Paleoantropologi, en underdisciplin inom antropologin, är studiet av utdöda primater. Även om majoriteten av de forskare som utför denna typ av arbete är antropologer, kan paleontologer (inom disciplinen geologi) också studera fossila primater. Den främsta metoden som paleoantropologer använder sig av är analysen av fossila kvarlevor. De förlitar sig dock alltmer på andra vetenskapliga discipliner för att få en bättre förståelse för de miljökrafter som spelade en roll i vår utveckling, liksom för bildandet av de fossila arkiven. Geologer identifierar till exempel processer för sedimentering och fossilisering och daterar fossiler och tillhörande sediment med hjälp av olika tekniker (se DATERINGSTEKNIK nedan). En rad olika discipliner är involverade i arbetet med att rekonstruera forntida miljöer och biologiska samhällen. Paleontologer identifierar gamla fossiler av växter och djur. Palynologer analyserar partiklar i havs- och sjökärnor samt pollen i terrestra sediment (se figur 1.2) för att fastställa den dominerande floran i ett visst område vid en viss tidpunkt. Taphonomer hjälper till att fastställa hur fossila sammansättningar bildades.
På 1920-talet föreslog Raymond Dart att tidiga homininer (tvåbenta primater, som vi själva) som hittats i sydafrikanska grottor hade bebott dessa grottor. Dessutom tolkade han stickskador som hittades i några av kranierna som bevis för att dessa homininer tillverkade och använde vapen för jakt och aggression mellan män. Tafonomen C. K. Brain hävdade på senare tid att homininer antingen föll genom sprickor in i underjordiska grottor efter att ha gömts i träd av leoparder, eller att deras ben släpades in av gnagare, t.ex. piggsvin, för att gnagas. Vi inser nu att även om dessa tidiga medlemmar av vår stam troligen använde enkla verktyg var de inte jägare av storvilt eller krigshetsare (se kapitel 15 för mer information).
DISKIPLENS HISTORIA
Men även om paleoantropologin, som formellt erkänd vetenskap, är ganska ny, sträcker sig frågor och föreställningar som rör vårt ursprung tillbaka till de tidigaste medlemmarna av vår art och möjligen ännu tidigare. Alla moderna människor som lever i traditionella (t.ex. jägar-samlarband, stammar eller hövdingar) eller statliga samhällen har en uppsättning föreställningar som är förknippade med deras ursprung. Alla idéer som faller utanför vetenskapens område är dock en del av en kulturs religion och kallas skapelsemyter.
De mest inflytelserika områden som har bidragit till vetenskapen paleoantropologi är geologi, biologi och arkeologi. Geologer (även de som inte erkändes som sådana, t.ex, Charles Darwin) är i första hand ansvariga för insikten att 1) jorden är gammal och bildades genom naturliga processer, 2) jorden ursprungligen var täckt av vatten och livet började i detta ”urhav”, 3) livet på jorden uppstod med enkla former, där vissa efterkommande arter blev mer komplexa med tiden, vilket kan ses i fossilregistret, 4) arter förändras eller dör ut som en reaktion på miljöförändringar; (5) nya arter är resultatet av att en del av en population anpassar sig till nya eller förändrade miljöförhållanden; (6) samma krafter, t.ex. vulkanutbrott, som verkar i dag är de krafter som formade jorden och orsakade förändringar i fossilregistret via utdöenden och artbildningshändelser; och (7) skikt och avlagringar utvecklas eller eroderas kontinuerligt så att organismer begravs respektive fossil framträder. Idén att samma krafter som verkar i dag är de krafter som formade jorden och orsakade förändringar i fossilregistret kallas uniformitarism. Charles Lyell myntade begreppet och är känd som den moderna geologins fader. Han påverkade Darwin i hög grad och bidrog därmed till Darwins syntetiska syn på livets utveckling på jorden. Geologer använder olika metoder för att datera fossiler eller fossilinnehållande sediment och har utvecklat en kronologi (dvs. en tidslinje) för jorden som helhet samt för avlagringsskikt i områden där fossiler har upptäckts.
