domingo, 21 de abril de 2019

O supermacaco das Américas

Paleontólogos reconstroem o estilo de vida versátil do Cartelles coimbrafilhoi, o maior símio que já habitou o continente
Há mais de 15 mil anos viveu onde hoje é o Brasil um macaco duas vezes maior que o muriqui, o maior macaco vivo no Novo Mundo. A prova da existência desse supermacaco das Américas é um esqueleto fóssil quase completo, descoberto em 1992 em uma caverna no município de Campo Formoso, no interior da Bahia. Descrito pelo paleontólogo Cástor Cartelle, hoje pesquisador da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC-Minas), o fóssil do supermacaco foi analisado em detalhes mais recentemente por Lauren Halenar e Alfred Rosenberger, paleontólogos da Universidade da Cidade de Nova York (CUNY). Lauren e Rosenberger concluíram que a espécie, batizada este ano de Cartelles coimbrafilhoi, explorava o chão da floresta tão bem quanto um chimpanzé. Ao mesmo tempo, apesar do tamanho avantajado, esse macacão podia escalar as árvores e se pendurar em seus galhos com a mesma habilidade, embora um pouco mais lentamente, que as espécies menores de sua família – a dos Atelidae, à qual pertencem o bugio, o macaco-aranha, o macaco-barrigudo e o muriqui. “O Cartelles provavelmente não se movia ou se comportava como nenhuma espécie de macaco do Novo Mundo viva hoje”, diz Lauren.
 
O fóssil do Cartelles coimbrafilhoi, segundo os pesquisadores, é um dos mais importantes para reconstituir a história evolutiva, ainda pouco conhecida, dos macacos dessa região. A classificação desse fóssil em uma nova espécie – na verdade, gênero e espécie – eleva para quatro o número de espécies de macacos que viveram na América do Sul no final do Pleistoceno e hoje estão extintos. A descoberta de novos fósseis, como os encontrados nos últimos anos por Rosenberger e colaboradores em cavernas submersas da República Dominicana, deve ajudar a completar esse quadro, que ainda tem como peça importante o macaco achado em Campo Formoso em 1992.

Naquele ano, explorando um pequeno trecho da Toca da Boa Vista, que tem 110 quilômetros de extensão e é considerada a maior caverna do hemisfério Sul, uma equipe de espeleólogos encontrou um dos esqueletos e avisou ao grupo de Cartelle, que achou dois esqueletos fósseis de macacos bastante completos, com mais de 90% dos ossos preservados. Os animais devem ter vivido em campos e florestas ao redor da caverna em algum momento, entre 360 mil e 15 mil anos atrás, no final do período geológico chamado Pleistoceno. Logo após a morte dos bichos, suas carcaças devem ter sido levadas por fortes enxurradas para o interior da caverna, onde seus ossos foram preservados. “Encontrar um esqueleto quase completo de qualquer táxon [grupo de organismos] é muito raro”, Lauren comenta.

As primeiras descrições desses fósseis foram publicadas em 1996, em dois artigos científicos escritos por Cartelle e pelo paleontólogo norte-americano Walter Hartwig, da Universidade Touro, na Califórnia. O esqueleto detalhado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) não representou grande desafio. Estudos posteriores confirmaram que a espécie, chamada de Caipora bambuiorum, foi uma versão maior do atual macaco-aranha. Embora pesasse cerca de 20 quilos (o dobro de um macaco-aranha), o Caipora devia se mover de maneira muito parecida, sendo capaz de usar tanto braços e pernas quanto sua cauda preênsil para se deslocar com agilidade entre os galhos das árvores.

