I ett specialnummer av Science har ett internationellt forskarlag för första gången noggrant beskrivit Ardipithecus ramidus, en hominid art som levde för 4,4 miljoner år sedan i det som nu är Etiopien. Forskningen, i form av 11 detaljerade artiklar och mer allmänna sammanfattningar, kommer att publiceras i tidskriftens nummer av den 2 oktober 2009.
Detta forskningspaket erbjuder den första omfattande, fackgranskade beskrivningen av Ardipithecus-fossilerna, som inkluderar ett partiellt skelett av en hona, med smeknamnet ”Ardi”.
Den sista gemensamma förfadern för människor och schimpanser tros ha levt för sex eller fler miljoner år sedan. Även om Ardipithecus inte själv är denna sista gemensamma förfader, delade den sannolikt många av denna förfaders egenskaper. Som jämförelse kan nämnas att Ardipithecus är mer än en miljon år äldre än det partiella kvinnliga skelettet ”Lucy” av Australopithecus afarensis. Fram till upptäckten av de nya ardipithecusresterna innehöll fossilregistret knappt några bevis för andra hominider som var äldre än Australopithecus.
Genom en analys av skalle, tänder, bäcken, händer, fötter och andra ben har forskarna fastställt att Ardipithecus hade en blandning av ”primitiva” egenskaper, som den delade med sina föregångare, primater från den miocena epoken, och ”härledda” egenskaper, som den enbart delar med senare hominider.
På grund av sin ålderdom tar Ardipithecus oss närmare den fortfarande svårfångade sista gemensamma förfadern. Många av dess egenskaper förekommer dock inte hos dagens afrikanska apor. En överraskande slutsats är därför att det är troligt att de afrikanska aporna har utvecklats i stor utsträckning sedan vi delade den sista gemensamma förfadern, vilket alltså gör levande schimpanser och gorillor till dåliga modeller för den sista gemensamma förfadern och för att förstå vår egen utveckling sedan dess.
”I Ardipithecus har vi en ospecialiserad form som inte har utvecklats särskilt långt i riktning mot Australopithecus. Så när man går från topp till tå ser man en mosaikvarelse, som varken är schimpans eller människa. Det är Ardipithecus”, säger Tim White från University of California Berkeley, som är en av huvudförfattarna till forskningen.
”Med ett så komplett skelett, och med så många andra individer av samma art vid samma tidshorisont, kan vi verkligen förstå den här hominidens biologi”, säger Gen Suwa från University of Tokyo, projektpaleoantropolog och också en av huvudförfattarna i Science.
”Dessa artiklar innehåller en enorm mängd data som samlats in och analyserats genom en stor internationell forskningsinsats. De öppnar ett fönster till en period av människans utveckling som vi har vetat lite om, när tidiga hominider etablerade sig i Afrika, strax efter att ha avvikit från den sista förfader som de delade med de afrikanska aporna”, säger Brooks Hanson, biträdande redaktör för fysikaliska vetenskaper, på Science.
”Science är glad över att kunna publicera denna rikedom av ny information, som ger oss viktiga nya insikter om rötterna till hominidernas evolution och om vad som gör människan unik bland primater”, sade Hanson.
Den särskilda samlingen av Science-artiklar inleds med en översiktsartikel som sammanfattar de viktigaste resultaten av denna forskningsinsats. I artikeln presenterar White och hans medförfattare sin upptäckt av över 110 Ardipithecus-exemplar, inklusive ett partiellt skelett med stora delar av skallen, händer, fötter, lemmar och bäcken. Denna individ, ”Ardi”, var en kvinna som vägde cirka 50 kilo och var cirka 120 centimeter lång.
Intill nu har forskarna i allmänhet antagit att schimpanser, gorillor och andra moderna afrikanska apor har behållit många av egenskaperna hos den sista förfader som de delade med människan – med andra ord ansågs denna förmodade förfader vara mycket mer schimpansliknande än människoliknande. Den skulle till exempel ha varit anpassad för att svinga sig och hänga i trädgrenar, och kanske ha gått på knogarna när den stod på marken.
Ardipithecus utmanar dock dessa antaganden. Dessa hominider verkar ha levt i en skogsmiljö, där de klättrade på alla fyra längs trädgrenar – som vissa av de miocena primaterna gjorde – och gick upprätt, på två ben, när de stod på marken. De verkar inte ha gått med knogarna eller tillbringat mycket tid med att svinga sig och hänga i trädgrenar, särskilt inte som schimpanser gör. Sammantaget tyder resultaten på att hominider och afrikanska apor har följt olika utvecklingsvägar, och vi kan inte längre betrakta schimpanser som ”ombud” för vår sista gemensamma förfader.
”Darwin var mycket klok i den här frågan”, sade White.
