ازدهرت المراعي المشجرة في إفريقيا منذ 21 مليون سنة – بحث جديد يفرض إعادة التفكير في تطور القرود

يرتبط التطور البشري ارتباطًا وثيقًا بالبيئة والمناظر الطبيعية في إفريقيا ، حيث ظهر أسلافنا لأول مرة.

وفقًا للسرد العلمي التقليدي ، كانت إفريقيا ذات يوم عبارة عن غابات شاسعة خضراء تمتد من الساحل إلى الساحل. في هذه الموائل الخصبة ، منذ حوالي 21 مليون سنة ، طور أسلاف القرود والبشر الأوائل أولاً سمات – بما في ذلك الوضع المستقيم – التي ميزتهم عن أبناء عمومتهم من القردة.

ولكن بعد ذلك ، ذهبت القصة ، وبردت المناخات العالمية وجفت ، وبدأت الغابات في الانكماش. قبل حوالي 10 ملايين سنة ، بدأت الأعشاب والشجيرات التي كانت أكثر قدرة على تحمل الظروف الجافة المتزايدة في السيطرة على شرق إفريقيا ، لتحل محل الغابات. غامر أشباه البشر الأوائل ، أسلافنا البعيدين ، بالخروج من بقايا الغابات التي كانت موطنًا للسافانا المغطاة بالعشب. كانت الفكرة أن هذا النظام البيئي الجديد دفع بتغيير جذري في سلالتنا: أصبحنا قدمين.

لوقت طويل ، ربط الباحثون توسع الأراضي العشبية في إفريقيا بتطور العديد من السمات البشرية ، بما في ذلك المشي على قدمين ، واستخدام الأدوات والصيد.

على الرغم من أهمية هذه النظرية ، إلا أن الأدلة المتزايدة من أبحاث علم الأحافير وعلم المناخ القديم تقوضها. في ورقتين حديثتين ، خلص فريقنا متعدد التخصصات من العلماء الكينيين والأوغنديين والأوروبيين والأمريكيين إلى أن الوقت قد حان لتجاهل هذه النسخة من القصة التطورية.

منذ عقد مضى ، بدأنا ما كان ، في ذلك الوقت ، تجربة فريدة في علم الإنسان القديم: انضمت عدة فرق بحثية مستقلة معًا لبناء منظور إقليمي حول تطور وتنويع القردة المبكرة. استند المشروع ، الذي أطلق عليه اسم REACHE ، وهو اختصار للبحث عن Catarrhine في شرق إفريقيا وتطور Hominoid ، إلى فرضية أن الاستنتاجات المستخلصة من الأدلة عبر العديد من المواقع ستكون أقوى من التفسيرات من مواقع الأحافير الفردية. تساءلنا عما إذا كان الباحثون السابقون قد فاتتهم الغابة من أجل الأشجار.

قرد في أوغندا قبل 21 مليون سنة

استنادًا إلى نمط حياة القردة التي تعيش اليوم ، افترض العلماء أن القرود الأولى تطورت في غابات كثيفة ، حيث تتغذى بنجاح على الفاكهة ، وذلك بفضل بعض الابتكارات التشريحية الرئيسية.

القردة لها ظهور مستقرة ومنتصبة. بمجرد أن يصبح الظهر عموديًا ، لم يعد على القرد أن يمشي على قمة الأغصان الصغيرة مثل القرد. بدلاً من ذلك ، يمكنه الاستيلاء على فروع مختلفة بذراعيه وساقيه ، وتوزيع كتلة جسمه عبر دعامات متعددة. يمكن أن تتدلى القردة حتى تحت الأغصان ، مما يجعلها أقل عرضة لفقدان توازنها. وبهذه الطريقة ، يمكنهم الوصول إلى الثمار التي تنمو على حواف تيجان الأشجار التي قد لا تكون متاحة إلا للأنواع الأصغر.

لكن هل كان هذا السيناريو صحيحًا بالنسبة للقردة الأولى؟ أصبح موقع عمره 21 مليون عام في موروتو ، أوغندا ، مكانًا مثاليًا للتحقيق في هذا السؤال. هناك اكتشف فريق ريتش لدينا أسنانًا وبقايا أخرى موروتوبيثكسوهو أقدم قرد وجد العلماء له حفريات من الجمجمة والأسنان وأجزاء أخرى من الهيكل العظمي.