Mais enigmático era o outro esqueleto, descrito por Hartwig e Cartelle na Nature. Os pesquisadores concluíram que a hipótese mais provável era que se tratava de um segundo fóssil de uma espécie descoberta um século e meio antes em uma caverna no município de Lagoa Santa, Minas Gerais, a mais de 1.200 quilômetros da Toca da Boa Vista. Em Lagoa Santa, o paleontólogo dinamarquês Peter Lund encontrou em 1836 um fragmento de fêmur e um pedaço de osso do braço, que ele identificou como o primeiro fóssil de primata descoberto na história. O Protopithecus brasiliensis é mencionado por Charles Darwin em seu clássico de 1859, Sobre a origem das espécies, e as estimativas mais recentes sugerem que pesava até 24 quilos.
Cartelle conta, no entanto, que sempre desconfiou que era preciso confirmar se os dois fósseis eram mesmo do Protopithecus. Ele e Hartwig haviam comparado o esqueleto da Toca da Boa Vista com fotos dos fragmentos do Protopithecus brasiliensis, guardados no Museu de História Natural da Dinamarca. Os dois pesquisadores haviam notado pequenas diferenças entre os fósseis, mas as interpretaram como variação natural entre indivíduos da mesma espécie. “Pensava comigo que iria um dia à Dinamarca examinar melhor”, conta Cartelle, que ainda não teve a oportunidade de realizar a viagem.
 
O suposto Protopithecus da Toca da Boa Vista apresentava ainda uma combinação muito estranha de características para os pesquisadores. Em seu doutorado concluído em 2005, a bióloga Patrícia Guedes, do Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro, concluiu que a dentição do fóssil, embora um pouco desgastada, reunia características de duas subfamílias dos Atelidae: a dos Alouattinae e a dos Atelinae. Ela observou ainda que a forma do crânio era semelhante à dos outros Alouattinae, subfamília a que pertencem os bugios, enquanto seus dentes pareciam mais com os da subfamília dos Atelinae, a mesma do macaco-aranha, do macaco-barrigudo e do muriqui. Outros estudos, tanto do crânio quanto do resto do corpo, também sugeriam que a espécie misturava características dessas duas subfamílias, separadas há mais de 12,9 milhões de anos.

Para tentar resolver essas contradições, Rosenberger propôs a Lauren, então sua estudante de doutorado, que dedicasse sua tese a esmiuçar completamente os fósseis do P. brasiliensis de Lagoa Santa e da Toca da Boa Vista. Durante algumas semanas em Copenhague e em Belo Horizonte, ela mediu as formas e as dimensões dos ossos fossilizados, para depois comparar com os ossos de centenas de indivíduos de várias espécies de macacos atuais do acervo do Museu Americano de História Natural, em Nova York. O objetivo era determinar onde os fósseis se encaixavam na árvore filogenética dos macacos e deduzir como eles se movimentavam, a partir da forma de seus ossos. “Inferimos a função dos elementos do esqueleto de espécies extintas ao comparar a forma de seus ossos com a dos ossos de espécies vivas”, Lauren explica.

“Lauren notou imediatamente que alguns dos ossos eram bem diferentes anatomicamente”, lembra Rosenberger. Em artigo publicado neste mês no Journal of Human Evolution, ele e Lauren estão propondo que cada um dos fósseis atribuídos ao Protopithecus brasiliensis pertence, na realidade, a uma espécie diferente.

O P. brasiliensis de Lagoa Santa, segundo os pesquisadores, devia ser um atelíneo. Embora seja difícil afirmar qualquer coisa mais detalhada a seu respeito a partir de dois fragmentos de ossos, Lauren supõe que a espécie fosse como um muriqui, mas duas vezes maior. Já o esqueleto da Toca da Boa Vista era da mesma subfamília dos bugios, mas pertencente a um gênero diferente. Sua espécie foi batizada de Cartelles coimbrafilhoi, em homenagem a Cartelle, que há 50 anos estuda os mamíferos do Pleistoceno brasileiro – pelo menos quatro espécies extintas levam seu nome –, e a Adelmar Coimbra-Filho, um dos pioneiros da primatologia brasileira, que atuou para salvar o mico-leão-dourado da extinção.

Lauren estima que o Cartelles coimbrafilhoi pesava entre 25 e 28 quilos, o que faz dele a maior das quatro espécies de grandes macacos que viveram na América pleistocênica. O C. coimbrafilhoi media 1,67 metro do topo da cabeça à ponta da cauda e a base de seu crânio e sua mandíbula lembram as do macaco-barrigudo. Mas o formato geral do crânio se parece com o de um bugio, inclusive com o mesmo grande espaço próximo à garganta, que abriga o aparelho vocal desses macacos capazes de emitir urros audíveis a até 5 quilômetros de distância. Lauren explica, no entanto, que não é possível saber se o C. coimbrafilhoi urrava tão ou mais forte do que os bugios, pois a potência do chamado desses macacos não se relaciona de maneira simples com seu tamanho – ela depende também dos hábitos sociais de cada espécie e do ambiente em que vive.

