In een speciale uitgave van Science heeft een internationaal team van wetenschappers voor het eerst een grondige beschrijving gegeven van Ardipithecus ramidus, een hominide-soort die 4,4 miljoen jaar geleden leefde in wat nu Ethiopië is. Dit onderzoek, in de vorm van 11 gedetailleerde papers en meer algemene samenvattingen, zal verschijnen in het nummer van 2 oktober 2009 van het tijdschrift.
Dit pakket van onderzoek biedt de eerste uitgebreide, peer-reviewed beschrijving van de Ardipithecus fossielen, waaronder een gedeeltelijk skelet van een vrouwtje, bijgenaamd “Ardi.”
De laatste gemeenschappelijke voorouder van mensen en chimpansees leefde vermoedelijk zes of meer miljoen jaar geleden. Hoewel Ardipithecus zelf niet deze laatste gemeenschappelijke voorouder is, heeft hij waarschijnlijk wel veel kenmerken van deze voorouder gedeeld. Ter vergelijking: Ardipithecus is meer dan een miljoen jaar ouder dan het gedeeltelijke skelet van de Australopithecus afarensis. Tot de ontdekking van de nieuwe Ardipithecus-resten bevatte het fossielenbestand nauwelijks bewijzen van andere hominiden ouder dan de Australopithecus.
Door een analyse van de schedel, tanden, bekken, handen, voeten en andere beenderen, hebben de onderzoekers vastgesteld dat Ardipithecus een mix had van “primitieve” eigenschappen, die hij deelde met zijn voorgangers, de primaten van het Mioceen tijdperk, en “afgeleide” eigenschappen, die hij uitsluitend deelt met latere hominiden.
Door zijn ouderdom brengt Ardipithecus ons dichter bij de nog steeds ongrijpbare laatste gemeenschappelijke voorouder. Veel van zijn eigenschappen komen echter niet voor bij de hedendaagse Afrikaanse apen. Een verrassende conclusie is dan ook dat het waarschijnlijk is dat de Afrikaanse apen ver zijn geëvolueerd sinds wij die laatste gemeenschappelijke voorouder deelden, waardoor levende chimpansees en gorilla’s slechte modellen zijn voor de laatste gemeenschappelijke voorouder en voor het begrijpen van onze eigen evolutie sinds die tijd.
“In Ardipithecus hebben we een ongespecialiseerde vorm die niet erg ver geëvolueerd is in de richting van Australopithecus. Dus als je van top tot teen gaat, zie je een mozaïek schepsel, dat noch chimpansee, noch mens is. Het is Ardipithecus,” zei Tim White van de Universiteit van Californië Berkeley, die een van de hoofdauteurs van het onderzoek is.
“Met zo’n compleet skelet, en met zo veel andere individuen van dezelfde soort in dezelfde tijdshorizon, kunnen we echt de biologie van deze hominide begrijpen,” zei Gen Suwa van de Universiteit van Tokio, Project paleoantropoloog en ook een hoofdauteur van Science.
“Deze artikelen bevatten een enorme hoeveelheid gegevens die zijn verzameld en geanalyseerd door een grote internationale onderzoeksinspanning. Ze werpen een venster open op een periode van de menselijke evolutie waar we weinig over weten, toen de vroege hominiden zich in Afrika vestigden, kort nadat ze waren gescheiden van de laatste voorouder die ze deelden met de Afrikaanse apen,” zei Brooks Hanson, adjunct-redacteur, natuurwetenschappen, bij Science.
“Science is verheugd om deze schat aan nieuwe informatie te publiceren, die ons belangrijke nieuwe inzichten geeft in de wortels van de hominide evolutie en in wat de mens uniek maakt onder de primaten,” zei Hanson.
De speciale verzameling van Science-artikelen begint met een overzichtsartikel dat de belangrijkste bevindingen van dit onderzoek samenvat. In dit artikel introduceren White en zijn coauteurs hun ontdekking van meer dan 110 Ardipithecus-specimens, waaronder een gedeeltelijk skelet met een groot deel van de schedel, handen, voeten, ledematen en bekken. Dit individu, “Ardi,” was een vrouwtje dat ongeveer 50 kilogram woog en ongeveer 120 centimeter lang was.
