Crânio indescritível de hominina inicial encontrado
Um fóssil hominínico de 3,8 milhões de anos revela como era o crânio
das espécies mais antigas conhecidas do Australopithecus, lançando
dúvidas sobre suposições sobre como esses antigos parentes humanos
evoluíram.
A
evolução humana geralmente captura a imaginação, principalmente porque
alguns de nossos parentes hominíneos extintos são personificados por
fósseis bem preservados com apelidos cativantes. Por exemplo, um esqueleto parcial de Australopithecus afarensis é chamado Lucy, e um crânio de Australopithecus africanus (o crânio sem a mandíbula inferior) é chamado Sra. Ples. No entanto, a espécie mais antiga conhecida que faz parte inequívoca da árvore evolutiva humana 1 , Australopithecus anamensis , se afastou principalmente dos holofotes devido ao seu registro fóssil pequeno e não particularmente fascinante. Até agora, A. anamensis
era conhecido apenas nos ossos parciais da mandíbula superior e
inferior, dentes isolados, uma pequena parte do cérebro e alguns ossos
dos membros. Esses espécimes foram encontrados no Quênia e na Etiópia e têm entre 4,2 e 3,9 milhões de anos 2 . Escrevendo na natureza , Haile-Selassie et al.3 e Sayloret al.4 relatam a descoberta de um crânio de 3,8 milhões de anos na maior parte encontrado na área de Woranso-Mille, na Etiópia. O fóssil é de um adulto, provavelmente do sexo masculino, e foi identificado como A. anamensis principalmente com base nas características de sua mandíbula e dentes caninos. Este crânio parece pronto para se tornar outro ícone célebre da evolução humana. Um crânio completo não é essencial para uma boa compreensão da morfologia de uma espécie extinta. Por exemplo, A. afarensis
já havia sido bem documentado a partir de uma grande coleção de restos
fragmentários quando o primeiro crânio de um adulto dessa espécie foi
encontrado 5 . No entanto, o recém-descoberto crânio de A. anamensis
, chamado ocasionalmente de MRD em homenagem ao seu número de coleção,
MRD-VP-1/1, fornece uma grande quantidade de informações sobre A. anamensis , revelando pela primeira vez como era a face e o rosto inteiro (Figura 1).
Figura 1O crânio das espécies de hominídeosAustralopithecus anamensis.Haile-Selassie et al .3 e Saylor et al .4 relatam a descoberta e a datação de um crânio de 3,8 milhões de anos (cinza) de A. anamensis , encontrado na Etiópia (número da coleção MRD-VP-1/1).As
reconstruções superficiais (amarelas) de fósseis que representam as
únicas partes anteriormente conhecidas da região craniana desta espécie
são sobrepostas ao crânio.Esses fósseis de 4,2 milhões de anos do Quênia 2 são um osso da mandíbula superior (número de coleção KNM-KP29283) e um osso da mandíbula e orelha inferiores (KNM-KP29281).As maçãs do rosto salientes (seta azul) criam uma aparente semelhança facial com uma amostra de 2,5 milhões de anos do hominin Paranthropus aethiopicus8 ;no entanto, os autores propõem que esse recurso tenha evoluído independentemente em Paranthropus e A. anamensis .Tanto os fósseis quenianos quanto etíopes de A. anamensis são caracterizados, entre outras características, por maxilares salientes (seta vermelha) e um pequeno orifício (seta preta).Barra de escala, 1 centímetro.Os fósseis do Quênia são apresentados em 97% do seu tamanho original para corresponder ao tamanho do crânio.
O MRD oferece uma visão sobre a forma dos crânios de hominina em um
estágio inicial da parte melhor compreendida da evolução humana, de
cerca de 4,2 milhões de anos atrás até o presente.
