Information

Hvordan ved vi, at menneskearten opstod i Afrika?

Hvordan ved vi, at menneskearten opstod i Afrika?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Jeg har hørt (fra flere kilder), at den nuværende videnskabelige opfattelse er, at den menneskelige art opstod i Afrika. Hvad er årsagerne til denne udtalelse? Hvis det er muligt, vil simple og ikke-tekniske forklaringer (så vidt muligt) blive værdsat.


Der er to store dele af out of Africa-teorien eller hvilket navn du nu vil kalde det.

Ben den første: fossile beviser. Der er masser af forskellige slags protomenneskelige fossiler. Homo erectus/ergaster findes over hele Europa, Asien og ind i Indonesien fra omkring 1,5 millioner år eller deromkring indtil omkring 70 tusind år siden, hvor de holder op med at dukke op. Indtil for 125 tusind år siden blev anatomisk moderne mennesker kun fundet i Afrika. For omkring 70 tusind år siden begynder de at dukke op i Mellemøsten, og så spredte de sig nogenlunde efter disse stier. Fossiloptegnelsen viser ikke-mennesker eller næsten-mennesker (Homo erectus for det meste) i millioner af år, så dukker mennesker op på et bestemt tidspunkt, og så er der masser af menneskelige fossiler. Dette punkt bliver nyere, efterhånden som du kommer længere fra Østafrika.

Den anden spids: genetisk mangfoldighed. Startende med dette papir (ikke sikker på, om dette er bag en betalingsmur, men detaljerne er alligevel ikke vigtige) blev humant mitokondrie-DNA sammenlignet ved hjælp af restriktionsenzymkortlægning. Denne form for kortlægning er super rå (omtrent analogt med at male keramik til et fint støv og gruppere støvet efter farve), og den oprindelige undersøgelse var ret begrænset af de computere, der var tilgængelige på det tidspunkt. Ikke desto mindre viste de, at den mest genetisk forskellige geografiske gruppe var Afrika, og desuden at to personer uden for Afrika sandsynligvis er tættere beslægtet med hinanden end to personer i Afrika. Den genetiske mangfoldighed falder, jo længere væk fra Østafrika du kommer, hvilket svarer til, hvad du ville forvente, hvis mennesker ikke havde boet der længe. Der har kun været (meget omkring) 60 generationer siden mennesker koloniserede New Zealand. Alle maorier er derfor højst 58. fætre. Alle indfødte australiere er højst fætre fra 1998. Alle afrikanere er højst 8000. fætre.

For nylig har vi lavet ordentlig sekventering på mitokondrielt DNA (faktisk ved, hvad der står der), og det har tilladt meget mere præcis estimering af denne slags ting og estimering af de involverede tidsrammer. De genetiske beviser bakker stort set op om fossiloptegnelsen. (Der er et par interessante eksempler på, at krydsning med neandertalere og måske denisovanere kan påvises, og at moderne menneskers bosættelse i Mellemøsten for omkring 125 tusind år siden mislykkedes. De efterlod ingen efterkommere.)

Sjov sideovervejelse (advarsel, ekstra videnskab, fortsæt med forsigtighed): alle mennesker arver deres mitokondrier fra deres mor, og alle mænd arver deres Y-kromosomer fra deres far. Dette lader os spore matrilineære linjer med en relativt høj grad af nøjagtighed, da mitokondrier formerer sig aseksuelt. For at præcisere: din matrilineære linje er din mor, og hendes mor, og så videre. Din mormor er ikke en del af din matrilineære linje, og det er dine tanter eller søstre heller ikke. Disse linjer er statistisk garanteret til sidst at konvergere på en enkelt kvinde, hvis mitokondrielle efterkommere nu lever i os alle. Årsagerne til dette er komplicerede. Der er faktisk masser af disse kvinder, da hun har arvet sine mitokondrier fra sin mor, ad infinitum (nå, ikke uendeligt. Ad mislykket-endocytose-af-en-alpha-proteobacterium-fører-til-mitokondrier ruller ikke af tungen selvom). Videnskaben har stramme skøn over seneste mitokondriel forfader, eller "Mitokondriel Eva". For at være klar: der var masser af andre kvinder i live på det tidspunkt, og vi arver meget af deres ikke-mitokondrielle DNA. I løbet af årtusinder havde alle de andre kvinder færre døtre, og deres matrilineale linjer døde ud. Hun levede for omkring 200 tusind år siden, plus minus 20 tusind år. Som en matematisk garanti vil vi aldrig finde hendes krop eller have et virkelig stramt skøn over, hvor længe siden hun levede, men hun er genetisk garanteret at eksistere. Det samme princip gælder for patrilineær arv, men estimaterne for den seneste forfader af alle Y-kromosomer er lidt løsere (200-300 tusinde år siden). Se her for en mere detaljeret håndtering af Eve og hvad der foregår der.

I sum: gamle fossiler kun i Afrika, alle uden for Afrika er kun 2800. fætre med hinanden eller mindre, men intra-afrikansk slægtskab er mindre end det halve (mere end dobbelt så langt væk genetisk).


Folk argumenterede tidligere for en multiregional teori, hvor mennesker opstod fra mange forskellige steder på kloden, men er kommet til den konklusion, at mennesker oprindeligt kom fra Afrika. Jeg tror, ​​at deres begrundelse er, at de ældste kranier, der er fundet, udelukkende er fundet i Afrika. Denne artikel udvider mit svar, hvis du er interesseret:

http://news.nationalgeographic.com/news/2007/07/070718-african-origin.html


Vidste du? – Fakta om menneskelig oprindelse

Studiet af menneskelig oprindelse er et af de mest overbevisende områder af videnskabelig opdagelse i dag. Det er et levende felt, der omfatter søgen efter fossiler, opdagelse af de store milepæle i oprindelsen af ​​vores

arter og fremskridt inden for DNA-forskning.

Udstillingen præsenterer det store sweep af menneskelig oprindelse baseret på opdagelser og beviser i kernen af ​​den videnskabelige forskning.

Udstillingens titel, "Hvad betyder det at være menneske?" er et af de mest dybsindige spørgsmål, mennesker har stillet i årtusinder - et spørgsmål, der er baseret på filosofi, religion og kunst og videnskab. Udstillingens mål er at give et solidt grundlag for, at offentligheden kan udforske de videnskabelige bidrag til at besvare dette spørgsmål.

Udstillingen betragter mennesker i den største tidsdybde og på en mere omfattende måde end nogen anden Smithsonian-installation. Det giver adgang til mange af opdagelserne og beviserne for menneskelig oprindelse, der dokumenterer fremkomsten af ​​de kvaliteter, der har defineret alle mennesker og samfund som svar på en foranderlig verden.