Tot nu toe hebben onderzoekers in het algemeen aangenomen dat chimpansees, gorilla’s en andere moderne Afrikaanse apen veel van de eigenschappen hebben behouden van de laatste voorouder die zij met de mens deelden – met andere woorden, deze veronderstelde voorouder zou veel meer op een chimpansee dan op een mens lijken. Hij zou bijvoorbeeld aangepast zijn om te slingeren en aan boomtakken te hangen, en misschien op zijn knokkels lopen als hij op de grond stond.
Ardipithecus daagt deze veronderstellingen echter uit. Deze hominiden blijken in een bosrijke omgeving te hebben geleefd, waar zij op handen en voeten langs boomtakken klommen – zoals sommige primaten uit het Mioceen deden – en rechtop liepen, op twee poten, terwijl zij op de grond stonden. Zij lijken geen knokkellopers te zijn geweest, of veel tijd te hebben doorgebracht met slingeren en hangen aan boomtakken, zoals chimpansees doen. In het algemeen suggereren de bevindingen dat hominiden en Afrikaanse apen elk verschillende evolutionaire paden hebben gevolgd, en we kunnen chimpansees niet langer beschouwen als “proxies” voor onze laatste gemeenschappelijke voorouder.
“Darwin was zeer wijs in deze zaak,” zei White.
“Darwin zei dat we heel voorzichtig moesten zijn. De enige manier waarop we echt kunnen weten hoe deze laatste gemeenschappelijke voorouder eruit zag, is door hem te gaan zoeken. Wel, 4,4 miljoen jaar geleden vonden we iets dat er vrij dicht bij in de buurt kwam. En net zoals Darwin het waardeerde, is de evolutie van de apen- en de mensenlijn onafhankelijk van elkaar doorgegaan vanaf het moment dat deze lijnen zich splitsten, sinds die laatste gemeenschappelijke voorouder die we deelden,” zei White.
Deze speciale uitgave van Science bevat een overzichtsartikel, drie artikelen die de omgeving beschrijven waarin Ardipithecus leefde, vijf die specifieke delen van Ardipithecus’ anatomie analyseren, en twee die bespreken wat deze nieuwe hoeveelheid wetenschappelijke informatie kan impliceren voor de menselijke evolutie.
In totaal hebben zevenenveertig verschillende auteurs van over de hele wereld bijgedragen aan de totale studie van Ardipithecus en zijn omgeving. De primaire auteurs zijn Tim White van de Universiteit van Californië, Berkeley, Berhane Asfaw van de Rift Valley Research Service in Addis Abeba, Giday WoldeGabriel van het Los Alamos National Laboratory, Gen Suwa van de Universiteit van Tokio, en C. Owen Lovejoy van de Kent State University.
“Dit zijn de resultaten van een missie naar ons diepe Afrikaanse verleden,” zei WoldeGabriel, die ook mede-directeur en geoloog van het project is.
Op het spoor van onze voorouders
A Q&A met paleoantropologe Leslea Hlusko
De baanbrekende ontdekking van het gedeeltelijke skelet van Ardipithecus ramidus, een hominide soort van 4,4 miljoen jaar oud, is de laatste in een lange rij van bijdragen die UC Berkeley-onderzoekers hebben geleverd aan de opheldering van de stamboom van de voorouders van de mens. Enkele van ’s werelds belangrijkste hominide-fossielen, waaronder Ar. ramidus, zijn opgegraven in de Midden-Awash-vallei in Ethiopië, waar het Midden-Awash-onderzoeksproject wordt uitgevoerd, dat in 1981 is opgezet door wijlen J. Desmond Clark, een vooraanstaand archeoloog en emeritus hoogleraar antropologie aan UC Berkeley. Het onderzoeksgebied van het project strekt zich uit langs beide zijden van de moderne Awash-rivier in de Afar-depressie van Ethiopië, ten noorden van de stad Gewane.