As novas informações ajudarão os cientistas a determinar quais
características do crânio são primitivas (ancestrais) e quais são
derivadas (evoluídas - ou seja, diferentes da característica
correspondente de um ancestral); isso, por sua vez, afetará inferências sobre as relações evolutivas entre espécies. A descoberta também desencadeará uma reavaliação do registro fóssil de hominina esparsa de antes de 4,2 milhões de anos atrás. Se fósseis descobertos anteriormente atribuídos a espécies de Ardipithecus , Orrorin e Sahelanthropus são, de fato, parte da árvore evolutiva humana ou macacos extintos é controverso 1,6 . O MRD fornece informações que avançarão nesse debate. Ao comparar A. anamensis com outras espécies, e incluindo suas novas evidências, os autores geraram árvores genealógicas evolutivas nas quais A. anamensis foi consistentemente colocada como a mais ancestral de todas as espécies de Australopithecus e posteriormente hominídeos.
Esse resultado confirma achados anteriores 6
e reflete o fato de o crânio mostrar características predominantemente
primitivas - incluindo algumas em partes nunca documentadas antes em
fósseis de A. anamensis . O MRD tem uma face distintamente protuberante (Fig. 1) e uma caixa craniana notavelmente longa e estreita. A última característica é notavelmente similar a esse respeito ao crânio de 7 milhões de anos do Sahelanthropus7 , e essas duas espécies tinham um cérebro pequeno. O novo fóssil tem várias características que os autores supõem serem derivadas e não primitivas.
O mais impressionante é a projeção para frente dos ossos da bochecha,
que cria uma aparência facial que lembra as espécies mais jovens de Paranthropus hominin, particularmente o Paranthropus aethiopicus , de 2,5 milhões de anos 8 . Os autores concluem que essa característica facial evoluiu independentemente em A. anamensis e espécies posteriores, mas a semelhança pode inspirar interpretações alternativas. Com base em comparações anteriores nas quais apenas as informações sobre mandíbulas e dentes estavam disponíveis para A. anamensis , foi amplamente aceito que A. anamensis e A. afarensis
faziam parte sucessivamente de uma única linhagem em evolução ao longo
do tempo e estavam representadas no registro fóssil, respectivamente, de
4,2 milhões a 3,9 milhões de anos atrás e de 3,8 a 3,0 milhões de anos
atrás 2,9 . Assim, argumenta-se que A. anamensis e A. afarensis devem ser consideradas uma única espécie evolutiva 9 . O crânio de MRD agora aumenta o número de características de A. anamensis
que podem ser comparadas com as de outras espécies para explorar ainda
mais essa questão, e os autores apresentam evidências que não são
consistentes com as duas espécies que fazem parte de uma única linhagem
em evolução. Primeiro, eles identificam um número de características derivadas em A. anamensis, mas são primitivas em A. afarensis .
Segundo, com a forma da MRD como base, os autores concluem que um osso
frontal de 3,9 milhões de anos (parte da testa) da Etiópia representa A. afarensis em vez de A. anamensis . Essa atribuição, juntamente com a descoberta do crânio MRD de A. anamensis , com 3,8 milhões de anos (evidência de datação relatada por Saylor et al. ), Fornece um prazo revisado indicando que A. anamensis existia de pelo menos 4,2 milhões a 3,8 milhões de anos atrás e A. afarensis
de pelo menos 3,9 milhões a 3,0 milhões de anos atrás - então a
sobreposição temporal entre as duas espécies foi de pelo menos 100.000
anos.
O modelo de uma única linhagem em evolução é certamente desafiado por
essa nova evidência, mas mais aspectos precisarão ser considerados. O osso frontal isolado atribuído a A. afarensis poderia pertencer a Kenyanthropus platyops ou Australopithecus deyiremeda , outras espécies de hominina amplamente contemporâneas da África oriental 10 . Além disso, pouco se sabe sobre a face do A. afarensis2,9 e, em particular, se ele mostrou mais semelhanças com a face do crânio MRD do que com a face do A. afarensis posterior.
Uma das maneiras pelas quais Haile-Selassie e colegas analisam o
espécime fóssil se destaca é no uso de uma ampla reconstrução digital
que corrige distorções na forma do fóssil e estima partes perdidas. Esses métodos digitais estão prontamente disponíveis e oferecem oportunidades únicas para pesquisa.
No entanto, muito mais formas podem ser transformadas e combinadas
dessa maneira do que seria possível com os métodos convencionais, e é
necessário cuidado para gerar apenas as opções mais realistas.
