O analiza genetica a fragmentelor osoase descoperite intr-un sit arheologic din centrul Germaniei arata in mod concludent ca oamenii moderni – Homo sapiens – ajunsesera deja in Europa de Nord cu 45.000 de ani in urma, suprapunandu-se cu oamenii de Neanderthal timp de cateva mii de ani inainte ca acestia din urma sa dispara.
Descoperirile stabilesc ca situl de langa Ranis, Germania, care este cunoscut pentru lamele sale de piatra fin fulgi, in forma de frunza, se numara printre cele mai vechi situri confirmate ale culturii umane moderne ale Epocii de Piatra din nord-centrul si nord-vestul Europei.
Dovezile ca Homo sapiens si Homo neanderthalensis au trait unul langa altul sunt in concordanta cu dovezile genomice ca cele doua specii s-au incrucisat ocazional. De asemenea, hraneste suspiciunea ca invazia Europei si Asiei de catre oamenii moderni in urma cu aproximativ 50.000 de ani i-a ajutat pe oamenii de Neanderthal, care ocupasera zona de mai bine de 500.000 de ani, la disparitie.
Analiza genetica, impreuna cu o analiza arheologica si izotopica si datarea cu radiocarbon a sitului Ranis, sunt detaliate intr-un trio de lucrari care apar astazi in revistele Nature si Nature Ecology and Evolution .
Unelte de piatra din tehnocomplexul Lincombian-Ranisian-Jerzmanowician de la Ranis. Punctul bifacial partial al lamei (stanga) este caracteristic uneltelor de piatra produse de hominide, acum identificati ca oameni moderni, care au ocupat pestera Ranis. Unelte de piatra ca aceasta se gasesc in mai multe situri din nord-vestul Europei, desi sapaturile de la Ranis in anii 1930 au descoperit si puncte de frunze bifaciale fin facute (dreapta) facute de acelasi grup cultural.
Lamele de piatra de la Ranis, denumite varfuri de frunze, sunt similare cu uneltele de piatra gasite in mai multe locuri din Moravia, Polonia, Germania si Regatul Unit. Aceste instrumente despre care se crede ca au fost produse de aceeasi cultura, denumite cultura Lincombian-Ranisian-Jerzmanowician (LRJ) sau tehnocomplex. Datorita datarilor anterioare, se stia ca situl Ranis are o vechime de 40.000 de ani sau mai mult, dar fara oase recunoscute care sa indice cine a fabricat uneltele, nu era clar daca acestea erau produsul neandertalienilor sau Homo sapiens .
Noile descoperiri demonstreaza ca „ Homo sapiens a facut aceasta tehnologie si ca Homo sapiens se afla atat de departe in nord in aceasta perioada de timp, care este acum 45.000 de ani”, a spus Elena Zavala, unul dintre primii patru autori ai lucrarii Nature si Miller Research Fellow. la Universitatea din California, Berkeley. „Deci acestia sunt printre cei mai timpurii Homo sapiens din Europa”.
Zavala a fost doctorand. studenta la Institutul Max Planck pentru Antropologie Evolutionista (MPI-EVA) din Leipzig in 2018, cand a inceput sa lucreze la proiect, care a fost un efort major condus de Jean-Jacque Hublin, fost director al institutului si profesor la College. de France la Paris.
„Situl pesterii Ranis ofera dovezi pentru prima dispersare a Homo sapiens la latitudinile mai inalte ale Europei. Se pare ca artefactele din piatra despre care se credea ca ar fi produse de neanderthalieni faceau, de fapt, parte din trusa de instrumente Homo sapiens timpurie ”, a spus Hublin. „Acest lucru schimba fundamental cunostintele noastre anterioare despre perioada: Homo sapiens a ajuns in nord-vestul Europei cu mult inainte de disparitia lui Neanderthal in sud-vestul Europei”.
Oase de la rudele materne?