Næsten alle de fossiler, arkæologiske rester og genetiske fund, som et naturhistorisk museum kan tilbyde om spørgsmål som: hvordan kom vi hertil, hvordan ligner mennesker, men alligevel adskiller sig fra, andre levende væsener, og hvad vil det sige at være menneske, er blevet fundet i løbet af de sidste 100 år, siden Naturhistorisk Museum åbnede i 1910. Hall of Human Origins fremviser den videnskab, der vil hjælpe besøgende med at besvare disse og andre spørgsmål. Og i løbet af deres rejse gennem tiden præsenterer udstillingen også de besøgende for beviserne bag følgende fakta om vores menneskelige oprindelse:

Vores arter: Homo sapiens

Begyndende for omkring 60.000 år siden, da mange menneskelige befolkninger bevægede sig længere væk fra ækvator, udviklede de variationer i hudfarve, hårtekstur og ansigtstræk. Disse variationer opstod temmelig for nylig, i løbet af blot de sidste par titusinder af år.


Frodige landskaber

Geologiske beviser tyder på, at på dette tidspunkt var den forhistoriske Makgadikgadi-sø, der havde domineret regionen i millioner af år, begyndt at bryde op gennem jordens forskydning. Dette ville have skabt et stort vådområde, ideelt til at opretholde liv.

Men hvis det var så ideelt, hvorfor begyndte vores forfædre at udforske andre steder for mellem 130.000 og 110.000 år siden, først på vej mod nordøst og senere mod sydvest fra forfædrenes hjem?

Klimadata tyder på, at regionen omkring det tidspunkt oplevede en enorm tørke. Det er bemærkelsesværdigt, at for omkring 130.000 år siden steg fugtigheden mod nordøst for hjemlandet, og for 110.000 år siden skete det samme mod sydvest. Vi spekulerer i, at dette skabte passager med frodig vegetation, så vores forfædre kunne forlade hjemlandet, højst sandsynligt efter vildtdyrene, der også var ved at smedet ind i nye områder.

Hvad mere er, tyder vores genetiske data på, at de sydlige migranter fortsatte med at bebo hele Afrikas sydlige kyst med flere underbefolkninger og enorm befolkningstilvækst. Arkæologiske fund fra Blombos-hulerne i Sydafrika har vist, at denne region er rig på beviser for kognitiv menneskelig adfærd så tidligt som for 100.000 år siden. Igen var vi overraskede over, hvor godt vi kunne matche tidslinjedata og krydse forskellige, men komplementære discipliner, som historisk set ikke har fungeret sammen. Dette gjorde det også muligt for os at spekulere yderligere i, om de sydlige migranters succes blev tilskrevet at tilpasse deres færdigheder til overfloden af ​​liv i havene.

Disse tidligste opdagelsesrejsende efterlod sig en befolkning i hjemlandet, en befolkning, der stadig forbliver i forfædrenes lande i dag, efter at have tilpasset sig det meget tørrere landskab. Det har været en fornøjelse at bruge det sidste årti på at engagere sig med de sidste efterkommere af menneskehedens hjemland, herunder Ju/’hoansi-folket i Kalahari i Namibia.

Ju/’hoansierne, som stadig praktiserer deres traditionelle levevis, er begejstrede for vores resultater. De mener, at vores undersøgelse fanger en historie, som de har fortalt i generationer alene fra mund til mund. Dette er ikke kun deres historie, men alle vores.

Vanessa Hayes, professor, Garvan Institute of Medical Research og, Universitetet i Sydney

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.


Menneskelig evolution: den lange, snoede vej til det moderne menneske

Vores arters oprindelse har været en kilde til fascination i årtusinder og er årsag til den enorme række af skabelsesmyter, der er nedtegnet i forskellige kulturer. Linnaeus, den store klassificering af levende ting, gav os vores biologiske navn Homo sapiens (betyder "klog mand") og vores høje afrundede kranier gør os helt sikkert karakteristiske, ligesom vores små pandekamme og hager gør. Men vi er også bemærkelsesværdige for vores sprog, kunst og komplekse teknologi.

Spørgsmålet er: hvor udviklede disse funktioner sig? Hvor kan menneskeheden placere sit hjemland? Med hensyn til vores tidligste forfædre er svaret generelt enige om at være Afrika. Det var her, vores første abe-lignende forfædre begyndte at bygge deres hjem på savannen. Der er dog fortsat en voldsom debat om, hvorvidt det også var vores egen arts ultimative fødested.

For 40 år siden troede ingen på, at moderne mennesker kunne stamme fra Afrika. I nogle tilfælde var denne idé baseret på falmende racistiske dagsordener. For eksempel hævdede den amerikanske antropolog Carleton Coon i 1962, at "Hvis Afrika var menneskehedens vugge, var det kun en ligegyldig børnehave. Europa og Asien var vores vigtigste skoler."

En del af forvirringen skyldtes manglen på veldaterede fossile og arkæologiske beviser. I de mellemliggende år har jeg dog været privilegeret at være involveret i at hjælpe med at akkumulere data – fossile, kronologiske, arkæologiske og genetiske – der viser, at vores art har en nylig afrikansk oprindelse. Men som de seneste beviser viser, var denne oprindelse kompleks og i min nye bog, Oprindelsen af ​​vores arter, Jeg forsøger at gøre det klart, hvad det vil sige at være menneske, og ændre opfattelsen af ​​vores oprindelse.

Jeg var blevet fascineret af gamle mennesker kaldet neandertalere allerede som 10-årig, og i 1971, som 23-årig studerende, forlod jeg London på en fire måneder lang forskningsrejse til museer og institutter i 10 europæiske lande for at indsamle data om formen af ​​kranier fra neandertalerne og deres moderne udseende efterfølgere i Europa, Cro-Magnons. Mit formål var at teste den dengang populære teori, som fastslog, at neandertalere og folk som dem i hver region i den antikke verden var forfædre til mennesker i de samme regioner i dag. Jeg havde kun et beskedent tilskud, og så kørte jeg min gamle bil, sov i den, camperede eller boede på vandrehjem – i Belgien tilbragte jeg endda en nat på et krisecenter for hjemløse. Jeg overlevede grænsekonfrontationer og to røverier, men ved slutningen af ​​min 5.000 kilometer lange tur havde jeg indsamlet et af de største datasæt af neandertaler og tidlige moderne kraniemålinger, der var samlet op til det tidspunkt.

I løbet af de næste tre år tilføjede jeg data om andre gamle og moderne prøver, og resultaterne var klare: Neandertalerne havde udviklet deres egne særlige karakteristika og lignede ikke forfædre for Cro-Magnons eller for nogen moderne mennesker. Spørgsmålet var: hvor havde vores art udviklet sig? I 1974 var jeg ikke i stand til at sige, men at tage en forskerstilling på Naturhistorisk Museum betød, at jeg kunne fortsætte søgen.