Portanto, é essencial que qualquer reconstrução digital seja realizada
com conhecimento detalhado e em primeira mão do fóssil original,
incluindo como ele é preservado e distorcido. Este ponto é particularmente relevante em relação às maçãs do rosto projetadas para a frente do fóssil recém-descoberto. Após a reconstrução, essa área parece suavizada, com quase nenhum sinal da superfície óssea original. Um aspecto proeminente da DRM onde a reconstrução poderia ser melhorada é a frente da mandíbula superior.
Aqui, o processamento digital resultou em uma ideia menos precisa de
como seria a área subnasal característica, com forte projeção, antes de o
fóssil ser quebrado. MRD é um ótimo complemento para o registro fóssil da evolução humana. Sua descoberta afetará substancialmente nosso pensamento sobre a origem do gênero Australopithecus especificamente, e sobre a árvore genealógica evolutiva dos hominíneos mais amplamente.
Este trabalho demonstra a importância que um único fóssil pode ter na
paleontologia, algo que devemos lembrar quando recebemos olhares
intrigados e suspiros de nossos colegas nas biociências experimentais em
relação à excitação sobre um tamanho de amostra de n = 1. Natureza573 , 200-202 (2019)
doi: 10.1038 / d41586-019-02520-9
Referências
1
Wood, B. & Harrison, T. Nature470 , 347-352 (2011).
Ferramentas de pedra de um sítio arqueológico na China são tão antigas quanto 2,1 milhões de anos.Crédito: Zhu et al./Nature 2018
Os homininos chegaram à Ásia há pelo menos 2,1 milhões de anos, afirmam pesquisadores em um artigo da Nature de 11 de julho.
Ferramentas de pedra encontradas na China central representam as
primeiras evidências conhecidas de humanos ou de seus parentes antigos
vivendo fora da África.
Outros cientistas estão convencidos de que as ferramentas foram feitas
por hominíneos e estão confiantes de que são tão antigas quanto se
afirma.
E, embora os fabricantes de ferramentas sejam desconhecidos, a
descoberta pode forçar os pesquisadores a reconsiderar quais espécies de
hominina saíram da África - e quando. "Este é um novo jogo de bola palaeo", diz William Jungers, paleoantropólogo da Universidade Stony Brook, em Nova York. A maioria dos pesquisadores afirma que os hominídeos - a linha
evolutiva que inclui os humanos - deixaram sua terra natal pela África
há cerca de 1,85 milhão de anos.
Esta é a idade dos mais antigos fósseis hominídeos descobertos além da
África - de Dmanisi, Geórgia, na região do Cáucaso da Eurásia.
Os hominídeos mais antigos remanescentes do leste da Ásia, dois
incisivos do sudoeste da China, têm cerca de 1,7 milhão de anos de idade
(ver 'Traveling Hominins'). Achados arqueológicos feitos entre 2004 e 2017 em um local chamado Shangchen na China central agora desafiam essa ortodoxia.
Estudando e datando uma sequência de antigos solos e depósitos de
poeira soprada pelo vento, uma equipe de geólogos e arqueólogos chineses
e britânicos liderada por Zhaoyu Zhu no Instituto de Geoquímica de
Guangzhou, da Academia Chinesa de Ciências, descobriu dezenas de
ferramentas de pedra relativamente simples. .As ferramentas mais novas têm 1,26 milhão de anos e as mais antigas remontam a 2,12 milhões de anos. As camadas geológicas de 2,12 milhões de anos podem não representar a ocupação hominínea mais antiga da região.
John Kappelman, antropólogo e geólogo da Universidade do Texas em
Austin e um dos árbitros do jornal, ressalta que as camadas mais
profundas - e mais antigas - do local estão atualmente inacessíveis
porque a região é ativamente cultivada 2 . Investigá-los deveria ser uma prioridade, diz ele.
Padrão de polaridade
Os depósitos foram datados usando um método chamado paleomagnetismo,
que usa aletas bem documentadas no campo magnético da Terra para
estabelecer a rocha estabelecida entre esses eventos.
O padrão de inversões geomagnéticas que ocorreram entre 1,26 milhões e
2,12 milhões de anos atrás está registrado nos minerais magnéticos
trancados nos sedimentos de Shangchen.