Biologer och genetiker har förfinat evolutionsteorin med hjälp av det naturliga urvalet genom att fastställa hur egenskaper går i arv. Forskare från olika discipliner har klassificerat de kända arterna i världen utifrån evolutionära samband (se även kapitel 2).
Arkeologi har spelat och fortsätter att spela en stark roll inom paleoantropologin via studiet av de arkeologiska spåren, det vill säga spåren av tidigare mänsklig aktivitet via kulturella lämningar och antropogena (av människan framkallade) förändringar av miljön. Thomas Jefferson har kallats den förste arkeologen, eftersom hans metoder var mer vetenskapliga än hans antikvariatskollegors. Antikvarierna tenderade att vara ute efter ”varorna” utan att ta hänsyn till en noggrann tolkning av den arkeologiska dokumentationen. De flesta skulle betraktas som plundrare med dagens mått mätt. De tog föremål av stor kulturell och historisk betydelse för personliga samlingar eller museisamlingar. Vissa föremål har återförts till sina ursprungsländer, men skadan är skedd när den arkeologiska dokumentationen störs eller förstörs. När ett föremål har avlägsnats från det område där det hittades kan forskarna inte längre lära sig av dess sammanhang, till exempel från tillhörande artefakter eller artefaktens placering i geografisk tid och rum.
Arkeologer och geologer spelade en nyckelroll när det gällde att erkänna att ”stenar och ben” var bevis på tidigare aktiviteter av homininer. Dessutom stödde det faktum att en del av benen kom från utdöda djur tanken att människan hade funnits länge. Arkeologiska metoder för utgrävningar och analyser, såsom proveniens (dvs. den tredimensionella platsen inom en plats) och association av artefakter (dvs. bärbara människoskapade eller förändrade föremål), hjälper arkeologer och paleoantropologer att rekonstruera tidigare beteenden. På samma sätt som taphonomin spelar en roll för att fastställa hur fossila samlingar blev till är den också användbar för arkeologiska samlingar.
Enligt Merriam-Webster Online skedde den första kända användningen av termen ”paleoantropologi” 1916. De tidigaste paleoantropologerna kallades dock inte som sådana och kom från olika yrken, till exempel anatomister och läkare. De första homininfossilerna som upptäcktes var neandertalarna på 1800-talet. Paleoantropologerna var dock oense om huruvida neandertalarna var människans förfäder eller om de var moderna människor. Eugène Dubois var den första personen som avsiktligt sökte efter en fossil hominin. Han åkte till Asien med det enda syftet att hitta bevis för att människan utvecklats där, vilket var den rådande uppfattningen i Västeuropa. År 1891 upptäckte han en skalle (känd som en calotte) och ett lårben vid Solofloden i Trinil på Java. Fler upptäckter i Kina och Java under första hälften av 1900-talet stödde teorin om det asiatiska ursprunget tills Raymond Dart och hans samtida Robert Broom började upptäcka mycket äldre material i sydafrikanska stenbrott och grottor. Ytterligare upptäckter av Louis och Mary Leakey i Östafrika befäste Afrika som mänsklighetens födelseplats, och kapplöpningen om att hitta människans ursprung och förfäder var igång.
RECONSTRUKTING PALEOENVIRONMENTS
En mängd olika verktyg kan användas för att fastställa vilken typ av miljö tidigare arter har levt i. Som nämnts kan paleontologer använda sig av analyser av blommor och faunan och vad de vet om gamla arter eller deras bevarade släktingar för att bestämma miljötyp, till exempel förekomsten av arter som lever i vatten, på gräsmarker och/eller i skogar. Palynologer undersöker partiklar i akvatiska och terrestra lager (dvs. lager eller sediment) för att göra samma sak, och fokuserar främst på florala analyser. En rad olika isotopverktyg kan användas för att kategorisera flora- och/eller faunasamhällen på en viss plats, t.ex. väte-, syre- och kolisotopfraktionering och kväveisotopförhållanden. Exempelvis kan kalciumrika lämningar som äggskal, ben och tänder analyseras isotopiskt för att fastställa vilka typer av vegetation som djuren åt och därmed vilken typ av miljö de levde i. Förhållandet mellan strontium och kalcium i ben och tänder kan användas för att fastställa mängden animaliskt respektive vegetabiliskt material i kosten. Baserat på denna teknik tror forskarna nu att parantropiner, en grupp homininer i Öst- och Sydafrika som dateras från början till mitten av pleistocen (se kapitel 16), åt en del animaliskt material. Man vet dock inte om de åt insekter eller större bytesdjur.