”Darwin sa att vi måste vara mycket försiktiga. Det enda sättet för oss att verkligen veta hur denna sista gemensamma förfader såg ut är att gå och hitta den. Nåväl, för 4,4 miljoner år sedan hittade vi något som låg ganska nära den. Och precis som Darwin uppskattade har utvecklingen av aplinjerna och den mänskliga linjen pågått oberoende av varandra sedan de delade sig, sedan den sista gemensamma förfadern som vi delade”, säger White.
Detta specialnummer av Science innehåller en översiktsartikel, tre artiklar som beskriver den miljö Ardipithecus levde i, fem som analyserar specifika delar av Ardipithecus anatomi och två som diskuterar vad denna nya vetenskapliga information kan innebära för människans utveckling.
Tillsammans bidrog fyrtiosju olika författare från hela världen till den totala studien av Ardipithecus och dess miljö. Huvudförfattarna är Tim White från University of California, Berkeley, Berhane Asfaw från Rift Valley Research Service i Addis Abeba, Giday WoldeGabriel från Los Alamos National Laboratory, Gen Suwa från University of Tokyo och C. Owen Lovejoy från Kent State University.
”Detta är resultaten av ett uppdrag till vårt djupa afrikanska förflutna”, sade WoldeGabriel, som också är projektets medledare och geolog.
På spåret av våra förfäder
A Q&A med paleoantropologen Leslea Hlusko
Den banbrytande upptäckten av det partiella skelettet av Ardipithecus ramidus, en hominid art som går 4,4 miljoner år tillbaka i tiden, är den senaste i en lång rad bidrag som UC Berkeley-forskare har gjort för att klarlägga människans förfäders träd. Några av världens mest betydelsefulla hominidfossil, däribland Ar. ramidus, har grävts fram i Etiopiens Middle Awash-dal, som är platsen för Middle Awash Research Project, som inrättades 1981 av framlidne J. Desmond Clark, framstående arkeolog och professor emeritus i antropologi vid UC Berkeley. Projektets forskningsområde sträcker sig längs båda sidor av den moderna Awash-floden i Afar-depressionen i Etiopien, norr om staden Gewane.
Med samarbete från den etiopiska regeringen samlar projektet ett internationellt team av paleoantropologer, geologer och arkeologer för att studera människans ursprung och utveckling. För att få veta mer om hur det är att vara en hominidfossiljägare intervjuade Sarah Yang från UC Berkeley Media Relations Leslea Hlusko, biträdande professor i integrativ biologi och biträdande fakultetsmedlem i Human Evolution Research Center vid UC Berkeley. Hlusko är medförfattare till de nya Ar. ramidus-studierna som publiceras i Science den 2 oktober.
Q. Afar-depressionen är en enorm arbetsplats. Hur hittar du fossiler där, och hur skiljer du ben från sten?
A. Första gången man är på utskjutningen som student kan man inte låta bli att oroa sig för att man inte kommer att kunna se fossilerna på marken. Vad du dock snabbt lär dig är att all den utbildning du har fått i osteologi hjälper dig enormt – du letar efter stenar som är formade som fragment av djurskelett. Men sedan inser man också att strukturen på ett fossilt ben skiljer sig ganska mycket från stenar. Att hitta fossiler kan dock vara ganska utmanande, särskilt när de är täckta av matris och delvis begravda. Vissa människor är definitivt bättre på det än andra. Alla som någonsin har arbetat på området står i vördnad för de stora fossilfinnarna.
Q. Det första fossilet från denna hominid, med smeknamnet ”Ardi”, hittades 1992. Varför tog det 17 år innan upptäckten tillkännagavs offentligt?
A. Det här projektet var som ett polaroidfotografi. Upptäckten av platsen var den första klickningen av kameran, och sedan hade vi mycket arbete att göra för att utveckla den slutliga bilden. Med tanke på den enorma mängd data som återfanns från Aramisplatsen där Ardi hittades, togs 47 specialister in för att analysera dessa från alla möjliga vinklar. Dessa många olika forskningsmetoder tar lång tid att genomföra, och sedan var bitarna tvungna att sättas ihop till en sammanhängande bild. Processen liknade väntan på att Polaroid ska utvecklas – varje bit kom i fokus en efter en, vilket i slutändan resulterade i en otrolig ögonblicksbild av Ardis liv och tid.
Q. Jag kan tänka mig att fossilerna är extremt ömtåliga. Hur extraherar du dem ur berget, och hur håller du exemplaren intakta medan du gör det?