Met medewerking van de Ethiopische regering brengt het project een internationaal team van paleoantropologen, geologen en archeologen bijeen om de oorsprong en evolutie van de mens te bestuderen. Om meer te weten te komen over hoe het is om een hominide fossieljager te zijn, interviewde Sarah Yang van UC Berkeley Media Relations Leslea Hlusko, universitair hoofddocent integreerbare biologie en geassocieerd faculteitslid van het Human Evolution Research Center aan UC Berkeley. Hlusko is een co-auteur van de nieuwe Ar. ramidus studies die gepubliceerd worden in het Science nummer van 2 oktober.
Q. De Afar depressie is een immense plek om te werken. Hoe vindt men daar fossielen, en hoe onderscheidt men beenderen van gesteente?
A. De eerste keer dat je als student op de ontsluitingsplaats bent, maak je je zorgen dat je de fossielen op de grond niet kunt zien. Wat je echter al snel leert, is dat alle training die je hebt gehad in osteologie enorm helpt – je zoekt naar rotsen die de vorm hebben van fragmenten van dierlijke skeletten. Maar dan realiseer je je ook dat de textuur van een fossiel bot heel anders is dan die van gesteente. Fossielen vinden kan echter een hele uitdaging zijn, vooral als ze bedekt zijn met matrix en gedeeltelijk begraven zijn. Sommige mensen zijn er beslist beter in dan anderen. Iedereen die ooit in het veld heeft gewerkt, heeft ontzag voor de grote fossielenvinders.
Q. Het eerste fossiel van deze hominide, bijgenaamd “Ardi,” werd in 1992 gevonden. Waarom duurde het 17 jaar voordat de ontdekking publiekelijk bekend werd gemaakt?
A. Dit project was als een Polaroid foto. De ontdekking van de vindplaats was de eerste klik van de camera, en daarna hadden we nog veel werk te doen om het uiteindelijke beeld te ontwikkelen. Gezien de enorme hoeveelheid gegevens die werden teruggevonden op de Aramis-site waar Ardi werd gevonden, werden 47 specialisten ingeschakeld om deze vanuit alle mogelijke hoeken te analyseren. Deze meervoudige onderzoeksbenaderingen nemen veel tijd in beslag, en dan moesten de stukken weer tot één samenhangend beeld worden samengevoegd. Het proces was te vergelijken met het wachten op de ontwikkeling van die Polaroid – elk stukje kwam een voor een in beeld, wat uiteindelijk resulteerde in een ongelooflijke momentopname van Ardi’s leven en tijd.
Q. Ik kan me voorstellen dat de fossielen erg kwetsbaar zijn. Hoe haalt U ze uit het gesteente, en hoe houdt U de specimens intact terwijl U dat doet?
A. We onderzoeken eerst de sedimenten om te bepalen of er al dan niet fossielen uit eroderen – veel van de botten die in dat stadium aan de oppervlakte worden gevonden, zijn behoorlijk sterk. Ze hebben de mens en vele jaren regen overleefd. Dit leidt er echter vaak toe dat wij in de sedimenten fossielen vinden die uiterst fragiel zijn en die zouden worden vernietigd wanneer zij aan de oppervlakte komen. Het Ardi skelet was zeker een van deze. Ik was niet in het veld in de jaren dat het skelet werd opgegraven, maar ik ben onder de indruk van het feit dat het team in staat was botten te bergen die zo fragiel waren dat alleen al ademhalen tot desintegratie zou leiden. Ik heb zulke botten in het veld gezien, en ze vormen een serieuze uitdaging. Je moet het eerst identificeren als een bot voordat er te veel van wordt blootgelegd, en dan onmiddellijk een conserveringsmiddel gebruiken om het bot en de omringende matrix te harden. Dan graaf je om het bot heen, met een ruime marge, zodat de matrix die je hebt verhard, het geheel bijeen blijft houden. We gebruiken gipsverbanden, zoals artsen gebruiken om gebroken armen te verbinden. Dit verband wordt om het matrixblok gewikkeld. Eenmaal uitgehard, verwijderen we het blok voorzichtig en pakken het in voor de lange reis terug naar Addis Abeba om het in de collectie van het Nationaal Museum te plaatsen. In de comfortabele en gecontroleerde omgeving van het lab wordt de matrix heel voorzichtig korrel voor korrel van het fossiele bot verwijderd. Dit vergt veel geduld en is ongelooflijk tijdrovend. Het is zeker ook een kunst, en professor Tim White is hier de beste in. Hij deed al het voorbereidende werk voor het Ardi skelet.