Min forskning afslørede imidlertid spor, og i løbet af det næste årti fokuserede mit arbejde – sammen med nogle få andres – Afrika som det mest sandsynlige hjemland for vores art. Vi forblev en isoleret minoritet indtil 1987, hvor papiret "Mitochondrial DNA and Human Evolution", blev udgivet af Rebecca Cann, Mark Stoneking og Allan Wilson. Den satte moderne menneskelig oprindelse på forsiderne af aviser over hele verden for første gang, for den viste, at en lillebitte og ejendommelig del af vores genom, der kun er arvet gennem mødre og døtre, stammer fra en afrikansk forfader for omkring 200.000 år siden. Denne kvinde blev kendt som Mitokondriel Eva. En furore fulgte, da antropologer roede over implikationerne for menneskelig evolution.

Derefter tog "ud af Afrika"-teorien - eller som jeg foretrækker at kalde det "den nyere afrikanske oprindelse"-model for vores oprindelse - for alvor fart. Min version afbildede følgende baggrund. Den gamle art Homo erectus overlevede i Østasien og Indonesien, men udviklede sig til Homo heidelbergensis i Europa og Afrika. (Denne sidste art var blevet navngivet fra et 600.000 år gammelt kæbeben fundet i Tyskland i 1907.) Dengang, for omkring 400.000 år siden, H. heidelbergensis gennemgik en evolutionær splittelse: nord for Middelhavet udviklede det sig til neandertalerne, mens det mod syd, i Afrika, blev os, moderne mennesker. Endelig for omkring 60.000 år siden Homo sapiens begyndte at forlade Afrika og spredte sig for 40.000 år siden med fordelene ved mere komplekse værktøjer og adfærd til Asien og Europa, hvor vi erstattede neandertalerne og alle de andre arkaiske mennesker uden for Afrika. Med andre ord, under vores skind er vi alle afrikanere.

Ikke alle videnskabsmænd var dog enige. En gruppe fortsatte med at støtte ideen om multiregional evolution, en opdateret version af ideer fra 1930'erne. Den forudså dybe parallelle udviklingslinjer i hver beboet region i Afrika, Europa, Asien og Australasien, der strækker sig fra lokale varianter af H. erectus lige igennem til nulevende mennesker i de samme områder i dag. Disse linjer adskilte sig ikke gennem tiden, da de blev limet sammen ved krydsning på tværs af den antikke verden, så moderne træk gradvist kunne udvikle sig, spredes og akkumuleres sammen med langsigtede regionale forskelle i ting som ansigtets form og størrelsen af næse.

En anden model, kendt som assimilationsmodellen, tog de nye fossile og genetiske data om bord og gav Afrika en nøglerolle i udviklingen af ​​moderne funktioner. Imidlertid forudså denne model en meget mere gradvis spredning af disse træk fra Afrika end min. Neandertalere og arkaiske mennesker som dem blev assimileret gennem udbredt krydsning. Således var den evolutionære etablering af moderne funktioner en blandingsproces snarere end en hurtig udskiftning.

Så hvem havde ret? Genetiske data fortsatte med at akkumulere gennem 1990'erne til støtte for den nyere afrikanske oprindelsesmodel, både fra nyere menneskelige befolkninger og neandertalerfossiler. Nylige massive forbedringer i gendannelse og analyse af gammelt DNA har frembragt endnu mere information, nogle af dem meget overraskende. Fossile fragmenter fra Kroatien har frembragt et næsten helt neandertaler-genom, der giver rige data, der lover indsigt i deres biologi - fra øjenfarve og hårtype til kranieform og hjernefunktioner. Disse seneste resultater har stort set bekræftet en adskillelse fra vores slægt for omkring 350.000 år siden. Men da det nye neandertalergenom blev sammenlignet i detaljer med moderne mennesker fra forskellige kontinenter, gav resultaterne et spændende twist til vores evolutionære historie: genomerne fra mennesker fra Europa, Kina og New Guinea lå lidt tættere på neandertalersekvensen end dem fra afrikanere. Så hvis du er europæisk, asiatisk eller New Guinean, kan du have 2,5% af neandertaler-DNA i din genetiske sammensætning.

Den mest sandsynlige forklaring på denne opdagelse er, at forfædrene til nutidens europæere, asiater og New Guineaer blandede sig med neandertalere (eller i det mindste med en befolkning, der havde en komponent af neandertalergener) i Nordafrika, Arabien eller Mellemøsten, da de forlod Afrika for omkring 60.000 år siden. Den gamle menneskelige udvandring kan kun have involveret nogle få tusinde mennesker, så det ville have taget optagelsen af ​​kun nogle få neandertalere i en gruppe af H. sapiens for den genetiske effekt - stærkt forstørret, da moderne mennesketal eksploderede - kunne mærkes titusinder af år senere.

Gennembruddet med at rekonstruere et neandertaler-genom er blevet afspejlet i hele Asien i lige så bemærkelsesværdigt arbejde på den menneskelige gruppe, der er blevet kendt som "denisovanerne". En fossil fingerknogle, omkring 40.000 år gammel, fundet i Denisova-hulen, Sibirien, sammen med en enorm kindtand, kunne ikke tildeles en bestemt menneskeart, selvom den også har fået rekonstrueret meget af sit genom. Dette har afsløret en tidligere ukendt asiatisk udløber af Neanderthal-linjen, men igen med et twist. Disse denisovaner er også relateret til en gruppe af levende mennesker - melaneserne i Sydøstasien (og sandsynligvis også deres australske naboer). Disse grupper bærer også omkring 5% af Denisovan DNA fra en anden krydsningsbegivenhed, der må være sket, da deres forfædre passerede gennem det sydlige Asien for over 40.000 år siden.

Så hvor efterlader denne ekstra kompleksitet og beviser for krydsning med neandertalere og denisovaner min foretrukne model for nylige afrikanske oprindelser? Er det blevet modbevist til fordel for den multiregionale model, som nogle har hævdet? Det tror jeg ikke. Som vi har set, tilbage i 1970, havde ingen videnskabsmænd den opfattelse, at Afrika var det evolutionære hjemsted for moderne mennesker, og regionen blev betragtet som tilbagestående og stort set irrelevant, med den videnskabelige menings pendul kraftigt svingende mod ikke-afrikanske og neandertaler-forfædremodeller. Tyve år senere begyndte pendulet at bevæge sig til fordel for vores afrikanske oprindelse, da fossile beviser begyndte at blive forstærket af de klare signaler fra mitokondrielt DNA. Pendulet svingede endnu længere med voksende fossile, arkæologiske og genetiske data i 1990'erne.

Nu har fremkomsten af ​​enorme mængder af DNA-data, inklusive Neanderthal- og Denisovan-genomerne, stoppet og endda vendt det pendulsving væk fra absolut erstatning. I stedet ser vi på en blandet udskiftnings-hybridisering eller "utæt erstatningsmodel". Denne dynamik er det, der gør at studere menneskelig evolution så fascinerende. Videnskab handler ikke om at have ret eller forkert, men om gradvist at nærme sig sandheden om den naturlige verden.