O restante do esqueleto lembra o de um macaco-aranha, só que mais robusto. O formato de seus ossos sugere uma musculatura bem desenvolvida, adaptada para escalar e se dependurar. Hartwig e Cartelle já haviam proposto que o animal devia se sentir em casa no topo das árvores. Mas, por conta de seu tamanho, alguns pesquisadores descartaram a ideia, sugerindo que a espécie vivesse apenas no chão. De modo geral, apenas as espécies menores costumam ter um estilo de vida arborícola, pois os animais grandes correm mais risco de quebrar um galho e cair. Mas nem sempre é o caso. “O peso da grande maioria dos macacos arborícolas do Velho Mundo está na casa dos 10 quilos”, explica o primatólogo Stephen Ferrari, da Universidade Federal de Sergipe. “Entretanto, o maior primata arborícola, o orangotango, pode chegar aos 100.”

Além de ser bem menor que um orangotango, o Cartelles coimbrafilhoi talvez contasse ainda com a ajuda de sua grossa e longa cauda para se agarrar aos galhos, embora ainda faltem estudos biomecânicos para confirmar se a sua cauda podia ser usada como um quinto membro preênsil, capaz de se pendurar em galhos e sustentar o peso inteiro do animal, como fazem várias espécies vivas da família dos Atelidae.

Em todo caso, os ossos também indicam que a espécie tinha hábitos terrestres bem desenvolvidos. “Parece provável que o comportamento do Cartelles era mais parecido com o dos chimpanzés atuais, que são trepadores habilidosos, mas passam a maior parte de seu tempo no chão”, sugere Ferrari. Patrícia concorda, lembrando que mesmo bugios e muriquis, normalmente arborícolas, às vezes exploram o chão. Recentemente a equipe da primatóloga Karen Strier, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, registrou entre muriquis-do-norte vivendo em uma reserva particular protegida em Minas Gerais o desenvolvimento de hábitos terrestres. Em artigo publicado em 2012 na Plos One, Karen defende que a mudança de comportamento esteja ligada ao aumento da população, que passou de 60 para 300 indivíduos nos últimos 30 anos, e a falta de espaço para tantos macacos na reserva. Segundo a pesquisadora, ao aprender a explorar o chão, os muriquis encontraram mais comida e houve um aumento da taxa de natalidade, embora os animais também tenham se tornado mais vulneráveis ao ataque de predadores.

As quatro espécies extintas de macacos brasileiros Cartelles coimbrafilhoi, Caipora bambuiorum, Protopithecus brasiliensis e Alouatta mauroi– conviveram com a megafauna, mamíferos de grande porte, como as preguiças-gigantes e os tigres-dente-de-sabre, que habitaram as Américas no Pleistoceno e podem ter sido extintos por causa das mudanças climáticas. “Espécies grandes de primatas são muito mais vulneráveis à extinção, não importa a causa”, Lauren explica.

Até o momento, não há como saber se alguma espécie de macaco atual descende da linhagem de algum desses grandalhões. “O trabalho de Lauren e Rosenberger chama atenção por mostrar a carência de dados disponíveis sobre a morfologia pós-craniana de primatas americanos”, comenta Patrícia. “Compreender a variação da morfologia dos platirrinos [grupo que inclui os macacos do Novo Mundo, com narinas distantes e voltadas para os lados] é muito importante para propor hipóteses de relacionamento entre eles e compreender a diversificação desses mamíferos na América do Sul.”