Q. Stukken van Ardi waren verbrijzeld en beschadigd toen ze werden gevonden. Hoe kan men een skelet reconstrueren, vooral de schedel, uit al die fragmenten?
A. Gelukkig heeft de moderne technologie onze mogelijkheden om dit probleem op te lossen aanzienlijk verbeterd. Professor Gen Suwa in Tokyo heeft een micro-CT laboratorium opgezet waar de verbrijzelde botten werden gescand. Aan de hand van deze scans werden de afzonderlijke botfragmenten digitaal in de anatomische positie teruggebracht. Het werk vereiste een verbazingwekkend oog voor detail en het duurde jaren om consensus te bereiken in het hominide team. (Ik heb de apenfossielen bestudeerd, dus ik heb dit deel van de analyse vanaf de zijlijn gevolgd). Gelijktijdig met het micro-CT onderzoek werkte Professor White met gipsen afgietsels van het geplette specimen, waarbij hij de gipsen stukken uit elkaar sneed en ze vervolgens weer in anatomische positie aan elkaar lijmde. Na jaren van dit nauwgezette werk vergeleken White en Suwa hun twee reconstructies en stelden vast dat zij tot dezelfde configuratie waren gekomen. Het was een mooie manier om onafhankelijk hun bekwaamheid te testen om zulke beschadigde fossielen te reconstrueren.
Q. Hoeveel mensen werken er op de vindplaats, en waar komen ze vandaan?
A. Honderden mensen hebben gedurende de looptijd van het project in Aramis gewerkt, waaronder veel lokale Afar, studenten, wetenschappers uit veel verschillende landen en Ethiopische regeringsfunctionarissen. Er is hier niet alleen veel onderzoek gedaan, maar ook veel geleerd. Ik heb de meeste vaardigheden in de paleontologie opgedaan in de jaren dat ik aan het Midden-Awash-project heb gewerkt, en nu leid ik een project in Tanzania samen met Jackson Njau, die ook auteur is van het taphonomie-document over Aramis en die in Ethiopië in het veld heeft gewerkt.
Q. Worden deze opgravingen het hele jaar door uitgevoerd, regen of zonneschijn? Wat zijn de grootste obstakels die u bij dit werk bent tegengekomen?
A. We gaan naar het veld tijdens het droge seizoen, om te vermijden dat we rivieren met stromend water moeten oversteken. Maar het is een evenwichtsoefening – aankomen kort na het einde van de regens, maar niet te laat, want in februari wordt het zeer, zeer heet. De veldseizoenen liepen gewoonlijk van oktober tot januari van elk jaar. Het team heeft veel joodse en christelijke feestdagen in de Afar doorgebracht (de Afars zijn moslim). Gelukkig houdt iedereen op het project van een goed feest, ongeacht de reden.
Q. Welk advies kun je geven aan de aankomende paleoantropologen? Wat zijn de vaardigheden en eigenschappen die het meest geschikt zijn voor dit soort werk?
A. Het onderzoek dat deze week in het Ardipithecus-pakket is gepubliceerd, is een prachtig voorbeeld van de inter- en multidisciplinaire aard van de moderne paleontologie. Dit project berustte op de vaardigheden van 47 wetenschappers. Geen enkel individu kan ooit hopen al deze onderzoeksgebieden zelf te kunnen beheersen; we werken in teams. Goede paleontologie wordt niet gedaan door de eenzame paleontoloog die zich op zijn of haar zolder verstopt. Als beginnend paleontoloog is het dus van cruciaal belang dat je op meerdere niveaus samenwerkt: met een wetenschappelijk team, met de regeringen van de gastlanden, met de plaatselijke bevolking, enz.
Dat gezegd hebbende, moet je ook je kennis zo breed mogelijk maken. U moet zeker een goed begrip hebben van geologie, anatomie, evolutietheorie en genetica, om er maar een paar te noemen. En je zult ook willen weten hoe je een stick-shift bestuurt, een band verwisselt, een schop gebruikt, doucht met slechts 1 liter water – als je het kunt krijgen – en, natuurlijk, giftige slangen herkent.