Det store billede er, at vi stadig overvejende er af nyere afrikansk oprindelse (mere end 90% af vores genetiske herkomst). Men er der en særlig grund til denne observation? Overordnet set involverer Afrikas fremtræden i historien om vores oprindelse ikke en særlig evolutionær vej, men er et spørgsmål om kontinentets konsekvent store beboelige områder, som gav større muligheder for morfologiske og adfærdsmæssige variationer og for at udvikle genetiske og adfærdsmæssige innovationer. og blive bevaret. "Modernitet" var ikke en pakke, der havde oprindelse i én afrikansk tid, sted og befolkning, men var en sammensætning, hvis elementer optrådte på forskellige tidspunkter og steder, og derefter gradvist smeltede sammen til at antage den form, vi genkender i dag.

Mine studier har ført mig til en større anerkendelse i den seneste menneskelige udvikling af demografiens kræfter (behovet for store befolkninger og sociale netværk for at gøre fremskridt), drift og uforudsete begivenheder (tilfældige begivenheder) og kulturel snarere end naturlig udvælgelse, end jeg havde overvejet. Før. Det ser ud til, at kulturelle "fremskridt" var en stop-start-affære for meget af vores udvikling, indtil menneskegrupper var store, havde langlivede individer og brede sociale netværk, alt sammen med til at maksimere chancerne for, at innovationer ville overleve og akkumulere.

Linné sagde om Homo sapiens "Kend dig selv". At kende os selv betyder en erkendelse af, at det at blive moderne er den vej, vi opfatter, når vi ser tilbage på vores egen evolutionære historie. Den historie virker selvfølgelig speciel for os, fordi vi skylder den selve vores eksistens. Disse figurer af menneskelige arter (normalt mænd, som bliver mere og mere hårløse og lyshudede), der modigt marcherer hen over siden, har illustreret vores udvikling i mange populære artikler, men de har fejlagtigt nedfældet den opfattelse, at evolutionen blot var en progression, der førte til os, dens højdepunkt og endelig præstation.

Intet kunne være længere fra sandheden. Der var masser af andre veje, der kunne være gået, mange ville have ført til ingen mennesker overhovedet, andre til udryddelse, og atter andre til en anden version af "modernitet". Vi kan kun bebo én version af det at være menneske – den eneste version, der overlever i dag – men det fascinerende er, at palæoantropologi viser os de andre veje til at blive mennesker, deres succeser og deres endelige død, uanset om det er gennem fiasko eller bare ren og skær uheld.

Nogle gange er forskellen mellem fiasko og succes i evolutionen snæver. Vi er bestemt på en knivsæg nu, da vi konfronterer en overbefolket planet og udsigten til globale klimaændringer i et omfang, som mennesker aldrig har stået over for før. Lad os håbe, at vores art er op til udfordringen.

Professor Chris Stringer er forskningsleder i menneskelig oprindelse ved Natural History Museum, London


Eksperter stiller spørgsmålstegn ved undersøgelse, der hævder at lokalisere fødestedet for alle mennesker

En ny genetisk undersøgelse tyder på, at alle moderne mennesker sporer vores herkomst til et enkelt sted i det sydlige Afrika for 200.000 år siden. Men eksperter siger, at undersøgelsen, som analyserer levende menneskers DNA, ikke er nær omfattende nok til at udpege, hvor vores art er opstået.

"Jeg er overbevist om, at det sydlige Afrika var et vigtigt område for menneskelig evolution," siger befolkningsgenetikeren Aylwyn Scally fra University of Cambridge i Det Forenede Kongerige, som ikke var involveret i arbejdet. Men, siger han, undersøgelser af levende menneskers DNA kan ikke afsløre den præcise placering af vores forfædre. "Det ville være forbløffende, hvis al vores genetiske herkomst på dette tidspunkt opstod i ét lille hjemland."

Moderne mennesker opstod i Afrika for mindst 250.000 til 300.000 år siden, afslører fossiler og DNA. Men videnskabsmænd har ikke været i stand til at udpege et mere specifikt hjemland, fordi det tidligste Homo sapiens fossiler findes over hele Afrika, og gammelt DNA fra afrikanske fossiler er sparsomt og ikke gammelt nok.

I den nye undersøgelse indsamlede forskere blodprøver fra 200 levende mennesker i grupper, hvis DNA er dårligt kendt, herunder fodergængere og jæger-samlere i Namibia og Sydafrika, der taler Khoisan-sprog med klikkonsonanter. Forfatterne analyserede mitokondrielle DNA (mtDNA), en type DNA, der kun er arvet fra mødre, og sammenlignede det med mtDNA i databaser fra mere end 1000 andre afrikanere, hovedsagelig fra det sydlige Afrika. Derefter sorterede forskerne, hvordan alle prøverne var relateret til hinanden på et stamtræ.

Som bekræftelse af tidligere undersøgelser afslører dataene, at en mtDNA-slægt i Khoisan-talerne – L0 – er den ældste kendte mtDNA-linje hos levende mennesker. Arbejdet strammer også oprindelsesdatoen for L0 til omkring 200.000 år siden (med et fejlområde på 165.000 til 240.000 tidligere undersøgelser havde en række fejl fra 150.000 til 250.000), rapporterer holdet i dag i Nature. Fordi denne afstamning i dag kun findes hos mennesker i det sydlige Afrika, levede mennesker med L0-slægten i det sydlige Afrika og dannede forfædrebefolkningen for alle levende mennesker, siger hovedforfatter Vanessa Hayes, en genomiker ved Garvan Institute of Medical Research og Universitetet af Sydney i Australien.

Vanessa Hayes har længe studeret Juǀ'hoansi i Kalahari-ørkenen i Namibia, der taler et Khoisan-kliksprog.

Konkret hævder Hayes og hendes kolleger, at hjemlandet var i det, der nu er Kalahari-regionen i det nordlige Botswana. Selvom Kalahari for det meste er ørken og saltsletter i dag, var det et frodigt vådområde for 200.000 til 130.000 år siden nær, hvad der ville have været den største sø i Afrika, ifølge klimadata og simuleringer i undersøgelsen.

Holdet foreslår, at mennesker med L0 mtDNA trivedes i deres Kalahari-hjemland indtil for omkring 130.000 til 110.000 år siden, hvor klimaændringer åbnede grønne korridorer mod nordøst og sydvest. Nogle individer forlod deres hjemland og udviklede nye mtDNA-linjer, som holdet identificerer.

Men mtDNA alene i levende mennesker er et dårligt værktøj til at spore gammel befolkningshistorie i Afrika, siger evolutionær genetiker Sarah Tishkoff fra University of Pennsylvania. MtDNA sporer kun én genetisk afstamning, der er overført fra mødre til deres børn over tid. Hvis forskerne havde sporet udviklingen af ​​Y-kromosomer arvet fra fædre eller af kernegener arvet fra begge forældre, kunne de have fået mange forskellige svar, tilføjer Scally.