A. Vi undersöker först sedimenten för att avgöra om det finns fossiler som eroderar ut eller inte – många av de ben som hittas på ytan i det skedet är ganska tåliga. De har överlevt människan och många år av regn. Detta leder dock ofta till att vi hittar fossiler inbäddade i sedimenten som är extremt ömtåliga och som skulle förstöras när de når ytan. Ardi-skelettet var definitivt ett sådant. Jag var inte på plats de år de grävde ut skelettet, men jag är imponerad av det faktum att teamet kunde återfinna ben som var så ömtåliga att bara att andas på dem skulle orsaka sönderfall. Jag har sett sådana ben i fält, och de utgör en allvarlig utmaning. Man måste först identifiera det som ett ben innan alltför mycket av det exponeras, och sedan omedelbart använda konserveringsmedel för att härda benet och den omgivande matrisen. Sedan gräver man runt benet och ger det ett stort avstånd, så att matrisen som man har härdat fortsätter att hålla ihop allting. Vi använder gipsförband, som den typ av bandage som läkare använde för att sätta fast brutna armar. Dessa bandage lindas runt matrisblocket. När det är fast, tar vi försiktigt bort blocket och packar ihop det för den långa resan tillbaka till Addis Abeba för att placera det i Nationalmuseets samling. I laboratoriets bekväma och kontrollerade miljö avlägsnas matrisen mycket försiktigt, korn för korn, från det fossila benet. Det kräver mycket tålamod och är otroligt tidskrävande. Det finns definitivt en konst i detta också, och professor Tim White är bäst i världen på detta. Det var han som gjorde allt förberedelsearbete för Ardi-skelettet.
Q. Delar av Ardi var krossade och skadade när de hittades. Hur kan man möjligen rekonstruera ett skelett, särskilt skallen, från alla dessa fragment?
A. Tack och lov har den moderna tekniken avsevärt förbättrat våra möjligheter att lösa detta problem. Professor Gen Suwa i Tokyo inrättade ett mikro-CT-laboratorium där de krossade benen skannades. Utifrån dessa skanningar sattes de enskilda benfragmenten digitalt tillbaka i anatomisk position. Arbetet krävde en otrolig noggrannhet i detaljerna och det tog flera år att nå konsensus bland hominidgruppen. (Jag studerade apfossilerna, så jag bevakade denna del av analysen från sidlinjen). Samtidigt med mikro-CT-forskningen arbetade professor White med gipsavgjutningar av det mosade exemplaret och skar gipsbitarna isär för att sedan limma ihop dem igen i anatomisk position. Efter år av detta noggranna arbete jämförde White och Suwa sina två rekonstruktioner och konstaterade att de hade kommit fram till samma konfiguration. Det var ett trevligt sätt att självständigt testa sin förmåga att rekonstruera så skadade fossil.
Q. Hur många personer arbetar på platsen, och varifrån kommer de?
A. Hundratals personer har arbetat vid Aramis under projektets löptid, däribland många lokala afarbor, doktorander och studenter, forskare från många olika länder och etiopiska regeringstjänstemän. Här har det inte bara bedrivits en hel del forskning utan också en hel del utbildning. Jag lärde mig de flesta av mina färdigheter i paleontologi på fältet under de år jag arbetade med Middle Awash-projektet, och nu är jag medledare för ett projekt i Tanzania tillsammans med Jackson Njau, som också är författare till Aramis-tafonomidokumentet och som har arbetat på fältet i Etiopien.
Q. Genomförs dessa utgrävningar året runt, regn eller solsken? Vilka är de största hindren du har stött på i detta arbete?
A. Vi går till fältet under torrperioden för att undvika att behöva korsa floder med strömmande vatten. Men det är en balansakt – att anlända snart efter att regnet har upphört men inte för sent, eftersom det blir mycket, mycket varmt i februari. Fältsäsongerna pågick vanligtvis från oktober till januari varje år. Teamet har tillbringat många judiska och kristna helgdagar i Afar (Afarerna är muslimer). Lyckligtvis älskar alla i projektet ett bra firande, oavsett anledning.
Q. Vilka råd kan du ge till de blivande paleoantropologerna där ute? Vilka är de färdigheter och egenskaper som bäst lämpar sig för den här arbetslinjen?
A. Den forskning som publicerades i Ardipithecus-paketet den här veckan är ett fantastiskt exempel på den moderna paleontologins tvär- och multidisciplinära karaktär. Detta projekt förlitade sig på 47 forskares färdigheter. Ingen enskild person skulle någonsin kunna hoppas kunna bemästra alla dessa forskningsområden på egen hand; vi arbetar i team. Bra paleontologi utförs inte av en ensam paleontolog som gömmer sig på sin vind. Så som nybliven paleontolog är det viktigt att du närmar dig området som ett område där du bygger upp samarbeten på flera olika nivåer: med ett vetenskapligt team, med värdländernas regeringar, lokalbefolkningen osv.
Det sagt bör du också bygga upp din kunskapsbas så att den är så bred som möjligt. Du behöver definitivt en stark förståelse för geologi, anatomi, evolutionsteori och genetik, för att bara nämna några. Och du kommer också att vilja veta hur man kör en pinnväxel, byter däck, använder en spade, duschar med bara en liter vatten – när du kan få tag på det – och naturligtvis hur man identifierar giftiga ormar.