La paleoantropologia, una sottodisciplina dell’antropologia, è lo studio dei primati estinti. Mentre la maggior parte dei ricercatori che fanno questo tipo di lavoro sono antropologi, i paleontologi (all’interno della disciplina della geologia) possono anche studiare i primati fossili. Il metodo principale usato dai paleoantropologi è l’analisi dei resti fossili. Tuttavia, si affidano sempre di più ad altre discipline scientifiche per ottenere una migliore comprensione delle forze ambientali che hanno giocato un ruolo nella nostra evoluzione, così come la formazione del record fossile. Per esempio, i geologi identificano i processi di sedimentazione e fossilizzazione, e datano i fossili e i loro sedimenti associati usando una varietà di tecniche (vedi TECNICHE DI DATAZIONE sotto). Una varietà di discipline sono coinvolte nell’aiutare a ricostruire antichi ambienti e comunità biologiche. I paleontologi identificano antichi fossili floreali e faunistici. I palinologi analizzano le particelle nelle carote oceaniche e lacustri, così come il polline nei sedimenti terrestri (vedi Figura 1.2), per determinare la flora predominante in una data area in un particolare momento. I tafonomisti aiutano a determinare come si sono formati gli assemblaggi fossili.
Negli anni ’20, Raymond Dart propose che i primi ominini (primati bipedi, come noi) trovati nelle grotte del Sudafrica avessero abitato quelle grotte. Inoltre, interpretò le ferite da perforazione trovate in alcuni crani come prova che quegli ominini costruivano e usavano armi per la caccia e l’aggressione tra maschi. Il tafonomista C. K. Brain sostenne in tempi più recenti che o gli ominini caddero attraverso le fessure nelle grotte sotterranee dopo essere stati accampati sugli alberi dai leopardi, o le loro ossa furono trascinate da roditori, come i porcospini, per essere rosicchiate. Ora ci rendiamo conto che mentre quei primi membri della nostra tribù probabilmente usavano strumenti semplici, non erano cacciatori di caccia grossa o guerrafondai (vedi capitolo 15 per maggiori informazioni).
STORIA DELLA DISCIPLINA
Mentre la paleoantropologia, come scienza formalmente riconosciuta, è abbastanza recente, le domande e le credenze relative alle nostre origini risalgono ai primi membri della nostra specie e forse anche prima. Tutti gli esseri umani moderni che vivono in società tradizionali (ad esempio, bande di cacciatori-raccoglitori, tribù o capi) o a livello statale hanno un insieme di credenze associate alle loro origini. Tuttavia, tutte le idee che non rientrano nel campo della scienza fanno parte della religione di una cultura e sono definite miti della creazione.
I campi più influenti che hanno contribuito alla scienza della paleoantropologia sono la geologia, la biologia e l’archeologia. I geologi (anche quelli che non sono stati riconosciuti come tali, ad es, Charles Darwin) sono i principali responsabili della realizzazione che (1) la terra è antica, e si è formata attraverso processi naturali; (2) la terra era originariamente coperta d’acqua, e la vita è iniziata in quel “mare primordiale”; (3) la vita sulla terra ha avuto origine con forme semplici, con alcune specie discendenti che sono diventate più complesse nel tempo, come si può vedere nel record fossile; (4) le specie cambiano o si estinguono in risposta al cambiamento ambientale; (5) le nuove specie sono il risultato di una parte di una popolazione che si adatta a condizioni ambientali nuove o modificate; (6) le stesse forze, come le eruzioni vulcaniche, che operano oggi sono quelle che hanno modellato la terra e causato i cambiamenti nel record fossile attraverso estinzioni ed eventi di speciazione; e (7) strati e depositi si sviluppano o si erodono continuamente in modo che gli organismi vengano sepolti e i fossili vengano alla luce, rispettivamente. L’idea che le stesse forze che operano oggi sono quelle che hanno modellato la terra e causato i cambiamenti nel record fossile è definita uniformitarismo. Charles Lyell ha coniato il termine ed è considerato il padre della geologia moderna. Ha influenzato molto Darwin e quindi ha contribuito alla visione sintetica di Darwin dell’evoluzione della vita sulla terra. I geologi usano vari metodi per datare i fossili o i sedimenti contenenti fossili e hanno sviluppato una cronologia (cioè una linea temporale) per la terra nel suo complesso, così come per gli strati deposizionali nelle aree in cui sono stati scoperti i fossili.