Hayes svarer, at holdet valgte mtDNA, fordi det ikke bliver blandet i den tidlige fosterudvikling, som andre typer DNA gør. Som et resultat kan det bruges til at spore levende menneskers udvikling i en direkte linje til et lille antal kvindelige forfædre, som kun levede i det sydlige Afrika, siger hun. "Det fungerer som en tidskapsel for vores forfædres mødre." De fleste data om Khoisan-talendes Y-kromosomer er forsvundet, da mænd blandes med andre grupper, siger hun.

Kritikere advarer også om, at de kvindelige forfædre til de Khoisan-talende måske ikke har boet det samme sted for 200.000 år siden. De forfædres kvinder med L0-slægten kunne have migreret til det sydlige Afrika fra andre steder eller været en del af en større befolkning, hvis efterkommere uden for det sydlige Afrika uddøde, siger Tishkoff.

Den nederste linje, siger befolkningsgenetikeren Pontus Skoglund fra Francis Crick Institute i London, er, at befolkninger bevæger sig og blander sig så meget gennem årtusinder, at undersøgelse af DNA fra levende mennesker er "meget begrænset, når det kommer til at rekonstruere, hvad der skete med befolkninger på 70.000 til 200.000 år siden." Til det, siger han, har du brug for gammelt DNA. Eller veldaterede fossiler.


5. Homo rudolfensis

I Homo rudolfensis kraniekapaciteten baseret på den nye konstruktion blev rapporteret at være reduceret fra 752 cm³ til ca. 526 cm³. Sammenlignet med andre ældre Homo habilis fossiler, underkæben og kæben af homo rudolfensis ikke passede inden for variationsgrænserne for Homo habilis. Homo rudolfensis udviser mindre prognathisme og en mere rund hjernekasse frem for en bunkende hjernekasse.Selv hvis seksuel dimorfi blev overvejet, ville størrelsesforskellen i underkæben og tænder være for stor i forhold til Homo habilis. En mand Homo rudolfensis har massive tænder i forhold til en kvinde Homo habilis, og det portrætterer en meget større hjernesag.


Tre menneskelignende arter levede side om side i det gamle Afrika

Resultaterne understreger en voksende forståelse af, at den nuværende situation, hvor én menneskeart dominerer kloden, kan være usædvanlig sammenlignet med den evolutionære fortid.

De nye beviser kommer fra bestræbelser på at datere knogler afsløret i et hulekompleks nær Johannesburg.

Det nye værk afslørede også det tidligst kendte eksempel på Homo erectus, en art, der menes at være en direkte forfader til moderne mennesker (Homo sapiens).

De tre grupper af homininer (menneskelignende væsner) tilhørte Australopithecus (gruppen gjort berømt af "Lucy"-fossilet fra Etiopien), Paranthropus og Homo - bedre kendt som mennesker.

Andy Herries, fra LaTrobe University i Melbourne, Australien, og kolleger vurderede rester fundet ved Drimolen Cave Complex ved hjælp af tre forskellige videnskabelige dateringsteknikker: elektronspinresonans, palæomagnetisme og uran-bly-datering.

" Vi samlede alle datoerne fra hver af disse teknikker, og sammen viste de, at vi havde en meget præcis alder. Vi ved nu, at Drimolen Main Quarry og alle fossilerne i det er dateret fra 2,04 til 1,95 millioner år siden," sagde medforfatter Stephanie Baker fra University of Johannesburg.

Drimolen-komplekset har produceret adskillige gamle fossiler gennem årene, inklusive dem af gamle homininer.

Men for et par år siden afslørede forskere to nye kalotter. En af disse tilhørte de relativt primitive arter Paranthropus robustus. Den anden var mere moderne af udseende og blev identificeret som Homo erectus. De navngav H. erectus kalot DNH 134.

Homo erectus er en af ​​vores direkte menneskelige forfædre og kan have været den første tidlige menneskeart, der migrerede ud af Afrika til resten af ​​verden. Ikke alene er dette det tidligste eksempel på arten overalt i verden, men det er det eneste eksemplar, der er kendt fra Sydafrika.

" Indtil dette fund har vi altid antaget Homo erectus stammer fra det østlige Afrika. Men det viser DNH 134 Homo erectus, en af ​​vores direkte forfædre, kommer muligvis fra det sydlige Afrika i stedet,« sagde Stephanie Baker.

" Det ville betyde, at de senere flyttede nordpå ind i Østafrika. Derfra gik de gennem Nordafrika for at befolke resten af ​​verden."

Vi tænkte engang på menneskelig evolution som en lineær progression, hvor moderne mennesker dukkede op i slutningen som højdepunktet af evolutionær udvikling. Men overalt hvor vi ser hen, er det mere og mere tydeligt, at det virkelige billede var meget mere rodet.

Som eksempel kan nævnes, at en anden undersøgelse offentliggjort i denne uge i Nature journal brugte moderne teknikker til at datere et velbevaret kranium fundet i et stenbrud i Kabwe, Zambia, i 1921. Kraniet, som er mere primitivt end moderne menneskers, men mere avanceret end Homo erectus, blev anset for at være omkring 500.000 år gammel baseret på dens anatomi.

Det anses af mange forskere for at tilhøre en art kaldet Homo heidelbergensis - en fælles forfader til moderne mennesker og neandertalere.

Men forskere, der har dateret små prøver af knogler og tænder fra kraniet, såvel som andet materiale forbundet med prøven, har vist, at den er meget yngre - mellem 324.000 og 276.000 år gammel.

Hovedforfatter Prof Chris Stringer, fra Natural History Museum i London, Storbritannien, sagde: "Dette er overraskende ungt, da et fossil på omkring 300.000 år ville forventes at vise mellemliggende træk mellem H. heidelbergensis og H. sapiens. Men Broken Hill viser ingen væsentlige træk ved vores art."

Opdagelsen antyder, at mindst tre forskellige Homo-arter eksisterede sammen på dette tidspunkt i Afrika.

Prof Stringer tilføjede: "Tidligere blev Broken Hill-kraniet set som en del af en gradvis og udbredt evolutionær sekvens i Afrika fra arkaiske mennesker til moderne mennesker. Men nu ser det ud som om den primitive art Homo naledjeg overlevede i det sydlige Afrika, H. heidelbergensis var i det sydlige centrale Afrika, og tidlige former for vores art eksisterede i regioner som Marokko og Etiopien."

I endnu et vigtigt menneskelig udviklingsstudie i denne uge analyserede forskere ældgamle proteiner fra 1,9 millioner år gamle Homo erectus fossiler fundet ved Dmanisi i Georgien og fra en art kendt som Homo forgænger, som menes at have været til stede i Spanien fra 1,2 millioner år siden til 800.000 år siden.

The protein analysis helped establish relationships between the two species and other hominins for which we have DNA data. The use of proteins is helping extend our knowledge of evolutionary relationships beyond the ages at which it becomes difficult to obtain DNA evidence, because of the breakdown of the molecule over time.

The study showed that H. antecessor, whose validity as a separate species has been questioned in the past, is a close sister lineage to modern humans and other recent Homo species, such as Neanderthals and Denisovans.