Jan-Pieter Buylaert, geólogo da Universidade de Aarhus, na Dinamarca,
que trabalhou nos sedimentos desta região da China, considera o namoro
"robusto". Os arqueólogos também estão confiantes de que as ferramentas são genuínas.
O co-líder do estudo Robin Dennell, um arqueólogo da Universidade de
Exeter, no Reino Unido, diz que sua equipe descartou qualquer processo
natural, como a agitação de um rio, que pode fazer com que as rochas
pareçam ferramentas. Nenhum rio antigo é conhecido no local de Shangchen, e as ferramentas propostas são as únicas grandes pedras presentes.
Essa ausência de explicações alternativas para as fraturas vistas nas
pedras é suficiente para convencer Zeljko Rezek, um arqueólogo do
Instituto Max Planck de Antropologia Evolutiva, em Leipzig, Alemanha. "A linha de fundo: eu acho que estas são ferramentas verdadeiramente de pedra", diz ele.
Michael Petraglia, um arqueólogo do Instituto Max Planck para a Ciência
da História da Humanidade em Jena, na Alemanha, e outro dos revisores
do jornal, concorda que as ferramentas são convincentes.
Eles são relativamente simples, mas esta é uma característica comum de
todas as ferramentas de pedra de tão cedo no registro arqueológico, diz
ele. Identidade oculta A identidade de seus criadores, por enquanto, não é clara: nenhum osso hominíneo foi recuperado em Shangchen. "Todos nós gostaríamos de encontrar um hominin - de preferência um com uma ferramenta na mão", diz Dennell.O Homo erectus é uma possibilidade, porque alguns dos primeiros membros desta espécie foram encontrados em Dmanisi. Mas Dennell acha que os fabricantes de ferramentas Shangchen pertenciam a uma espécie anterior no gênero Homo .
Petraglia e Rezek dizem que a idade das ferramentas - para não
mencionar a possibilidade de que os homininos chegaram à China ainda
antes da marca de 2,12 milhões de anos - sugere que o fabricante de
ferramentas era uma espécie como o Homo habilis .
Acredita-se que esse hominídeo de cérebro relativamente pequeno tenha
sido confinado à África entre 2,4 milhões e 1,4 milhão de anos atrás. Jungers mantém aberta a possibilidade de que o fabricante de ferramentas Shangchen fosse uma espécie de Australopithecus , um grupo de hominídeos mais parecidos com macacos, ao qual pertence o icônico fóssil Lucy. Até agora, todos os fósseis de Australopithecus foram descobertos na África.
As novas descobertas indicam que os homininos cobriram grandes
distâncias antes de 2 milhões de anos atrás - Shangchen está a 14.000
quilômetros dos locais mais próximos da África Oriental, onde outros
hominídeos dessa idade foram encontrados.
É possível que os fabricantes de ferramentas Shangchen,
caçadores-coletores, estivessem simplesmente seguindo seus alimentos,
diz Vivek Venkataraman, um ecologista evolucionário da Universidade de
Harvard em Cambridge, Massachusetts.
As descobertas de Shangchen certamente encorajarão outros pesquisadores
a caçar mais sinais de hominídeos vivendo na Eurásia antes de 2 milhões
de anos atrás, diz Kappelman. Algumas dessas alegações de hominídeos euro-asiáticos anteriores foram feitas anteriormente.
Em 2016, por exemplo, pesquisadores apresentaram evidências de
ferramentas de pedra de 2,6 milhões de anos em um local próximo à
fronteira Índia-Paquistão 3 .
Dennell, que trabalhou naquela região, é simpático à idéia de uma
presença precoce de hominídeos lá, mas ele diz que as evidências não são
tão claras quanto as descobertas de sua equipe em Shangchen.
Provar a presença de hominídeos em qualquer sítio arqueológico, explica
ele, exige o estabelecimento de que as ferramentas são reais e que seu
contexto geológico e datação são sólidos. "Isso significa que você tem que beijar uma enorme quantidade de sapos antes de encontrar uma princesa."
Dambricourt Malassé, A. et al.Comptes Rendus Palevol15 , 295-316 (2016).
domingo, 21 de abril de 2019
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. a–c, 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. d–f, 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 Australopithecusafarensis 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.
