World’s oldest butchery tools gave evolutionary edge to human communication

Two and a half million years ago, our hominin ancestors in the African savanna crafted rocks into shards that could slice apart a dead gazelle, zebra or other game animal. Over the next 700,000 years, this butchering technology spread throughout the continent and, it turns out, came to be a major evolutionary force, according to new research from UC Berkeley, the University of Liverpool and the University of St. Andrews, both in the UK.

Combining the tools of psychology, evolutionary biology and archaeology, scientists have found compelling evidence for the co-evolution of early Stone Age slaughtering tools and our ability to communicate and teach, shedding new light on the power of human culture to shape evolution.

Reported today (Jan.13) in the journal Nature Communications, the study is the largest to date to look at gene-culture co-evolution in the context of prehistoric Oldowan tools, the oldest-known cutting devices. It suggests communication among our earliest ancestors may be more complex than previously thought, with teaching and perhaps even a primitive proto-language occurring some 1.8 million years ago.

“Our findings suggest that stone tools weren’t just a product of human evolution, but actually drove it as well, creating the evolutionary advantage necessary for the development of modern human communication and teaching,” said Thomas Morgan, lead author of the study and a postdoctoral researcher in psychology at UC Berkeley.

Video by Phil Ebiner and Roxanne Makasdjian
“Our data show this process was ongoing two and a half million years ago, which allows us to consider a very drawn-out and gradual evolution of the modern human capacity for language and suggests simple ‘proto-languages’ might be older than we previously thought,” Morgan added.

Morgan and University of Liverpool archaeologist Natalie Uomini arrived at their conclusions by conducting a series of experiments in teaching contemporary humans the art of “Oldowan stone-knapping,” in which butchering “flakes” are created by hammering a hard rock against certain volcanic or glassy rocks, like basalt or flint (see video demonstration above).

Oldowan stone-knapping dates back to the Lower Paleolithic period in eastern Africa, and remained largely unchanged for 700,000 years until more sophisticated Acheulean hand-axes and cleavers, which marked the next generation of stone tool technology, came on the scene. It was practiced by some of our earliest ancestors, such as Homo habilis and the even olderAustralopithecus garhi, who walked on two legs, but whose facial features and brain size were closer to those of apes.

In testing five different ways to convey Oldowan stone-knapping skills to more than 180 college students, the researchers found that the demonstration that used spoken communication – versus imitation, non-verbal presentations or gestures – yielded the highest volume and quality of flakes in the least amount of time and with the least waste.

To measure the rate of transmission of the ancient butchery technology, and establish whether more complex communication such as language would get the best results, study volunteers were divided into five- or 10-member “learning chains.” The head of the chain received a knapping demonstration, the raw materials and five minutes to try their hand at it. That person then showed it to the next person in the chain, who in turn showed the next person, and so on. Their competence picked up significantly with verbal instruction.

“If someone is trying to learn a skill that has lots of subtlety to it, it helps to engage with a teacher and have them correct you,” Morgan said. “You learn so much faster when someone is telling you what to do.”

As for what the results mean for the Oldowan hominins: “They were probably not talking,” Morgan said. “These tools are the only tools they made for 700,000 years. So if people had language, they would have learned faster and developed newer technologies more rapidly.”

Without language, one can assume that a hominin version of, say, Steve Jobs would have been hard-pressed to pass on visionary ideas. Still, the seeds of language, teaching and learning were planted due to the demand for Oldowan tools, the study suggests, and at some point hominins got better at communicating, hence the advent of Acheulean hand-axes and cleavers some 1.7 million years ago.

“To sustain Acheulean technology, there must have been some kind of teaching, and maybe even a kind of language, going on, even just a simple proto-language using sounds or gestures for ‘yes’ or ‘no,’ or ‘here’ or ‘there,’” Morgan said.

Indeed, the data suggest that when the Oldowan stone-tool industry started, it was most likely not being taught, but communication methods to teach it were developed later.

“At some point they reached a threshold level of communication that allowed Acheulean hand axes to start being taught and spread around successfully and that almost certainly involved some sort of teaching and proto-type language,” Morgan said.