The first migrations out of Africa

Klik for at forstørre billede Toggle Caption

About 2 million years ago, the first of our ancestors moved northwards from their homelands and out of Africa.

Why did it take so long to leave Africa?

The extensive arid environments of northern Africa and the Middle East were a major barrier blocking movement out of Africa. Before they could spread out of Africa, our ancestors needed to develop physical and mental capabilities that would enable them to survive in these harsh environments where food and fresh water were highly seasonal resources.

Who left Africa first?

Homo ergaster (or African Homo erectus) may have been the first human species to leave Africa. Fossil remains show this species had expanded its range into southern Eurasia by 1.75 million years ago. Their descendents, Asian Homo erectus, then spread eastward and were established in South East Asia by at least 1.6 million years ago.

However, an alternate theory proposes that hominins migrated out of Africa before Homo ergaster evolved, possibly about 2 million years ago, prior to the earliest dates of Homo erectus i Asien. These hominins may have been either australopithicines or, more likely, an unknown species of Homo, similar in appearance to Homo habilis. In this theory, the population found at Dmanisi represent a missing link in the evolution of Homo erectus/Homo ergaster. Perhaps too, the evolution of Homo ergaster occurred outside of Africa and there was considerable gene flow between African and Eurasian populations.

This theory has gained more support in recent years due to DNA research. Evidence from a genetic study indicates an expansion out of Africa about 1.9 million years ago and gene flow occurring between Asian and African populations by 1.5 million years ago. More physical evidence is needed from key areas in Eurasia such as Iran, Afghanistan and Pakistan, but politics is currently making this difficult.

What made it possible to leave Africa?

While there is some debate about whether Homo ergaster was the first of our ancestors to leave Africa, they did possess the physical and cultural attributes that would have aided dispersal through the arid environments of northern Africa and the Middle East. These attributes included:

  • a modern body shape with an efficient striding gait suited to travelling over long distances, although smaller statures are represented in the remains from Dmanisi
  • a sufficiently developed intelligence to cope with unfamiliar environments, although did not require a brain size much bigger than Homo habilis, with an average brain size of 610cc
  • improved technology to aid subsistence (Oldowan-style tools or Mode1 Technology have been found at sites in Dmanisi, Georgia, and northern China, both dating to 1.7 million years old)
  • a diet that included more meat and which increased the food supply options in seasonally arid environments

Who left Africa next?

After the first early dispersals out of Africa, various other groups of early humans spread out of Africa as their populations grew. These dispersals were not regular or constant but instead occurred as waves of dispersal during periods with favourable climatic and environmental conditions.

These waves of dispersal out of Africa included movements eastward across southern Asia more than one million years ago and movements into western Europe within the last 900,000 years. Movements back into Africa also occurred.

Modern human migrations

More recently, modern humans began their dispersal out of Africa. This dispersal appears to have taken two forms - irregular occupation of the Levant and nearby sites by small populations and then migration on a mass scale.

Den ældste kendte Homo sapiens fossils outside of Africa come from caves in Israel - Misliya (about 180,000 years old), Skhul (about 90,000 years old) and Qafzeh (about 120,000 years old). These probably represent populations that intermittently occupied the region and it is unlikely that there was direct evolutionary continuity between the Misliya and later Skhul/Qafzeh peoples. Genetic studies also support the idea of earlier dispersals of modern humans out of Africa starting from about 220,000 years ago.

There is also evidence in the form of stone tools that indicate the possibility that earlier dispersals reached beyond the Levant. Stone tools have been found in India dating to about 74,000 years old, in Yemen dating to between 70,000 and 80,000 years old, and in the United Arab Emirates dating to about 80,000 years old. Some of these tools resemble African Middle Stone Age technology, others are more like those used by Neanderthals in Europe and Homo sapiens and Neanderthals in the Levant. No human remains were found with the tools, but as Neanderthals have not been found in these regions, it is assumed the makers were modern humans.

Most experts conclude, from genetic and material evidence, that migration on a mass scale only occurred within the last 60,000 years or so.

By 100,000 years ago, humans had dispersed and diversified into at least four species. Our own species, Homo sapiens, lived in Africa and the Middle East, Homo neanderthalensis lived in Europe, and Homo floresiensis in southern Asia. DNA from human remains in Denisova cave, Russia, indicates a fourth species was also still extant when Homo sapiens was migrating through southern Asia about 60,000 years ago. Modern Melanesians have about 4% of this DNA. The species is unknown, but may be late surviving Homo heidelbergensis or a yet-to-be-discovered species. This diversity disappeared about 28,000 years ago, however, and only one human species now survives.


Earliest Evidence Of Modern Humans Detected

Evidence of early humans living on the coast in South Africa, harvesting food from the sea, employing complex bladelet tools and using red pigments in symbolic behavior 164,000 years ago, far earlier than previously documented, is being reported in the journal Nature.

The international team of researchers reporting the findings include Curtis Marean, a paleoanthropologist with the Institute of Human Origins at Arizona State University and three graduate students in the School of Human Evolution and Social Change.

"Our findings show that at 164,000 years ago in coastal South Africa humans expanded their diet to include shellfish and other marine resources, perhaps as a response to harsh environmental conditions," notes Marean, a professor in ASU's School of Human Evolution and Social Change. "This is the earliest dated observation of this behavior."

Further, the researchers report that co-occurring with this diet expansion is a very early use of pigment, likely for symbolic behavior, as well as the use of bladelet stone tool technology, previously dating to 70,000 years ago.

These new findings not only move back the timeline for the evolution of modern humans, they show that lifestyles focused on coastal habitats and resources may have been crucial to the evolution and survival of these early humans.

Searching for beginnings

After decades of debate, paleoanthropologists now agree the genetic and fossil evidence suggests that the modern human species -- Homo sapiens -- evolved in Africa between 100,000 and 200,000 years ago.

Yet, archaeological sites during that time period are rare in Africa. And, given the enormous expanse of the continent, where in Africa did this crucial step to modern humans occur?

"Archaeologists have had a hard time finding material residues of these earliest modern humans," Marean says. "The world was in a glacial stage 125,000 to 195,000 years ago, and much of Africa was dry to mostly desert in many areas food would have been difficult to acquire. The paleoenvironmental data indicate there are only five or six places in all of Africa where humans could have survived these harsh conditions."

In seeking the "perfect site" to explore, Marean analyzed ocean currents, climate data, geological formations and other data to pin down a location where he felt sure to find one of these progenitor populations: the Cape of South Africa at Pinnacle Point.

"It was important that we knew exactly where to look and what we were looking for," says Marean. This type of research is expensive and funding is competitive. Marean and the team of scientists who set out to Pinnacle Point to search for this elusive population, did so with the help of a $2.5 million grant from the National Science Foundation's Human Origins: Moving in New Directions (HOMINID) program.