Um fim de ano bom
Equipe achou dois fósseis de primatas às vésperas do ano-novo
Ricardo Zorzetto
O fotógrafo Adriano Gambarini registrou Cartelle (à esq.) e seus dois colaboradores durante coleta de fósseis em 1992 na  Toca da Boa Vista
O fotógrafo Adriano Gambarini registrou Cartelle (à esq.) e seus dois colaboradores durante coleta de fósseis em 1992 na Toca da Boa VistaAdriano Gambarini

O ano de 1992 havia praticamente acabado quando Cástor Cartelle, paleontólogo especialista em preguiças extintas, fez uma das descobertas mais importantes da primatologia brasileira. Era 30 de dezembro e ele e dois colegas haviam caminhado duas horas por um labirinto de túneis, passagens estreitas e abismos para chegar ao salão da Toca da Boa Vista, onde estavam, lado a lado, os fósseis de duas das maiores espécies de macacos que viveram nas Américas no final do Pleistoceno. “Inicialmente pensei que fossem um macho e uma fêmea”, conta Cartelle, que mais tarde saberia que os fósseis pertenciam a espécies distintas, ainda não descritas.

Ele e seus colaboradores Mauro Ferreira e Rodrigo Lopes Ferreira não chegaram lá sozinhos. No dia anterior, quatro ou cinco integrantes do Grupo Bambuí de Pesquisas Espeleológicas, uma equipe grande que durante anos mapeou a Toca da Boa Vista, havia começado a explorar um trecho da caverna chamado “além mundo”, avistado os fósseis e levado uma amostra ao acampamento, uma escola em Laje dos Negros, distrito de Campo Formoso. “Alguém, não lembro quem, trouxe um crânio e nos mostrou”, conta Rodrigo, à época estudante de biologia na UFMG que trabalhava com Cartelle. “Vimos que era de um macaco e pedimos para nos levarem aonde o tinham encontrado.”
Um dos salões da caverna
Um dos salões da cavernaAdriano Gambarini

No dia 30 de dezembro, ao deparar com os fósseis, os pesquisadores se surpreenderam. “Estava um a cinco metros do outro e o estado de conservação era impressionante”, recorda Rodrigo. Por mais de oito horas ele, Cartelle e Mauro esquadrinharam o chão do local coletando tudo o que encontravam do esqueleto dos macacos, depois descritos como Caipora bambuiorum e Protopithecus brasiliensis (este, rebatizado agora de Cartelles coimbrafilhoi), e de um fóssil de preguiça.  Réplicas dos esqueletos estarão expostas no Museu de Ciências Naturais da PUC Minas, que reabre em dezembro, depois de um incêndio no ano passado.

Na época em que viveram os macacos a região de Campo Formoso abrigava uma floresta tropical úmida, resultado do encontro da vegetação do Atlântico com a da Amazônia. Com o fim da última era glacial, o clima da região se tornou semiárido. No dia da coleta, ao calor e à secura da região se somaram as altas temperaturas da caverna. “Passamos um dia na antessala do purgatório”, conta Cartelle, “nunca suei tanto”. Até ele, que não bebe, naquela tarde tomou um ou dois copos de cerveja para comemorar.

Artigo científico
 
HALENAR, L. B. e ROSENBERGER, A. L. A closer look at the “Protopithecus” fossil assemblages: new genus and species from Bahia, Brazil. Journal of Human Evolution. v. 65, n.4, p. 374-90. out. 2013.

Dating of hominin discoveries at Denisova

Denisova Cave sheltered hominins at least 200,000 years ago, and excavations there have illuminated our understanding of early hominins in Asia. New dating analyses now refine this knowledge.

 
Denisova Cave lies in a valley in the Altai Mountains of southern Siberia. Excavations began there 40 years ago, focusing on layers of material from the Middle Palaeolithic period (about 340,000 to 45,000 years ago) and the Initial Upper Palaeolithic (which is defined by the identification of types of stone tool, and often by the presence of items such as ornaments, and which corresponds to 45,000 to 40,000 years ago at this site).

Denisova Cave encontra-se em um vale nas Montanhas Altai do sul da Sibéria. As escavações começaram há 40 anos, concentrando-se em camadas de material do período Paleolítico Médio (cerca de 340.000 a 45.000 anos atrás) e no Paleolítico Superior Inicial (que é definido pela identificação de tipos de ferramenta de pedra e freqüentemente pela presença de itens como ornamentos, e que corresponde a 45.000 a 40.000 anos atrás neste site).

The excavations have provided many key insights into the lives of hominins belonging to branches of the evolutionary tree close to that of our own species, Homo sapiens. Douka et al.1 and Jacobs et al.2 now report their use of the latest dating techniques, which lead to a revised timeline of hominin-associated material in this cave.