ساعدتنا عظمتان على وجه الخصوص في فهم كيفية تحرك هذا النوع. تم العثور على العمود الفقري السفلي منذ عقود برعاية متحف أوغندا الوطني ، وقد لوحظ بالفعل لمرفقاته العظمية لعضلات الظهر ، مما يشير إلى ذلك موروتوبيثكس كان أسفل ظهره قاسيًا ، وهو جيد لتسلق الأشجار في وضع مستقيم.

أكد اكتشاف خاص بنا سلوك التسلق هذا بطريقة رئيسية. وجدنا في موروتو عظم فخذ قرد متحجر قصير ولكنه قوي وذو عمود سميك للغاية. هذا النوع من العظام هو سمة من سمات القردة الحية ويساعدها على تسلق الأشجار ذات الجذع العمودي صعودًا وهبوطًا.

على الرغم من أن كلا الحفريتين الهيكليتين متسقتان مع فرضية أكل الفاكهة والقرد الذي يعيش في الغابة ، وجدنا شيئًا مذهلاً عندما اكتشفنا جزء الفك السفلي للقرد في نفس طبقة التنقيب. كانت أضراسها مستطيلة ، مع وجود قمم قص متطورة تعمل بين الشرفات. تعتبر هذه النتوءات مثالية لتقطيع الأوراق ولكنها تختلف عن حواف الأسنان المنخفضة والمستديرة والمكسرة لمن يأكلون الفاكهة. إذا تطورت التكيفات الهيكلية للقرد في الغابات للمساعدة في استغلال الفاكهة ، فلماذا يكون للقرد الأقدم الذي يظهر هذه الميزات الحركية أسنانًا مثل أسنان آكل الأوراق؟

أدت هذه التناقضات بين أدلتنا والسرد التقليدي لأصول القرد إلى التشكيك في افتراضات أخرى: موروتوبيثكس تعيش في بيئة حرجية على الإطلاق؟

البيئة في موروتو

لمعرفة موروتوبيثكس الموائل ، درسنا كيمياء التربة الأحفورية – المسماة paleosols – والبقايا المجهرية للنباتات التي تحتوي عليها من أجل إعادة بناء المناخ القديم والغطاء النباتي في Moroto.

تصنف الأشجار ومعظم الشجيرات والأعشاب غير الاستوائية على أنها نباتات C₃ ، بناءً على نوع التمثيل الضوئي الذي تؤديه. تُعرف الأعشاب الاستوائية ، التي تعتمد على نظام التمثيل الضوئي المختلف ، باسم نباتات C₄. الأهم من ذلك ، تختلف نباتات C₃ ونباتات C₄ في نسب نظائر الكربون المختلفة التي تأخذها. وهذا يعني أن نسب نظائر الكربون المحفوظة في paleosols يمكن أن تخبرنا بتكوين الغطاء النباتي القديم.

قمنا بقياس ثلاث علامات مميزة لنظائر الكربون ، كل منها يقدم منظورًا مختلفًا للمجتمع النباتي: الكربون الناتج عن تحلل النباتات وميكروبات التربة ؛ الكربون الناتج عن شمع النبات ؛ وعقيدات كربونات الكالسيوم تتشكل في التربة من خلال التبخر.

على الرغم من أن كل وكيل أعطانا قيمًا مختلفة قليلاً ، إلا أنهما تقاربا في قصة واحدة رائعة. لم يكن موروتو موطنًا غابات مغلقًا ولكنه كان بيئة غابات مفتوحة نسبيًا. ما هو أكثر من ذلك ، وجدنا أدلة على وفرة الكتلة الحيوية النباتية C₄ – الأعشاب الاستوائية.

كان هذا الاكتشاف وحيًا. تفقد أعشاب C₄ كمية أقل من الماء أثناء عملية التمثيل الضوئي مقارنة بأشجار C₃ والشجيرات. اليوم ، تهيمن أعشاب C على النظم البيئية للسافانا الجافة موسمياً التي تغطي أكثر من نصف إفريقيا. لكن العلماء لم يعتقدوا أن مستويات الكتلة الحيوية C₄ التي قمنا بقياسها في Moroto قد تطورت في إفريقيا حتى قبل 10 ملايين سنة. تشير بياناتنا إلى أنها حدثت مرتين في الزمن الماضي ، قبل 21 مليون سنة.