I biologi e i genetisti hanno raffinato la teoria dell’evoluzione per mezzo della selezione naturale determinando come i tratti vengono ereditati. Gli scienziati di diverse discipline hanno classificato le specie conosciute del mondo in base alle relazioni evolutive (vedi anche Capitolo 2).
L’archeologia ha giocato e continua a giocare un ruolo importante nella paleoantropologia attraverso lo studio del record archeologico, cioè la registrazione dell’attività umana passata attraverso i resti culturali e i cambiamenti antropogenici (indotti dall’uomo) nell’ambiente. Thomas Jefferson è stato indicato come il primo archeologo, in quanto i suoi metodi erano più scientifici dei suoi colleghi antiquari. Gli antiquari tendevano a cercare la “merce”, senza considerare l’attenta interpretazione del record archeologico. Molti sarebbero considerati saccheggiatori secondo gli standard odierni. Hanno preso oggetti di grande significato culturale e storico per collezioni personali o museali. Alcuni oggetti sono stati restituiti ai loro paesi d’origine, ma il danno è fatto quando il record archeologico viene disturbato o distrutto. Una volta che un oggetto è stato rimosso dall’area in cui è stato trovato, gli scienziati non possono più imparare dal suo contesto, per esempio, dai manufatti associati o dalla posizione del manufatto nello spazio geografico e nel tempo.
Archeologi e geologi hanno giocato un ruolo chiave nel riconoscere che “pietre e ossa” erano prove di precedenti attività ominine. Inoltre, il fatto che alcune delle ossa provenissero da animali estinti supportava l’idea che gli esseri umani fossero in giro da molto tempo. I metodi di scavo e le analisi archeologiche, come la provenienza (cioè la posizione tridimensionale all’interno di un sito) e l’associazione degli artefatti (cioè gli oggetti portatili fatti dall’uomo o alterati), aiutano gli archeologi e i paleoantropologi a ricostruire il comportamento passato. Proprio come la tafonomia gioca un ruolo nel determinare come si sono formati gli assemblaggi fossili, è utile anche per gli assemblaggi archeologici.
Secondo il Merriam-Webster Online, il primo uso conosciuto del termine “paleoantropologia” è avvenuto nel 1916. Tuttavia, i primi paleoantropologi non erano etichettati come tali e provenivano da una varietà di occupazioni, come anatomisti e medici. I primi fossili di ominini scoperti furono i neandertal nel 1800. Tuttavia, i paleoantropologi erano in disaccordo sul fatto che i neandertali fossero antenati degli umani o fossero umani moderni. Eugène Dubois fu la prima persona a cercare intenzionalmente un ominino fossile. Andò in Asia con l’unico scopo di trovare le prove che gli esseri umani si sono evoluti lì, come era la credenza regnante in Europa occidentale. Nel 1891, scoprì una calotta cranica (nota come calotta) e un femore sul fiume Solo a Trinil, Java. Altre scoperte in Cina e a Java durante la prima metà del 20° secolo supportarono la teoria dell’origine asiatica fino a quando Raymond Dart e il suo contemporaneo, Robert Broom, iniziarono a scoprire materiale molto più antico nelle cave e nelle grotte del Sud Africa. Ulteriori scoperte di Louis e Mary Leakey in Africa orientale cementarono l’Africa come luogo di nascita dell’umanità, e la corsa per trovare le origini e gli antenati umani era iniziata.
RICOSTRUZIONE DEI PALEOENVIRONAMENTI
Per determinare il tipo di ambiente occupato dalle specie del passato si possono usare diversi strumenti. Come menzionato, i paleontologi possono usare le analisi floreali e faunistiche e ciò che sanno delle specie antiche o dei loro parenti attuali per determinare il tipo di ambiente, per esempio, la presenza di specie acquatiche, di praterie e/o di foreste. I palinologi esaminano i particolati negli strati acquatici e terrestri (cioè, strati o sedimenti) per fare lo stesso, concentrandosi principalmente sulle analisi floreali. Una varietà di strumenti isotopici può essere usata per classificare le comunità floreali e/o faunistiche in un dato sito, come il frazionamento isotopico di idrogeno, ossigeno e carbonio e i rapporti isotopici dell’azoto. Per esempio, i resti ricchi di calcio come i gusci d’uovo, le ossa e i denti possono essere analizzati isotopicamente per determinare quali tipi di vegetazione hanno consumato quegli animali e quindi il tipo di ambiente in cui hanno vissuto. Il rapporto stronzio-calcio nelle ossa e nei denti può essere usato per determinare la quantità di materia animale rispetto a quella vegetale nella dieta. Sulla base di questa tecnica, gli scienziati ora credono che i parantropi, un gruppo di ominini dell’Africa orientale e meridionale risalente all’inizio e alla metà del Pleistocene (vedi capitolo 16), mangiassero un po’ di materia animale. Tuttavia, non si sa se consumassero insetti o prede più grandi.