För mer information om ovannämnda metoder, se Henke W, Tattersall I. 2006. Handbook of paleoanthropology. New York (NY): Springer.
Dateringstekniker
Dateringstekniker kan delas in i två kategorier, relativa och absoluta. Relativa dateringsmetoder (1) rangordnar lager relativt till varandra genom tiden (se figur 1.6) eller (2) använder det som är känt om avlagringar i ett område, t.ex. vulkanisk aska eller lava, för att relativt datera avlagringar i ett annat område. Jefferson har fått skulden för lagen om överlagring, som innebär att lager blir äldre när man går djupare ner i jorden, så länge skikten inte har störts på grund av mänsklig, djurisk eller geologisk aktivitet. Artefakter eller fossiler som hittas i ett lager är alltså antingen äldre eller yngre än de som finns i ett djupare eller grundare lager. Tekniker för absolut datering använder sig av likheter i (1) florala och faunistiska sammansättningar eller (2) sedimentär och/eller kemisk sammansättning av avlagringar för att matcha dem av okänd ålder med dem av känd ålder och/eller ordna utvecklingen av miljöer, organismer och klimatisk och geologisk aktivitet inom eller mellan regioner.
Absoluta eller kronometriska dateringstekniker ger ungefärliga datum i år BP (före nutid) eller BCE (före gemensam tid). BCE och CE (Common Era) behåller BC/AD-dateringssystemet utan den religiösa konnotationen. Ett förkortat sätt att hänvisa till ett visst antal år sedan, särskilt när man tittar på fossilregistret, är kya eller mya (tusentals respektive miljoner år sedan), vilket eliminerar alla dessa otympliga nollor! Även om BP är vettigare eftersom man inte behöver lägga till 2 000+ år till datumet, är de flesta människor vana vid BC/AD-systemet, vilket förklarar den vanliga användningen av BCE. De mest kända absoluta dateringsmetoderna är radiometriska dateringsmetoder, till exempel kol-14 (14C). De används för att mäta halveringstiden eller utbytet av radioaktiva element i organiskt eller fossilt material eller de lager där de finns. Eftersom dessa metoder är tidsbegränsade och/eller kontextspecifika måste den eller de lämpligaste teknikerna väljas utifrån en rad olika parametrar. Följande tekniker använder radioaktivt sönderfall för dateringsändamål:
Kol-14-datering (≤60 kya) mäter återstående 14C i organiskt material (dvs. kolinnehållande). Eftersom växter använder koldioxid för fotosyntes innehåller de alla tre kolisotoper (12C, 13C och 14C) i de ungefärliga förhållandena som finns i atmosfären. Djur äter växter och därför kommer alla djur vid en viss tidpunkt att ha ungefär samma mängd 14C. När de dör ackumulerar de inte längre kol. Nivån av det mer stabila 12C kan då jämföras med det återstående 14C i organiska kvarlevor för att fastställa när de dog. Halveringstiden för 14C är ~5 700 år, det vill säga hälften av 14C kommer att ha gått förlorat i ett exemplar under den tiden.
Uranseriedatering (≤500 kya) undersöker de relativa nivåerna av två grundämnen, Uran-234 och Thorium-230, som är resultatet av det förstnämnda grundämnets sönderfall till det sistnämnda. Den används för att datera kalciumkarbonat i koraller och snäckor.