In addition to Morgan and Uomini, co-authors and researchers on the paper are Luke E. Rendell, Sally E. Street, Hannah M. Lewis, Catherine P. Cross, Cara Evans, Ronan Kearney, Andrew Whiten and Kevin N. Laland, all at the University of St. Andrews in Scotland, Ignacio de la Torre at University College London and Laura Chouinard-Thuly at McGill University in Canada.

Tomado de: http://newscenter.berkeley.edu/2015/01/13/stone-age-tools/

Oldest ever engraving discovered on 500,000-year-old shell

Homo erectus on Java was already using shells of freshwater mussels as tools half a million years ago, and as a 'canvas' for an engraving. The discovery of an engraved geometrical pattern on one of the shells came as a total surprise. The zig zag pattern, that can only be seen with oblique lighting, is clearly older than the weathering processes on the shell arising from fossilization.



Homo erectus on Java was already using shells of freshwater mussels as tools half a million years ago, and as a 'canvas' for an engraving. An international team of researchers, led by Leiden archaeologist José Joordens, published this discovery on 3 December in Nature. The discovery provides new insights into the evolution of human behaviour.

Not only Homo sapiens made engravings

"Until this discovery, it was assumed that comparable engravings were only made by modern humans (Homo sapiens) in Africa, starting about 100,000 years ago," says lead author José Joordens, researcher at the Faculty of Archaeology at Leiden University.

A team of 21 researchers studied hundreds of fossil shells and associated finds and sediments from the Homo erectus site Trinil, on the Indonesian island of Java. The shells are part of the Dubois Collection that has been held at the Naturalis Biodiversity Center since the end of the 19th century. The shells were excavated by the Dutch physician and researcher Eugène Dubois, the discoverer of Pithecanthropus erectus -- now known as Homo erectus.

Engravings older than weathering

The discovery of an engraved geometrical pattern on one of the shells came as a total surprise. The zig zag pattern, that can only be seen with oblique lighting, is clearly older than the weathering processes on the shell arising from fossilisation. The study has excluded the possibility that the pattern could have been caused by animals or by natural weathering processes and shows that the 'zigzag' pattern is the work of Homo erectus.

Five hundred thousand years old

By applying two dating methods, researchers at the VU University Amsterdam and Wageningen University have determined that the shell with the engraving is minimally 430,000 and maximally 540,000 years old.This means that the engraving is at least four times older than the previously oldest known engravings, found in Africa.

Purpose or meaning of the engraving?

"It's fantastic that this engraved shell has been discovered in a museum collection where it has been held for more than a hundred years. I can imagine people may be wondering whether this can be seen as a form of early art," says Wil Roebroeks, Professor of Palaeolithic Archaeology at Leiden University. He was able to finance this long-term research with his NWO Spinoza Prize. "At the moment we have no clue about the meaning or purpose of this engraving."

Early human-like mussel collector

This research has shown that these early human-like people were very clever about how they opened these large freshwater mussels; they drilled a hole through the shell using a sharp object, possibly a shark's tooth, exactly at the point where the muscle is attached that keeps the shell closed. "The precision with which these early humans worked indicates great dexterity and detailed knowledge of mollusc anatomy," says Frank Wesselingh, a researcher and expert on fossil shells at Naturalis. The molluscs were eaten and the empty shells were used to manufacture tools, such as knives.

Possible follow-on research

This discovery from the historical Dubois collection sheds unexpected new light on the skills and behaviour of Homo erectus, and indicates that Asia is a promising and, so far, relatively unexplored area for finding intriguing artefacts.

From the Netherlands, researchers at Leiden University, the Naturalis Biodiversity Center, the Vrije Universiteit Amsterdam, the universities of Wageningen and Delft and the Cultural Heritage Agency of the Netherlands were involved in the research.

This research is being financed by research funding from the NWO Spinoza Prize.

Tomado de: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141203142453.htm

Artículo completo: Homo erectus at Trinil on Java used shells for tool production and engraving

Somos una mezcla de retales de todos nuestros antepasados

Cuando solo era un niño, Svante Pääbo (Estocolmo, 1955) estaba fascinado por las antigüedades. Su pasión hacia la arqueología era tal que le llevó a iniciar una carrera universitaria sobre egiptología. Pero pronto se aburrió de estudiar los verbos egipcios. Y decidió intentar emprender la carrera de Medicina, siguiendo las huellas de su padre, el bioquímico Karl Sune Bergström –Premio Nobel de Medicina en 1982– aunque fue su madre, la química estonia Karin Pääbo la que le crió, ya que Bergström tenía otra familia.