Per maggiori informazioni sui metodi sopra citati, consultare Henke W, Tattersall I. 2006. Manuale di paleoantropologia. New York (NY): Springer.
TECNICHE DI DATAZIONE
Le tecniche di datazione rientrano in due categorie, relativa e assoluta. Le tecniche di datazione relativa (1) classificano ordinatamente gli strati uno rispetto all’altro nel tempo (vedi Figura 1.6) o (2) usano ciò che è noto sui depositi in una zona, come la cenere vulcanica o la lava, per datare relativamente i depositi in un’altra zona. A Jefferson viene attribuita la legge della sovrapposizione, che postula che man mano che si va più in profondità nella terra, gli strati diventano più vecchi, finché gli strati non sono stati disturbati a causa dell’attività umana, animale o geologica. Così gli artefatti o i fossili trovati in uno strato sono più vecchi o più giovani di quelli in uno strato più profondo o meno profondo, rispettivamente. Le tecniche di datazione assoluta usano somiglianze in (1) assemblaggi floreali e faunistici o (2) composizione sedimentaria e/o chimica dei depositi per abbinare quelli di età sconosciuta con quelli di età nota e/o ordinare la progressione di ambienti, organismi e attività climatiche e geologiche all’interno o tra regioni diverse.
Le tecniche di datazione assolute o cronometriche forniscono date approssimative in anni BP (prima del presente) o BCE (prima dell’era comune). BCE e CE (era comune) mantengono il sistema di datazione BC/AD senza la connotazione religiosa. Un modo abbreviato per riferirsi a un certo numero di anni fa, soprattutto quando si considera il record fossile, è kya o mya (migliaia o milioni di anni fa, rispettivamente), eliminando così tutti quegli ingombranti zeri! Mentre BP ha più senso in quanto non è necessario aggiungere più di 2.000 anni alla data, la maggior parte delle persone è abituata al sistema BC/AD, il che spiega l’uso comune di BCE. Le tecniche di datazione assoluta più conosciute sono i metodi di datazione radiometrica, per esempio il carbonio-14 (14C). Sono usati per misurare l’emivita o la sostituzione degli elementi radioattivi nel materiale organico o fossile o negli strati in cui si trovano. Poiché questi metodi sono limitati nel tempo e/o specifici per il contesto, la tecnica o le tecniche più appropriate devono essere scelte in base a una varietà di parametri. Le seguenti tecniche utilizzano il decadimento radioattivo per la datazione:
La datazione al carbonio-14 (≤60 kya) misura il 14C rimanente nei materiali organici (cioè contenenti carbonio). Poiché le piante usano l’anidride carbonica per la fotosintesi, contengono tutti e tre gli isotopi del carbonio (12C, 13C e 14C) nei rapporti approssimativi presenti nell’atmosfera. Gli animali si nutrono di piante e quindi, in qualsiasi momento, avranno tutti approssimativamente la stessa quantità di 14C. Una volta morti, non accumulano più carbonio. Il livello del 12C, più stabile, può quindi essere confrontato con il 14C rimanente nei resti organici per determinare quando sono morti. L’emivita del 14C è di circa 5.700 anni, cioè metà del 14C sarà stato perso in un campione in quel lasso di tempo.
La datazione in serie dell’uranio (≤500 kya) esamina i livelli relativi di due elementi, Uranio-234 e Torio-230, derivanti dal decadimento del primo nel secondo. Viene usata per datare il carbonato di calcio nei coralli e nelle conchiglie.