Their findings are reported in the Nature paper "Early human use of marine resources and pigment in South Africa during the Middle Pleistocene." In addition to Marean, authors on the paper include three graduate students in ASU's School of Human Evolution and Social Change: Erin Thompson, Hope Williams and Jocelyn Bernatchez. Other authors are Miryam Bar-Matthews of the Geological Survey of Israel, Erich Fisher of the University of Florida, Paul Goldberg of Boston University, Andy I.R. Herries of the University of New South Wales (Australia), Zenobia Jacobs of the University of Wollongong (Australia), Antonieta Jerardino of the University of Cape Town (South Africa), Panagiotis Karkanas of Greece's Ministry of Culture, Tom Minichillo of the University of Washington, Ian Watts from London and excavation co-director Peter J. Nilssen of the Iziko South African Museum.

The Middle Stone Age, dated between 35,000 and 300,000 years ago, is the technological stage when anatomically modern humans emerged in Africa, along with modern cognitive behavior, says Marean. When, however, within that stage modern human behavior arose is currently debated, he adds.

"This time is beyond the range of radiocarbon dating, yet the dates on the finds published here are more secure than is typical due to the use of two advanced and independent techniques," Marean says.

Uranium series dates were attained by Bar-Matthews on speleothem (the material of stalagmites), and optically stimulated luminescence dates were developed by Jacobs. According to Marean, the latter technique dates the last time that individual grains of sand were exposed to light, and thousands of grains were measured.

Migrating along the coast

"Generally speaking, coastal areas were of no use to early humans -- unless they knew how to use the sea as a food source" says Marean. "For millions of years, our earliest hunter-gatherer relatives only ate terrestrial plants and animals. Shellfish was one of the last additions to the human diet before domesticated plants and animals were introduced."

Before, the earliest evidence for human use of marine resources and coastal habitats was dated about 125,000 years ago. "Our research shows that humans started doing this at least 40,000 years earlier. This could have very well been a response to the extreme environmental conditions they were experiencing," he says.

"We also found what archaeologists call bladelets -- little blades less than 10 millimeters in width, about the size of your little finger," Marean says. "These could be attached to the end of a stick to form a point for a spear, or lined up like barbs on a dart -- which shows they were already using complex compound tools. And, we found evidence that they were using pigments, especially red ochre, in ways that we believe were symbolic," he describes.

Archaeologists view symbolic behavior as one of the clues that modern language may have been present. The earliest bladelet technology was previously dated to 70,000 years ago, near the end of the Middle Stone Age, and the modified pigments are the earliest securely dated and published evidence for pigment use.

"Coastlines generally make great migration routes," Marean says. "Knowing how to exploit the sea for food meant these early humans could now use coastlines as productive home ranges and move long distances."

Results reporting early use of coastlines are especially significant to scientists interested in the migration of humans out of Africa. Physical evidence that this coastal population was practicing modern human behavior is particularly important to geneticists and physical anthropologists seeking to identify the progenitor population for modern humans.

"This evidence shows that Africa, and particularly southern Africa, was precocious in the development of modern human biology and behavior. We believe that on the far southern shore of Africa there was a small population of modern humans who struggled through this glacial period using shellfish and advanced technologies, and symbolism was important to their social relations. It is possible that this population could be the progenitor population for all modern humans," Marean says.

The research is detailed in the October 18 issue of Nature.

Historiens kilde:

Materialer leveret af Arizona State University. Bemærk: Indholdet kan redigeres for stil og længde.


Evolution: A Game of Chance | Observationer

One of the toughest concepts to grasp about evolution is its lack of direction. Take the classic image of the evolution of man, from knuckle-walking ape to strong, smart hunter:

We view this as the natural progression of life. Truth is, there was no guarantee that some big brained primates in Africa would end up like we are now. It wasn't inevitable that we grew taller, less hairy, and smarter than our relatives. And it certainly wasn't guaranteed that single celled bacteria-like critters ended up joining forces into multicellular organisms, eventually leading to big brained primates!

Evolution isn't predictable, and randomness is key in determining how things change. But that's not the same as saying life evolves by chance. That's because while the cause of evolution is random (mutations in our genes) the processes of evolution (selection) is not. It's kind of like playing poker - the hand you receive is random, but the odds of you winning with it aren't. And like poker, it's about much more than just what you're dealt. Outside factors - your friend's ability to bluff you in your poker game, or changing environmental conditions in the game of life - also come into play. So while evolution isn't random, it is a game of chance, and given how many species go extinct, it's one where the house almost always wins.

Of course chance is important in evolution. Evolution occurs because nothing is perfect, not even the enzymes which replicate our DNA. All cells proliferate and divide, and to do so, they have to duplicate their genetic information each time. The enzymes which do this do their best to proof-read and ensure that they're faithful to the original code, but they make mistakes. They put in a guanine instead of an adenine or a thymine, and suddenly, the gene is changed. Most of these changes are silent, and don't affect the final protein that each gene encodes. But every once in awhile these changes have a bigger impact, subbing in different amino acids whose chemical properties alter the protein (usually for the worse, but not always).Or our cells make bigger mistakes - extra copies of entire genes or chromosomes, etc.

These genetic changes don't anticipate an individual's needs in any way. Giraffes didn't "evolve" longer necks because they wanted to reach higher leaves. We didn't "evolve" bigger brains to be better problem solvers, social creatures, or hunters. The changes themselves are tilfældig*. The mechanisms which influence their frequency in a population, however, aren't. When a change allows you (a mutated animal) to survive and reproduce more than your peers, it's likely to stay and spread through the population. Dette er udvælgelse, the mechanism that drives evolution. This can mean either natural selection (because it makes you run faster or do something to survive in your environment) or sexual selection (because even if it makes you less likely to survive, the chicks dig it). Either way the selection isn't random: there's a reason you got busier than your best friend and produced more offspring. But the mutation occurring in the first place - now at was luck of the draw.

Mistakes made by genetic machinery can lead to huge differences in organisms. Take flowering plants, for example. Flowering plants have a single gene that makes male and female parts of the flower. But in many species, this gene was accidentally duplicated about 120 million years ago. This gene has mutated and undergone selection, and has ended up modified in different species in very different ways. In rockcress (Arabidopsis), the extra copy now causes seed pods to shatter open. But it's in snap dragons that we see how the smallest changes can have huge consequences. They, too, have two copies of the gene to make reproductive organs. But in these flowers, each copy fairly exclusively makes either male or female parts. This kind of male/female separation is the first step towards the sexes split into individual organisms, like we do. Hvorfor? It turns out that mutations causing the addition of a single amino acid in the final protein makes it so that one copy of the gene can only make male bits. Det er det. EN single amino acid makes a gene male-only instead of both male and female.

Or, take something as specialized as flight. We like to think that flight evolved because some animals realized (in some sense of the word) the incredible advantage it would be to take to the air. But when you look at the evolution of flight, instead, it seems it evolved, in a sense, by accident. Take the masters of flight - birds - for example.