Zavala a efectuat analiza genetica a fragmentelor osoase de hominid din sapaturile noi si mai profunde de la Ranis intre 2016 si 2022 si din sapaturile anterioare din anii 1930. Deoarece ADN-ul din oasele antice este foarte fragmentat, ea a folosit tehnici speciale pentru a izola si a secventa ADN-ul, tot ADN-ul mitocondrial (mtDNA) care este mostenit exclusiv de la mama.
Zavala in tinuta pe care a purtat-o pentru a nu contamina osul vechi de 45.000 de ani pe care il analiza pentru dovezi ale ADN-ului. Ea este prezentata intr-o camera curata de la MPI-EVA cu un robot de pipetare automat folosit pentru a procesa sedimentele si mostrele de schelet din excavatia Ranis.
„Am confirmat ca fragmentele de schelet apartineau lui Homo sapiens . In mod interesant, mai multe fragmente impartaseau aceleasi secvente de ADN mitocondrial – chiar si fragmente din diferite sapaturi”, a spus ea. „Acest lucru indica faptul ca fragmentele au apartinut aceluiasi individ sau rudelor materne ale acestora, legand aceste noi descoperiri cu cele de acum zeci de ani”.
Fragmentele osoase au fost identificate initial ca fiind umane prin analiza proteinelor osoase – un domeniu numit paleoproteomics – de catre un alt prim autor, Dorothea Mylopotamitaki, doctorand la College de France si anterior MPI-EVA.
Comparand secventele de ADN mitocondrial Ranis cu secventele de ADNmt obtinute din ramasite umane din alte situri paleolitice din Europa, Zavala a reusit sa construiasca un arbore genealogic al Homo sapiens timpurii in toata Europa. Toate, cu exceptia unuia dintre cele 13 fragmente de Ranis, erau destul de asemanatoare intre ele si, in mod surprinzator, semanau cu ADNmt de la craniul unei femei de 43.000 de ani, descoperit intr-o pestera de la Zlaty kun in Republica Ceha. Remarcat singuratic grupat cu un individ din Italia.
“Asta ridica cateva intrebari: aceasta a fost o singura populatie? Care ar putea fi relatia aici?” spuse Zavala. „Dar cu ADN-ul mitocondrial, aceasta este doar o parte a istoriei. Este doar partea materna. Ar trebui sa avem ADN nuclear pentru a putea incepe sa cercetam acest lucru”.
Un sit de tranzitie intre paleoliticul mediu si superior
Zavala este specializata in analiza ADN-ului gasit in oasele lungi ingropate, pe unelte osoase si in sedimente. Cautarea ei prin sedimente de la diferite niveluri ale sapaturii Ranis a gasit ADN de la o gama larga de mamifere, dar niciunul de la hominide. Analiza, combinata cu analiza morfologica, izotopica si proteomica a fragmentelor osoase, prezinta o imagine a mediului in acea perioada si a dietei atat a oamenilor, cat si a animalelor care au ocupat pestera de-a lungul mileniilor.
Situl pesterii Ilsenhohle de sub castelul Ranis. Pestera a fost excavata pentru prima data in urma cu mai bine de 90 de ani si re-scapata intre 2016 si 2022.
Prezenta renului, a ursului de pestera, a rinocerului lanos si a oaselor de cal, de exemplu, a indicat conditii climatice reci tipice pentru tundra de stepa si similare conditiilor din Siberia si nordul Scandinaviei de astazi si o dieta umana bazata pe animale terestre mari. Cercetatorii au ajuns la concluzia ca pestera a fost folosita in primul rand de catre ursii de pestera care hibernau si hienele care gazduiesc, cu prezenta umana doar periodica.
„Aceasta semnatura arheologica cu densitate mai mica se potriveste cu alte situri Lincombian-Ranisian-Jerzmanowician si este cel mai bine explicata prin vizitele de scurta durata ale unor grupuri mici si mobile de pionier H. sapiens ”, potrivit uneia dintre lucrarile publicate in Nature Ecology and Evolution .