Previous excavations had uncovered types of ancient ornamental artefact that are often associated with early H. sapiens, such as bones shaped into pendants (Fig. 1) and decorative items made of mammoth ivory. However, the cave hit the news headlines in 2010 when analysis of ancient DNA3 from a bone in a Middle Palaeolithic layer indicated that the specimen was a previously unknown type of hominin from a branch of the evolutionary tree near H. sapiens. Such hominins were named Denisovans, and, on the basis of DNA analysis4, they are probably a sister taxon of Neanderthals.
Figure 1 | Ancient hominin-made items from the Denisova Cave. Douka et al.1 and Jacobs et al.2 report a revised timeline for the ancient occupation of this site by hominins. Artefacts found there have included rings (a), pendants (b) and a needle (c).Z. Jacobs et al./Nature
Analyses of ancient DNA from the site46 indicated the presence of Neanderthals and Denisovans there during the Middle Palaeolithic. However, no signs of H. sapiens being present during that time have been found. Neanderthals and Denisovans existed there at too early a time for radiocarbon dating of the specimens, which is usually effective only for dates up to about 50,000 years ago. Other dating techniques, such as thermoluminesence and optical stimulated luminescence, have been the main approaches used to date such remains, although each of these methods has its own drawbacks.

Knowing accurate timings of occupation at the cave would help to shed light on the presence and activities of early hominins, and might address whether the different species overlapped there. However, analysing ancient deposits is tricky. Layers can be disturbed by animal burrowing, subsidence or freeze–thawing cycles. Small items, such as fossil bones or stone tools, might be displaced from their original positions and not be the same age as that of the layer of deposits in which they were found (Fig. 2). Douka et al. report their dating of Neanderthal and Denisovan fossils of hominin specimens, as well as artefacts fashioned from bones. Jacobs and colleagues report dating information for the cave sediment deposits, obtained using optically stimulated luminescence, and presenting the most comprehensive dating work yet attempted for the deposits at Denisova Cave.
Researchers at excavation of the Denisova cave
Figure 2 | Researchers document finds in the Initial Upper Palaeolithic layer of the southern chamber of Denisova Cave.Credit: Sergei Zelensky/IAET SB RAS
Jacobs and colleagues present 103 dates for sediment deposits that range from more than 300,000 years ago to 20,000 years ago, and that extend across glacial and interglacial episodes spanning timescale stages termed marine isotope stage 9 (MIS 9) to MIS 2. Deposition of sediments at the site was episodic, with numerous gaps indicating periods when either there was no sedimentation or sediments were removed. There is some evidence of post-depositional disturbance, but the crucial late Middle Palaeolithic and Initial Upper Palaeolithic layers show relatively little sign of disturbance. This is the time frame that might mark the appearance at Denisova of our own species. However, when H. sapiens first appeared at the site is unknown.

The authors analysed the remains of 27 species of large vertebrate, 100 species of small vertebrate (such as mammals and fishes) and 72 species of plant to make a reconstruction of the environment at Denisova. This reveals that the cave surroundings varied from being a broad-leafed forest in the warmest episodes to a tundra–steppe habitat during the coldest times. The authors’ results broadly agree with those from detailed climate reconstructions for the same time frame made at Lake Baikal7,8, located 1,600 kilometres to the east. The one exception is for the climate approximately 150,000 years ago, when pollen from Denisova indicates vegetation characteristic of warm, humid conditions, whereas the Lake Baikal data indicate cold conditions at that time. As Jacobs and colleagues point out, this discrepancy might be because the dates obtained using optical dating techniques have wide margins of uncertainty, and climatic conditions might have been unstable.

Douka and colleagues focused on dating the hominin specimens and material from the Initial Upper Palaeolithic. Their results highlight the current capabilities of ancient-DNA analysis. Ancient DNA can be extracted from cave sediments4, and DNA from both Neanderthals and Denisovans has been detected previously4 at the site. But it is now possible to identify the taxon to which an otherwise unidentifiable bone fragment belongs by analysing a protein called collagen and using a technique known as zooarchaeology by mass spectrometry (ZooMS). The ability to use ZooMS to analyse thousands of bone fragments from cave excavations across Eurasia could enable the distribution of Neanderthals, Denisovans and our species to be mapped at a level of detail that would have seemed like science fiction just a few years ago. A total of 4,527 bone fragments from Denisova have been analysed in this way, with 2,212 of these being reported by Douka and colleagues.