استخدم زملاؤنا كارولين سترومبرغ وأليس نوفيلو وراهاب كينيانجوي خطًا آخر من الأدلة لتأكيد وفرة أعشاب C₄ في موروتو. قاموا بتحليل الحصيات النباتية ، وهي أجسام سيليكا صغيرة تم إنشاؤها بواسطة الخلايا النباتية ، محفوظة في الحبيبات القديمة. دعمت نتائجهم بيئة غابات مفتوحة ومراعي مشجرة لهذا الزمان والمكان.

مجتمعة ، يتناقض هذا الدليل بشكل كبير مع النظرة التقليدية لأصول القردة – أن القردة طورت جذوعًا منتصبة لتصل إلى الفاكهة في مظلات الغابة. بدلاً من، موروتوبيثكس، وهو أقدم قرد معروف بحركة منتصبة ، استهلك الأوراق وسكن في غابة مفتوحة مع مناطق عشبية.

نظرة إقليمية جديدة لموائل القردة المبكرة

من خلال مشروع REACHE ، طبقنا نفس النهج لإعادة بناء الموائل في ثمانية مواقع أحفورية أخرى في كينيا وأوغندا ، تتراوح أعمارها من حوالي 16 مليون إلى 21 مليون سنة. بعد كل ذلك، موروتوبيثكس هو واحد فقط من عدة قرود عاشت خلال هذه الفترة الزمنية.

ولدهشتنا ، اكتشفنا أن الإشارة البيئية التي تم قياسها في موروتو لم تكن فريدة من نوعها. بدلاً من ذلك ، كان جزءًا من نمط أوسع في شرق إفريقيا خلال هذا الوقت.

ساهم وكلاءنا النظائريون في كل موقع أحفوري في اكتشافين مهمين. أولاً ، تراوحت أنواع الغطاء النباتي من غابات المظلات المغلقة إلى الأراضي العشبية المشجرة المفتوحة. وثانيًا ، كان لكل موقع مزيج من نباتات C₃ و C₄ ، مع وجود بعض المواقع التي تحتوي على نسبة عالية من الكتلة الحيوية لعشب C₄. أكد Phytoliths من نفس الحفريات القديمة مرة أخرى أن أعشاب C₄ الوفيرة كانت موجودة في مواقع متعددة.

إن إدراك أن مثل هذه المجموعة المتنوعة من البيئات ، خاصة الموائل المفتوحة التي تحتوي على أعشاب C₄ ، كانت موجودة في فجر القردة ، يفرض إعادة تقييم ليس فقط لتطور القردة ولكن للبشر والثدييات الأفريقية الأخرى. على الرغم من أن بعض الدراسات قد اقترحت أن مثل هذا التنوع في الموائل كان موجودًا في جميع أنحاء إفريقيا ، إلا أن مشروعنا تمكن من تأكيد ذلك ، مرارًا وتكرارًا ، داخل الموائل ذاتها التي احتلتها القردة المبكرة وحيواناتها المعاصرة.

نظرًا لأن توقيت تجميع موائل الأراضي العشبية في إفريقيا يكمن وراء العديد من الفرضيات التطورية ، فإن اكتشافنا أنها كانت موجودة في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعًا يدعو إلى إعادة تقويم هذه الأفكار.

فيما يتعلق بأصول الإنسان ، تضيف دراستنا إلى مجموعة متزايدة من الأدلة على أن اختلافنا عن القرود – في علم التشريح ، والبيئة ، والسلوك – لا يمكن تفسيره ببساطة من خلال ظهور موائل الأراضي العشبية. ومع ذلك ، فإننا نذكر أنفسنا بحذر بأن تطور أشباه البشر قد ظهر على مدى ملايين السنين. يكاد يكون من المؤكد أن الأراضي العشبية الشاسعة المهيبة في إفريقيا لعبت دورًا مهمًا في بعض الخطوات العديدة على طول الطريق لتصبح إنسانًا.