„Acest lucru arata ca chiar si aceste grupuri anterioare de Homo sapiens care se disperseaza in Eurasia aveau deja o oarecare capacitate de a se adapta la conditii climatice atat de dure”, a spus Sarah Pederzani, un post-doctorat la Universitatea La Laguna din Spania, care a condus studiul paleoclimat al site-ul. „Pana de curand, se credea ca rezistenta la conditiile de clima rece nu a aparut decat cateva mii de ani mai tarziu, asa ca acesta este un rezultat fascinant si surprinzator.”
Situl Ranis, numit Ilsenhohle si situat la baza unui castel, a fost excavat initial in principal intre 1932 si 1938. Punctele de frunze gasite acolo au fost in cele din urma atribuite ultimilor ani ai perioadei paleoliticului mediu – intre aproximativ 300.000 si 30.000 de ani in urma – sau inceputul paleoliticului superior, care incepe cu aproximativ 50.000 de ani in urma.
Datorita importantei sitului Ranis pentru intelegerea tehnocomplexului LRJ si a tranzitiei de la Paleoliticul mediu tarziu asociat cu Neanderthal la paleoliticul superior uman modern din Europa centrala, Hublin si echipa sa au decis sa reexape situl folosind instrumente moderne de arheologie.
Noile sapaturi s-au extins pana la roca de baza, la aproximativ 8 metri sub suprafata, si au implicat indepartarea unei stanci – probabil cazute de pe tavanul pesterii – care oprise sapatura anterioara. Aici, echipa lui Hublin a descoperit aschii de la unelte de silex si un fulg de cuartit compatibil cu tehnocomplexul LRJ. Analiza proteomica ulterioara a miilor de aschii osoase recuperate a confirmat ca patru provin de la hominide. Dintre aschiile osoase descoperite in timpul sapaturilor din anii 1930, noua proveneau de la hominide.
Analiza ADN-ului lui Zavala a confirmat ca toate cele 13 fragmente osoase provin de la Homo sapiens .
Istoria revizuita a asezarilor din Europa de Nord
Echipa a efectuat, de asemenea, datarea cu radiocarbon a oaselor umane si animale din diferite straturi ale sitului pentru a reconstrui cronologia sitului, concentrandu-se pe oase cu urme de modificari umane pe suprafata lor, ceea ce leaga datele lor de prezenta umana in pestera.
Lucratorii de la fundul santului de 8 metri adanc au excavat la Ranis, Germania, pentru a recupera dovezi ale hominidelor care locuiau in zona acum 45.000 de ani.
„Am gasit o concordanta foarte buna intre datele cu radiocarbon din oasele Homo sapiens din ambele colectii de excavare si cu oasele de animale modificate din straturile LRJ ale noii sapaturi, facand o legatura foarte puternica intre ramasitele umane si LRJ. Dovezile sugereaza ca Homo sapiens a ocupat sporadic situl inca de acum 47.500 de ani”, a spus un alt prim autor, Helen Fewlass, un fost cercetator Max Planck, care este acum bursier postdoctoral al Organizatiei Europene de Biologie Moleculara (EMBO) la Francis Crick. Institutul din Londra.
„Rezultatele de la Ilsenhohle din Ranis ne-au schimbat fundamental ideile despre cronologia si istoria asezarilor din Europa la nord de Alpi”, a adaugat Tim Schuler de la Oficiul de Stat din Turingia pentru Conservarea Monumentelor Istorice si Arheologie din Weimar, Germania.
Printre alti co-autori ai lucrarii Nature se numara si co-primul autor Marcel Weiss de la Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg si Shannon McPherron de la MPI-EVA, care a condus impreuna excavatia Ranis impreuna cu Hublin, Schuler si Weiss. Zavala, pe langa faptul ca este co-primul autor al lucrarii Nature , a fost coautor al celor doua lucrari in Nature Ecology and Evolution .
Sapaturile si o mare parte din analizele ulterioare au fost sustinute financiar de Societatea Max Planck.