Because of the specimens’ ages, only a fossil named Denisova 14, which Douka and colleagues dated to around 46,300±2,600 years ago, could be analysed by carbon dating. And the authors could not determine the species to which Denisova 14 belonged because insufficient DNA was available. Most of the hominin samples were dated using a method that uses DNA sequences from cellular organelles called mitochrondria, to make comparisons between a sample and reference sequences from other hominins. The authors then generated a relative sequence of the ages of the Denisova fossils. This revealed that a specimen named Denisova 2 (species identified as being Denisovan) is the oldest fossil identified at the site (estimated to be 122,700–194,400 years old). Two Neanderthal fossils, Denisova 5 (90,900–130,000 years old) and Denisova 15 (91,400–130,300 years old), were dated to a similar time interval and are both older than Denisova 11 (79,300–118,100 years old), which is a fossil from an individual that had both Denisovan and Neanderthal individuals as parents9. There are uncertainties over these attempts at dating using genetic analysis, as the authors point out. Nevertheless, this is the first time that we have had this type of information about the pattern of occupation of Denisova Cave by Neanderthals and Denisovans.

Douka and colleagues dated the Denisovan specimens using an approach called Bayesian modelling. Their favoured version of this approach incorporated radiocarbon and optically stimulated luminescence ages, information about the excavated layers, and timing based on genetic data. Their modelled ages of some hominin specimens did not always match the age of the sediments in which the fossils were found. Although the DNA-based estimated ages for Denisova 5 and Denisova 8 are consistent with the optical ages for their associated layers, Denisova 3 and Denisova 4 are older than expected compared with the layers in which they were found, and Denisova 2 and Denisova 11 are younger than expected compared with the layers in which they were found. These discrepancies might indicate uncertainties in the genetically obtained age estimates, or that some fossils were redeposited from their initial site of deposit.

Embora ainda possa haver alguma incerteza sobre as idades detalhadas dos restos mortais - dada a natureza e complexidade dos depósitos e os métodos de datação usados - o quadro geral é agora claro. A deposição de depósitos de sedimentos em Denisova foi episódica, mas se estende de MIS 9 a MIS 2, e o local foi ocupado por Denisovans e por neandertais em períodos frios e quentes de aproximadamente 200.000 a 50.000 anos atrás.

The challenge will now be to identify the hominin(s) associated with the Initial Upper Palaeolithic. The timing of the onset of the Initial Upper Palaeolithic period assemblages at Denisova was estimated by radiocarbon dating by Douka and colleagues — with two bone artefacts dated to 42,660–48,1000 and 41,590–45,700 years old. On the basis of human DNA identified at a site called Ust’-Ishim, it is estimated that H. sapiens reached Siberia at least 46,880 to 43,200 years ago10. This raises the possibility that our species contributed to the deposits in the Initial Upper Palaeolithic at Denisova. Some researchers argue on archaeological grounds11 that the Initial Upper Palaeolithic in the Altai Mountain region was an indigenous development that followed on from that of the preceding local Middle Palaeolithic, whereas others argue that it represents an intrusive development of those arriving from outside the region. One possibility is that the Initial Upper Palaeolithic development at Denisova was made by hybrids of Denisovans and H. sapiens, given the evidence for interbreeding between Neanderthals, Denisovans and H. sapiens in MIS 3 (see go.nature.com/2cenz62). A way of testing these hypotheses would be to find and analyse ancient hominin DNA in the Initial Upper Palaeolithic layers.
There is still much to learn from Denisova. The work by Douka, Jacobs and their respective colleagues creates an important foundation for such efforts by providing a rigorous and compelling timeline for the cave sediments and its contents.
Nature 565, 571-572 (2019)
doi: 10.1038/d41586-019-00264-0

References

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    Derevianko, A. P. Archaeol. Ethnol. Anthropol. Eurasia 501–508 (2005).