Kalium-Argon-datering (K/Ar) och Argon-Argon-datering (Ar/Ar) mäter båda förhållandet mellan en isotop och en annan via processen för radioaktivt sönderfall, Kalium-40 → Argon-40 respektive Argon-40 → Argon-39. De används ofta för att datera vulkaniska lager men kan också användas på andra jordkomponenter, t.ex. lera. Även om åldersintervallet för båda metoderna kan rapporteras vara obegränsat, är K/Ar-datering inte användbart för ”unga” material eftersom halveringstiden för kalium är så lång – 1,26 miljarder år.
Andra metoder som också förlitar sig på radioaktivitet är:
Elektronspinnresonans (ESR) (upp till ”några” mya) undersöker mönstret hos de elektroner som har ”snurrat” ut från sin ursprungliga plats i mineralföreningar (t.ex, kalciumföreningar) och lämnar tomma utrymmen efter sig, på grund av exponering för miljöstrålning. Tandemalj är den mest användbara tillämpningen av ESR inom paleoantropologin, men ESR kan också användas för att datera kvartspartiklar i sediment (Wagner 2006).
Datering av klyvningsspår (20 mya->10 kya) mäter antalet ”spår” (pitting) i mineralföreningar som är ett resultat av den energi som frigörs när uran-238 spontant klyvs över tiden. Metoden kan användas för att datera en mängd olika mineraler, t.ex. glimmer, samt produkter från vulkanisk (t.ex. obsidian) och meteorisk aktivitet (Davis 2009; Wagner 2006).
Thermoluminescens (300-1 kya) mäter radioaktiva sönderfallspartiklar i mineralföreningar. Den är användbar för föreningar som utsattes för intensiv värme (t.ex. vulkanutbrott) vid någon känd tidpunkt, då den ”radioaktiva klockan” nollställdes och sönderfallet började på nytt. Termoluminescens kan användas för att datera artefakter (t.ex. keramik) och föremål (t.ex. härdar) samt produkter av sedimentation (t.ex., speleothems, som är mineralavlagringar som bildas i grottor) och vulkanisk aktivitet (t.ex. tefra, som är fragment från vulkanutbrott) (Davis 2009).
Följande metoder bygger inte på radioaktivitet utan snarare på organiska processer:
Dendrokronologi använder årsringar i fossilt eller förkolnat virke för att datera artefakter eller fossil som hittats i samband med virket. Varje år producerar träden ett nytt lager perifer vävnad. När klimatförhållandena är gynnsamma avsätts mer vävnad och en tjockare ring blir resultatet, och vice versa. Ett tvärsnitt av trädet berättar historien om dess tillväxt (se figur 1.8). För att kunna använda dendrokronologi som en dateringsmetod måste dock en kronologi (tidsregister) konstrueras för ett visst område, i det här fallet en karta över den årliga tillväxttakten bakåt i tiden. Levande träd och död ved kan användas så länge det finns en överlappning i ringmönster mellan dem.
Aminosyraracenisering (2 mya-2 kya ± 15 %) mäter förhållandet mellan två former av en aminosyra, en som produceras medan en organism lever och ackumuleringen av en andra form efter döden. Om den omgivande temperaturen vid dödstillfället kan uppskattas kan exemplaret dateras och vice versa (Davis 2009).
Paleomagnetism (hundratusentals-miljoner år, Fagan 2000) mäter tidigare förändringar i jordens paleomagnetiska fält som finns bevarade i vissa vanliga mineraler som finns i stenar och sediment. Eftersom forskarna har fastställt en kronologi för dessa förändringar kan materialen sedan ges ungefärliga datum för när de bildades. När paleomagnetism används för att datera arkeologiska material kallas det arkeomagnetisk datering.
Obsidianhydrering (100-1 mya) används för att datera vulkaniskt glas, det vill säga obsidian, genom att undersöka hur mycket hydrering som har skett på grund av exponering för elementen. Det är användbart för att datera obsidianartefakter samt glaciala och vulkaniska aktiviteter (Davis 2009).
Datering av exponering av ytan eller kosmogena nuklider mäter hur länge bergarter har varit exponerade för elementen. Det kan användas för att datera glaciär-, lava- och stenrasrörelser och skador från utomjordiska aktiviteter (t.ex. solutbrott eller meteoriter) (Davis 2009; Wikipedia contributors 2015i).