Desde entonces, su antigua pasión nunca le ha abandonado. A principios de los ochenta, mientras solo era un estudiante de doctorado, cuyo de tema de tesis eran los virus, empezó a llevar a cabo un proyecto nocturno a escondidas de su supervisor. Su idea era conseguir el ADN de una momia para abrir un nuevo camino en la comprensión de la historia antigua. Con la ayuda de sus antiguos profesores de egiptología, consiguió apoderarse de 36 muestras de algunas momias del Museo Pergamon –entonces en el Berlín Este–, identificar su ADN, un hito que nunca antes de había conseguido y, finalmente, publicar en 1985 un artículo en la revista Nature, que fue portada. Por aquel entonces, Pääbo aún ni se había doctorado.

Desde 1997 dirige el departamento de Genética Evolutiva del Instituto Max-Planck de Lipsia, que él mismo ha contribuido a moldear. Tras la unificación alemana, el Max-Planck, equivalente del CSIC español, decidió redoblar esfuerzos para que los länder del Este tuviesen centros de investigación poderosos. Y llamaron a Pääbo para dirigirlo.

Con la seguridad de una financiación fuerte y estable, Svante Pääbo pudo lanzar en 2006 el proyecto por el que obtuvo la fama: secuenciar totalmente el genoma de los neandertales, los homínidos descubiertos 150 años antes en Alemania, que convivieron con los humanos modernos durante miles de años. Un proyecto en el que consiguió fusionar otra vez sus pasiones e inventar una nueva disciplina: la paleogenética. Esta apasionante historia ha sido contada por él mismo en un libro recién publicado: Neanderthal Man – In Search of Lost Genome.

Seguramente el que seamos más inteligentes tiene que ver con el hecho que estemos tan interesados en enseñar y transmitir nuestros conocimientos entre nosotros"
No muy lejos del Museo Pergamon, Svante Pääbo dio una charla en Berlín el pasado fin de semana. Su presentación cerró la conferencia anual Falling Walls, donde científicos y expertos en campos muy diversos cuentan cuáles serán los próximos muros del conocimiento que caerán, y que este año coincidía además con el 25 aniversario de la caída del Muro.

“Todo empezó en 1996, así lo explico en mi libro”, cuenta el científico en una entrevista con Materia. “Por aquel entonces, no sabíamos si podríamos recuperar el ADN de un neandertal de un fragmento de hueso. Cuando secuenciamos por primera vez un trocito de ADN mitocondrial [las mitocondrias son orgánulos de la célula que producen energía y contienen algunos genes diferentes de los del núcleo, pero en muchas más copias] vimos enseguida que tenía que ser lo que esperamos: el genoma de un ser parecido a nosotros, pero diferente. Sin embargo, nos faltaban muchos años de trabajo para poder demostrar algo tan extraordinario como haber sido capaces de recuperar el ADN de alguien muerto desde hace más de 40.000 años”.

Pregunta. ¿Qué papel juega la genética en la paleoantropología?

Respuesta. Es un campo complicado. Si solo estudias las formas de los huesos y de los cráneos, como hacen los antropólogos, es muy difícil llegar a un acuerdo sobre las diferentes formas humanas. El debate sobre la relación entre humanos y neandertales es un ejemplo: se arrastró durante décadas. El ADN en cambio garantiza una respuesta estadística y cuantitativa.

Queremos llegar mucho más allá de los 400.000 años de antigüedad. Estamos trabajando mucho con los restos de la Sima de los Huesos de Atapuerca"
P. Y fue usted el que finalmente rompió un tabú. Homo sapiens y Homo neanderthaliensis sí tuvieron sexo. Y un poco de su genoma se encuentra en el nuestro también.