La datazione potassio-argon (K/Ar) e argon-argon (Ar/Ar) misurano entrambi il rapporto tra un isotopo e un altro attraverso il processo di decadimento radioattivo, rispettivamente potassio-40 → argon-40 e argon-40 → argon-39. Sono spesso usati per datare gli strati vulcanici, ma possono essere utilizzati anche su altri componenti del suolo, come l’argilla. Mentre l’intervallo di età per entrambi i metodi può essere riportato come illimitato, la datazione K/Ar non è utile per i materiali “giovani” perché l’emivita del potassio è così lunga – 1,26 miliardi di anni.
Altri metodi che si basano anche sulla radioattività sono:
La risonanza di spin degli elettroni (ESR) (fino a “qualche” milione di anni) esamina il modello degli elettroni che sono “filati” fuori dalla loro posizione originale nei composti minerali (ad es, composti di calcio), lasciando spazi vuoti, a causa dell’esposizione alle radiazioni ambientali. Lo smalto dei denti è l’applicazione più utile della VES in paleoantropologia, ma la VES può anche essere usata per datare le particelle di quarzo nei sedimenti (Wagner 2006).
La datazione delle tracce di fissione (20 mya->10 kya) misura il numero di “tracce” (pitting) nei composti minerali che risultano dall’energia rilasciata quando l’Uranio-238 si fissa spontaneamente nel tempo. Questo metodo può essere usato per datare una varietà di minerali, come la mica, così come i prodotti delle attività vulcaniche (per esempio, l’ossidiana) e meteoriche (Davis 2009; Wagner 2006).
La termoluminescenza (300-1 kya) misura le particelle di decadimento radioattivo nei composti minerali. È utile per i composti che sono stati esposti a calore intenso (ad esempio, eruzione vulcanica) in un momento noto, quando l'”orologio radioattivo” è stato azzerato e il decadimento è ricominciato. La termoluminescenza può essere usata per datare manufatti (per esempio, ceramiche) e caratteristiche (per esempio, focolari), così come i prodotti della sedimentazione (per esempioI seguenti metodi non si basano sull’attività radioattiva ma piuttosto su processi organici:
La dendrocronologia usa gli anelli degli alberi nel legno fossile o carbonizzato per datare artefatti o fossili trovati in associazione con il legno. Ogni anno, gli alberi producono un nuovo strato di tessuto periferico. Quando le condizioni climatiche sono favorevoli, si deposita più tessuto e ne risulta un anello più spesso, e viceversa. Una sezione trasversale dell’albero racconta la storia della sua crescita (vedi figura 1.8). Tuttavia, al fine di utilizzare la dendrocronologia come metodo di datazione, è necessario costruire una cronologia (record temporale) per una data regione, in questo caso una mappa del tasso di crescita annuale a ritroso nel tempo. Alberi vivi e legno morto possono essere utilizzati a condizione che ci sia una sovrapposizione dei modelli di anelli tra di loro.
La racemizzazione degli aminoacidi (2 mya-2 kya ± 15%) misura il rapporto tra due forme di un aminoacido, una prodotta mentre un organismo è vivo e l’accumulo di una seconda forma dopo la morte. Se la temperatura ambiente al momento della morte può essere approssimata, il campione può essere datato e viceversa (Davis 2009).
Il paleomagnetismo (centinaia di migliaia-milioni di anni, Fagan 2000) misura i cambiamenti passati nei campi paleomagnetici della terra che sono conservati in alcuni minerali comuni trovati nelle rocce e nei sedimenti. Dal momento che gli scienziati hanno stabilito una cronologia di questi cambiamenti, ai materiali possono essere date approssimativamente le date di quando si sono formati. Quando il paleomagnetismo viene usato per datare materiali archeologici, si parla di datazione archeomagnetica.
L’idratazione dell’ossidiana (100-1 mya) viene usata per datare il vetro vulcanico, cioè l’ossidiana, esaminando la quantità di idratazione avvenuta a causa dell’esposizione agli elementi. È utile per datare gli artefatti di ossidiana e le attività glaciali e vulcaniche (Davis 2009).
La datazione dell’esposizione dei nuclidi cosmogenici o della superficie misura la quantità di tempo in cui le rocce sono state esposte agli elementi. Può essere usata per datare movimenti glaciali, lavici e frane e danni da attività extraterrestri (ad esempio, brillamenti solari o meteoriti) (Davis 2009; collaboratori di Wikipedia 2015i).