Previously unknown human species found in Asia raises questions about early hominin dispersals from Africa

Espécies humanas anteriormente desconhecidas encontradas na Ásia levantam questões sobre as primeiras dispersões de hominídeos da África

Excavations in southeast Asia have unearthed a previously unreported hominin species named Homo luzonensis. The discovery has implications for ideas about early hominin evolution and dispersal from Africa.

 
Homo sapiens is the only living species of a diverse group called hominins (members of the human family tree who are more closely related to each other than they are to chimpanzees and bonobos). Most extinct hominin species are not our direct ancestors, but instead are close relatives with evolutionary histories that took a slightly different path from ours. Writing in Nature, Détroit et al.1 report the remarkable discovery of one such human relative that will no doubt ignite plenty of scientific debate over the coming weeks, months and years.

This newly identified species was found in the Philippines and named Homo luzonensis after Luzon, the island where bones and teeth from individuals of this species were excavated from Callao Cave. Specimens of H. luzonensis were dated to minimum ages of 50,000 and 67,000 years old, which suggests that the species was alive at the same time as several other hominins belonging to the genus Homo, including Homo sapiens, Neanderthals, Denisovans and Homo floresiensis.

Rapidly changing knowledge about hominin evolution in Asia is forcing the re-examination of ideas about early hominin dispersals from Africa to Eurasia. Hominins appear in the fossil record about 6 million to 7 million years ago in Africa, and the earliest hominin fossils in Eurasia are about 1.8 million years old2. Explanations for the earliest hominin dispersals from Africa fall under what is known as the Out of Africa I paradigm3. Modern humans only come into focus in the Out of Africa II paradigm, which refers to the early dispersals of H. sapiens from Africa to Eurasia that first occurred in the past 200,000 years4.

Ever since Homo erectus was discovered in the early 1890s in Indonesia on the island of Java, this species has essentially been the only character of interest in the Out of Africa I dispersal events. The conventional viewpoint is that this intrepid hominin began to stride gallantly towards far-off places around 1.5 million to 2 million years ago (a dispersal that enabled it to ultimately occupy territory across Africa and Eurasia)3. Meanwhile, the other hominin species around at that time stayed in Africa, living on borrowed time and facing imminent extinction. Compared with H. erectus, these species — for example, other early Homo species such as Homo habilis, as well as the australopiths (hominins not in the genus Homo), which include Paranthropus and Australopithecus — had smaller brains and an anatomy that is less similar to that of modern humans. Indeed, as this simplified old story goes, how could such species possibly compete given the anatomical and probable behavioural advantages that H. erectus possessed?

Certain discoveries have challenged these entrenched ideas by raising the possibility that other hominins besides H. erectus dispersed from Africa to Eurasia during the Early Pleistocene (a period that occurred 2.58 million to 0.78 million years ago)5. Stone tools found in China are 2.1 million years old6, but no fossils as old as that have been attributed to H. erectus. It is also under debate whether H. erectus is the ancestor of H. floresiensis7, a species that lived on the Indonesian island of Flores. H. luzonensis provides yet more evidence that hints that H. erectus might not have been the only globe-trotting early hominin.