R. Los Homo sapiens, cuando dejaron África hace 100.000 años, no estaban solos en el planeta. En Europa y en el oeste de Asia vivían, desde hacía cientos de miles de años, los neandertales, que se extinguieron posteriormente. Y no sabíamos si se habían mezclado o no con los sapiens. Ahora sabemos que en el ADN de los europeos y de los asiáticos hay entre el 1% y el 4% de ADN de los neandertales. Si eres de Papua Nueva Guinea, a eso se le añade también un 5% de ADN de otras formas humanas llamadas homínidos de Denisova, una posible especie de Homo identificada por nosotros en 2010 a través del análisis del ADN de un fragmento de dedo pequeño encontrado en Siberia. Todavía podríamos descubrir alguna cosa más, pero la contribución a nuestro ADN no superaría el 10%. Ya que no tenemos ADN antiguo africano, no sabemos qué otras formas humanas han contribuido al ADN de Homo sapiens antes de dejar ese continente. Pero puede que los denisovanos tuviesen a su vez ADN más antiguo, quizás de Homo erectus. Sí, somos una especie de patchwork [mezcla de retales] de todos nuestros antepasados.

P. ¿Esto qué significa en la práctica? ¿Que somos más aptos?

R. Hay una tendencia peligrosa: la de decir que somos como somos porque somos más aptos. En cambio, sabemos que muchas características genéticas no nos hacen más aptos. En el caso de esta afluencia de genes de los neandertales o de los denisovanos, hay evidencia de que en algunos casos hay sido funcionalmente importante. Y es razonable: las dos poblaciones vivían desde hace mucho tiempo en las dos áreas, y se habían adaptado bien al ambiente en el que los nuevos habitantes llegados desde África aún no habían vivido. Un ejemplo es una variante genética relativa a la defensa inmunitaria muy común entre europeos y asiáticos de hoy en día que viene de los neandertales, y el otro es una variante genética responsable de la adaptación a las alturas del Tibet que viene de los denisovanos.

Algunas de nuestras diferencias son importantes para nuestra cultura y tecnología.  Puede que sea lo que haya hecho que seamos más de 7.000 millones de personas, y hayamos ocupado todo el planeta en 50.000 años"
P. ¿Qué es lo que nos hizo capaces de resistir más? ¿Se puede decir que haya sido este patchwork de genomas?

R. No, esto es ir demasiado lejos. Entre otras cosas porque las personas en África, que no tienen estas variaciones en su ADN, se las apañan muy bien sin esas contribuciones genéticas.

P. ¿Cuáles son las principales diferencias estructurales entre genomas modernos y los genomas antiguos?

R. ¡Esto es un programa de investigación para los próximos 10 años! Ahora que tenemos el genoma de los neandertales, y millares de ADN actuales, podemos hacer una lista de lo que compartimos entre nosotros que no compartimos con los neandertales. Usted y yo somos diferentes en tres millones de posiciones de bases en el genoma. Lo que no compartimos con los neandertales son solo 31.000 bases. Sin embargo, creemos que algunas de estas diferencias son importantes para nuestra cultura y tecnología. Esto puede que haya hecho que seamos en la actualidad más de 7.000 millones de personas, y hayamos ocupado todo el planeta en 50.000 años, cuando otras especies anteriores no superaron nunca los pocos centenares de millares, no se alejaban de sus zonas de origen y nunca desarrollaron demasiados instrumentos. Esto es el reto para el futuro y requerirá mucho trabajo funcional, insertando estos cambios en tejidos de cultivo, células madres o ratas transgénicas para ver sus efectos.

Hay una tendencia peligrosa: la de decir que somos como somos porque somos más aptos. En cambio, sabemos que muchas características genéticas no nos hacen más aptos
P. ¿Puede que seamos solo “más inteligentes”?

R. No creo que el genoma nos haya hecho “humanos”. En todo caso, muchos argumentan que no es que nosotros seamos individualmente más inteligentes, sino que todo tiene que ver con nuestra sociabilidad, cosa que me parece plausible. Seguramente tiene que ver con el hecho que estemos tan interesados en enseñar y transmitir nuestros conocimientos entre nosotros. Los monos usan muchos instrumentos, pero no hay evidencia que lo sepan enseñar.

P. Una de las dificultades técnicas más importantes en la paleogenética es la contaminación, sobre todo con el ADN moderno. ¿Cómo garantizan ustedes que esto no ocurra?

