chimica e la crescita dei denti per estrarre informazioni sui modelli di precipitazioni stagionali dalle mascelle dei primati viventi e fossili.

Condividiamo i nostri risultati in uno studio collaborativo appena pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences .

I denti sono macchine del tempo ambientali

Durante l'infanzia i nostri denti crescono in strati microscopici simili agli anelli di crescita che si trovano negli alberi. I cambiamenti stagionali nel mondo che ci circonda, come siccità e monsoni, influenzano la chimica del nostro corpo. L'evidenza di tali cambiamenti è registrata nei nostri denti.

Questo perché la composizione dell'isotopo dell'ossigeno dell'acqua potabile varia naturalmente con la temperatura e i cicli delle precipitazioni. Durante il clima caldo o secco, le acque superficiali accumulano isotopi di ossigeno più pesanti. Durante i periodi freddi o umidi, gli isotopi più leggeri diventano più comuni.

Queste registrazioni temporali e climatiche rimangono bloccate all'interno dello smalto dei denti fossilizzato, che può mantenere la stabilità chimica per milioni di anni. Ma gli strati di crescita sono generalmente così piccoli che la maggior parte delle tecniche chimiche non è in grado di misurarli.

Per aggirare questo problema, abbiamo collaborato con il geochimico Ian Williams dell'Australian National University, che gestisce le strutture leader a livello mondiale di microsonda ionica ad alta risoluzione sensibile (SHRIMP).

Nel nostro studio, abbiamo raccolto registrazioni dettagliate della formazione dei denti e della chimica dello smalto da fette di oltre due dozzine di denti di primati selvatici dell'Africa equatoriale.

Abbiamo anche analizzato due molari fossili di un'insolita scimmia dal corpo grande chiamata Afropithecus turkanensis che visse in Kenya 17 milioni di anni fa. Diversi gruppi di scimmie hanno abitato l'Africa durante questo periodo, circa 10 milioni di anni prima dell'evoluzione dei nostri primi antenati, gli ominidi.

Immergersi in un antico paesaggio africano

Diversi aspetti della nostra ricerca sono utili per comprendere il legame tra i modelli ambientali e l'evoluzione dei primati.

In primo luogo, osserviamo una relazione diretta tra i modelli storici delle precipitazioni africane e la chimica dei denti dei primati. Questo è il primo test di un'idea molto influente nelle scienze archeologiche e della terra applicata ai primati selvatici:che i denti possono registrare piccoli dettagli del cambiamento ambientale stagionale.

Siamo in grado di documentare le stagioni piovose annuali dell'Africa occidentale e identificare la fine della siccità dell'Africa orientale. In altre parole, possiamo "vedere" le tempeste e le stagioni che si verificano durante i primi anni di vita di un individuo.

E questo porta a un altro aspetto importante. Forniamo il più grande record di misurazioni degli isotopi di ossigeno dei primati raccolte finora, da diversi ambienti africani che potrebbero essere stati simili a quelli degli ominidi ancestrali.

Infine, siamo stati in grado di ricostruire i cicli climatici annuali e semestrali, e le marcate variazioni ambientali, dalle informazioni conservate tra i denti delle due scimmie fossili.

Le nostre osservazioni supportano l'ipotesi che Afropithecus abbia sviluppato alcune caratteristiche per adattarsi a un clima stagionale ea un paesaggio impegnativo. Ad esempio, aveva tratti dentali specializzati per l'alimentazione di oggetti duri, nonché un periodo di crescita molare più lungo rispetto alle scimmie e alle scimmie precedenti, coerentemente con l'idea che consumasse cibi stagionalmente più vari.

Concludiamo il nostro lavoro confrontando i dati dell'Afropithecus con studi precedenti su ominidi fossili e scimmie della stessa regione del Kenya. Il nostro microcampionamento dettagliato mostra quanto sia sensibile la chimica dei denti alle variazioni climatiche su scala fine.

Precedenti studi su più di 100 denti fossili hanno perso la parte più interessante delle composizioni degli isotopi dell'ossigeno nei denti:l'enorme variazione stagionale del paesaggio.

Potenziale di ricerca più vicino a casa

Questo nuovo approccio di ricerca, insieme alle nostre scoperte sulle scimmie fossili e ai dati sui primati moderni, sarà cruciale per gli studi futuri sull'evoluzione degli ominidi, specialmente nel famoso bacino del Turkana in Kenya.

Ad esempio, alcuni ricercatori hanno suggerito che le differenze stagionali nel foraggiamento e nell'uso degli strumenti di pietra hanno aiutato gli ominidi a evolversi e coesistere in Africa. È stato difficile provare o smentire questa idea, in parte perché è stato difficile individuare i processi climatici stagionali dalla documentazione fossile.

Il nostro approccio potrebbe anche essere esteso ai resti di animali dell'Australia rurale per ottenere ulteriori informazioni sulle condizioni climatiche storiche, nonché sui cambiamenti ambientali preistorici che hanno plasmato i paesaggi moderni e unici dell'Australia. + Esplora ulteriormente

Le cavità dentali forniscono una visione ecologica unica dei primati viventi e degli esseri umani fossili

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.