Détroit and colleagues have assigned seven teeth, two hand bones, three foot bones and one thigh bone to H. luzonensis. These remains, including one bone that was found previously8, came from at least two adults and one child. The teeth include two premolars and three molars from an individual’s upper jaw (Fig. 1). Overall, these teeth and bones have a striking combination of characteristics never before reported together in a hominin species.
Figure 1 | Hominin teeth and toe bones. Détroit et al.1 report the discovery of a previously unknown extinct human species named Homo luzonensis, identified from teeth and bones excavated in the Philippines and dated to at least 50,000 years old. ac, H. luzonensis premolar and molar teeth (b) have a general pattern of a small tooth size and low tooth surface complexity that is typical of premolars and molars from the genus Homo, including the teeth of Homo sapiens (c; a roughly 177,000-year-old specimen from Israel4). This pattern contrasts with the larger and more complex surfaces of premolars and molars of some early hominins that do not belong to the genus Homo, such as Australopithecus afarensis (a; a cast of an approximately 3.4-million-year-old specimen from Ethiopia). The teeth in b are from the right side of the jaw; those in a and c are from the left side but are shown mirrored as from the right side for comparison with b. df, A 3D scan of a toe bone from H. luzonensis (e; bottom and side views shown) is strikingly similar to that of A. afarensis (d; a 3D scan of an approximately 3.2-million-year-old specimen from Ethiopia) in overall shape and curvature, and unlike the straighter and more slender anatomy of H. sapiens toe bones (f; a 3D scan of a specimen from the Philippines from the 1800s). The interesting mix of features observed in H. luzonensis raises key questions about the species’ ancestry and its relationships with other human species. Scale bars represent 1 centimetre.a: Adrienne Witze; b: F. Détroit et al./Nature; c: Israel Hershkovitz; d–f: F. Détroit et al./Nature
When compared with the molars of other hominin species, H. luzonensis molars are astonishingly small, and the simplified surfaces of their crowns and their low number of cusps are features that look similar to the molar crowns and cusps of H. sapiens. Yet the shapes of H. luzonensis teeth share similarities with the teeth of H. erectus from Asia, and the size ratio of H. luzonensis premolars to molars is similar to that of Paranthropus, species of which are known for their massive jaws and teeth. The authors also used 3D imaging to examine the enamel–dentine junction (EDJ), which is an internal region of the tooth where dentine material meets the enamel layer. H. luzonensis premolar EDJs have a form that is distinct from that of hominins other than H. floresiensis. However, depending on the specific H. luzonensis molar that was analysed, the EDJs either look like those of H. erectus from Asia or like those of H. sapiens. This strange juxtaposition of features in a single individual’s jaw is completely unexpected and clouds our ability to reasonably assess, at least for now, the exact evolutionary relationships between H. luzonensis and other hominin species.

Although attempts to extract DNA from H. luzonensis specimens have so far been unsuccessful, the anatomy of the foot and hand bones of H. luzonensis strengthens the case that these remains represent a previously unknown hominin species. A foot bone called the third metatarsal has an anatomy in H. luzonensis that is distinct from that of other hominin species, including H. sapiens8. The authors’ 3D shape analyses of a H. luzonensis toe bone show that its shape is essentially indistinguishable from the toe bones of Australopithecus afarensis and Australopithecus africanus (Fig. 1), despite the separation of these australopiths from H. luzonensis by at least 2 million to 3 million years of evolution. Similar analyses found that a H. luzonensis finger bone most resembles the finger bones of australopiths and species of early Homo. Finally, the H. luzonensis finger and toe bones are curved, which suggests that climbing was an important part of this species’ behavioural repertoire, as was also the case for many species of early hominin9.

The discovery of H. floresiensis raised the question of whether it evolved from a species of early Homo7,10, for which evidence of its existence outside Africa has yet to be documented. Scientists are still struggling to answer this definitively11,12. The question is more pressing with the discovery of H. luzonensis, given the need to explain yet another hominin species that, like H. floresiensis, was around during part of the Late Pleistocene (defined as a period of time 126,000 to 11,700 years ago), had Homo-like teeth but australopith-like hands and feet, and that lived on an island only reachable after a major sea crossing. Perhaps H. floresiensis and H. luzonensis are both descendants of H. erectus populations that evolved separately on their respective islands for hundreds of thousands of years, if not more13,14. However, explaining the many similarities that H. floresiensis and H. luzonensis share with early Homo species and australopiths as independently acquired reversals to a more ancestral-like hominin anatomy, owing to evolution in isolated island settings, seems like a stretch of coincidence too far15.

Given the rich history of the Out of Africa I paradigm, unsurprisingly, H. erectus has been the centre of attention in ideas about early hominin evolution and dispersals in Asia. Nevertheless, it is worth considering how different these ideas might be if, in the 1890s, H. floresiensis or H. luzonensis had been discovered rather than H. erectus. Because H. luzonensis provides the first glimpse of a second hominin species living on a distant island at a time when H. sapiens populations from Africa were beginning to spread across the world, one thing can be said for certain — our picture of hominin evolution in Asia during the Pleistocene just got even messier, more complicated and a whole lot more interesting.

Nature 568, 176-178 (2019)
doi: 10.1038/d41586-019-01019-7

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