There are a few key alterations to bird bodies that make it so they can fly. The most obvious, of course, are their feathers. While feathers appear to be so ideally designed for flight, we are able to look back and realize that feathers didn't start out that way. Through amazing fossil finds, we're able to glimpse at how feathers arose, and it's clear that at first, they were used for anything but airborne travel. These protofeathers were little more than hollow filaments, perhaps more akin to hairs, that may have been used in a similar fashion. More mutations occurred, and these filaments began to branch, join together. Indeed, as we might expect for a structure that is undergoing selection and change, there are dinosaurs with feather-like coverings of all kinds, showing that there was a lot of genetic experimentation and variety when it came to early feathers. Not all of these protofeathers were selected for, though, and in the end only one of these many forms ended up looking like the modern feather, thus giving a unique group of animals the chance to fly.

There's a lot of variety in what scientists think these early feathers were used for, too. Modern birds use feathers for a variety of functions, including mate selection, thermoregulation and camouflage, all of which have been implicated in the evolution of feathers. There was no plan from the beginning, nor did feathers arise overnight to suddenly allow dinosaurs to fly. Instead, accumulations of mutations led to a structure that happened to give birds the chance to take to the air, even though that wasn't its original use.

The same is true for flying insects. Back in the 19 th century, when evolution was fledging as a science, St. George Jackson Mivart asked "What use is half a wing?" At the time he intended to humiliate the idea that wings could have developed without a creator. But studies on insects have shown that half a wing is actually quite useful, particularly for aquatic insects like stoneflies (close relatives of mayflies). Scientists experimentally chopped down the wings of stoneflies to see what happened, and it turned out that though they couldn't fly, they could sail across the water much more quickly while using less energy to do so. Indeed, early insect wings may have functioned in gliding, only later allowing the creatures to take to the air. Birds can use half a wing, too - undeveloped wings help chicks run up steeper hills - so half a wing is quite a useful thing.

But what's really key is that if you rewound time and took one of the ancestors of modern birds, a dino with proto-feathers, or a half-winged insect and placed it in the same environment with the same ecological pressures, its decedents wouldn't necessarily fly.

That's because if you do replay evolution, you never know what will happen. Recently, scientists have shown this experimentally in the lab with E coli bakterie. They took a strain of E coli and separated it into 12 identical petri dishes containing a novel food source that the bacteria could not digest, thus starting with 12 identical colonies in an environment with strong selective pressure. They grew them for some 50,000 generations. Every 500 generations, they froze some of the bacteria. Some 31,500 generations later, one of the twelve colonies developed the ability to feed off of the new nutrient, showing that despite the fact that all of them started the same, were maintained in the same conditions and exposed to the exact same pressures, developing the ability to metabolize the new nutrient was not a guarantee. But even more shocking was that when they replayed at colony's history, they found that det didn't always develop the ability, either. In fact, when replayed anywhere from the first to the 19,999th generation, no luck. Some change occurring in the 20,000 generation or so - a good 11,500 generations before they were able to metabolize the new nutrient - had to be in place for the colony to gain its advantageous ability later on.

There's two reasons for this. The first is that the mutations themselves are random, and the odds of the same mutations occurring in the same order are slim. But there's another reason we can't predict evolution: genetic alterations ikke have to be 'good' (from a selection standpoint) to stick around, because selection isn't the only evolutionary mechanism in play. Yes, selection is a big one, but there can be changes in the frequency of a given mutation in a population without selection, too. Genetic drift occurs when events change the gene frequencies in a population for no reason whatsoever. A massive hurricane just happens to wipe out the vast majority of a kind of lizard, for example, leaving the one weird colored male to mate with all the girls. Later, that color may end up being a good thing and allowing the lizards to blend in a new habitat, or it may make them more vulnerable to predators. Genetic drift doesn't care one bit.

Every mutation is a gamble. Even the smallest mutations - a change of a single nucleotide, called a point mutation - matter. They can lead to terrible diseases in people like sickle cell anemia and cystic fibrosis. Of course, point mutations also lead to antibiotic resistance in bacteria.

What does the role of chance mean for our species? Well, it has to do with how well we can adapt to the changing world. Since we can't force our bodies to mutate beneficial adaptations (no matter what Marvel tells you), we rely on chance to help our species continue to evolve. And believe me, we as a species need to continue to evolve. Our bodies store fat because in the past, food was sporadic, and storing fat was the best solution to surviving periods of starvation. But now that trait has led to an epidemic of obesity, and related diseases like diabetes. As diseases evolve, too, our treatments fail, leaving us vulnerable to mass casualties on the scale of the bubonic plague. We may very well be on the cusp of the end of the age of man, if random mutations can't solve the problems presented by our rapidly changing environment. What is the likelihood that man will continue to dominate, proliferate, and stick around when other species go extinct? Well, like any game of chance, you have to look at the odds:

99.99% of all the species that have ever existed are now extinct.

But then again - maybe our species is feeling lucky.

* If you want to get into more detail, actually, mutations aren't completely random. They, too, are governed by natural laws - our machinery is more likely to sub an adenine for a guanine than for a thymine, for example. Certain sections are more likely to be invaded by transposons. etc. But from the viewpoint of selection, these changes are random - as in, a mutation's potential selective advantage or disadvantage has no effect on how likely it is to occur.

Airoldi, C., Bergonzi, S., & Davies, B. (2010). Single amino acid change alters the ability to specify male or female organ identity Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1009050107

XU Xing, & GUO Yu (2009). THE ORIGIN AND EARLY EVOLUTION OF FEATHERS: INSIGHTS

FROM RECENT PALEONTOLOGICAL AND NEONTOLOGICAL DATA Verbrata PalAsiatica, 47 (4), 311-329

Perrichot, V., Marion, L., Neraudeau, D., Vullo, R., & Tafforeau, P. (2008). The early evolution of feathers: fossil evidence from Cretaceous amber of France Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275 (1639), 1197-1202 DOI: 10.1098/rspb.2008.0003

Marden, J., & Kramer, M. (1994). Surface-Skimming Stoneflies: A Possible Intermediate Stage in Insect Flight Evolution Science, 266 (5184), 427-430 DOI: 10.1126/science.266.5184.427

DIAL, K., RANDALL, R., & DIAL, T. (2006). What Use Is Half a Wing in the Ecology and Evolution of Birds? BioScience, 56 (5) DOI: 10.1641/0006-3568(2006)056[0437:WUIHAW]2.0.CO2

Blount, Z., Borland, C., & Lenski, R. (2008). Inaugural Article: Historical contingency and the evolution of a key innovation in an experimental population of Escherichia coli Proceedings of the National Academy of Sciences, 105 (23), 7899-7906 DOI: 10.1073/pnas.0803151105

De udtrykte synspunkter er forfatterens(erne) og er ikke nødvendigvis dem fra Scientific American.

OM FORFATTEREN(E)

Christie Wilcox is a postdoctoral researcher in cellular and molecular biology at the University of Hawaii, where she studies venom. She is also a science blogger and communicator.


Se videoen: Homo erectus online (August 2022).