R. En primer lugar, hay que trabajar en condiciones de limpieza absoluta. Luego se puede hacer una comprobación directa sobre los datos que produces. El genoma mitocondrial existe en muchas copias en cada célula, por lo cual puedes secuenciarlo muy detalladamente. Cada uno de nosotros solo tiene un tipo de genoma mitocondrial. Entonces, si solo ves un tipo de genoma mitocondrial, que todos heredamos de nuestra madre, estás seguro que solo estás mirando a un individuo y, como el genoma mitocondrial de un Neandertal es diferente al nuestro, si detectamos uno moderno será porque un ser humano moderno lo ha contaminado. Además, el ADN antiguo sufre unas modificaciones químicas a lo largo del tiempo. Una de las cuatro bases, la citosina, se modifica en una base no natural en el ADN, el uracilo. Y esto solo puede pasar en centenares de años. Por lo tanto, si ves esta modificación y sabes que es ADN de un solo individuo, puedes confiar que lo que ves es el ADN antiguo que buscas.

P. ¿Qué ha cambiado en su campo desde cuando estudiaba las momias hasta hoy en día?

R. Hace 30 años no había campo. En esa época el ADN se clonaba en las bacterias y eso era muy poco eficiente. Luego llegó la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), que nos permitió obtener un gran número de copias de un fragmento de ADN. Esto es lo que creó el campo. El siguiente paso fue en los años 2000, cuando se inventó la high-throughput sequencing, otra técnica mucho menos afectada por la contaminación para secuenciar y analizar genomas a gran escala.

P. ¿Es difícil convencer a los museos de que les cedan los huesos?

R. A veces, depende de las personas. Es cada vez más fácil, sobre todo ahora que podemos enseñar resultados para convencerles de que podemos descubrir cosas útiles para ellos también. Hay también gente que no quiere darte sus fósiles en ningún caso, pero son cada vez menos.

P. En su último artículo, publicado en Nature, ha estudiado los restos de un hueso de pierna de un hombre que vivió hace unos 45.000 años en Siberia. ¿Qué es lo que han visto?

R. Primero, que el encuentro entre los sapiens y los neandertales pasó un poco después lo que se pensaba, entre hace 50.000 y 60.000 años. Estudiando el genoma de ese hombre se podía deducir que los neandertales y los sapiens ya se habían cruzado. Y estudiando cómo ha evolucionado el ADN, pudimos deducir una fecha más exacta de su cruce. Segundo, que el patrón de emigración de los sapiens era distinto a lo que pensábamos. Todo el mundo daba por sentado que la evolución hacia Australia había pasado por la costa de Asia. Mientras que ese individuo nos demuestra que hubo una emigración también a través de Asia central.

P. Además de estudiar las funciones de los genes que nos diferencian con los homínidos antiguos, ¿cuál es el límite de edad de los restos que queréis llegar a alcanzar?

R. Queremos llegar mucho más allá de los 400.000 años de antigüedad, que es el límite al que hemos llegado ahora. Probablemente hasta 500.000 años. Estamos trabajando mucho con los restos de la Sima de los Huesos de Atapuerca. El año que viene ciertamente tendremos noticias interesantes sobre estos restos.

Tomado de: http://elpais.com/elpais/2014/11/18/ciencia/1416305106_266934.html

• El uso del ocre rojo y la ingesta de moluscos durante 250.000 años habrían aportado nutrientes esenciales para el desarrollo de la mente.

Desde María Antonieta hasta Luis XVI. A lo largo de los años, el maquillaje ha sido un elemento básico entre la aristocracia para demostrar elegancia y distinción. Lo mismo ha sucedido con el marisco, un alimento considerado hoy de lujo por muchas personas pero muy consumido en la antigüedad. Sin embargo, parece que estos dos elementos han tenido una importancia determinante en el desarrollo del cerebro humano ya que –como señalan varias líneas de investigación- su uso combinado tuvo una importancia directa en la evolución humana.

Al menos, así lo ha afirmado un artículo del investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Carlos Duarte. Éste experto, concretamente, ha determinado que la ingesta accidental del pigmento ocre utilizado y las conchas utilziadas en el maquillaje -además de una alimentación basada en moluscos durante más de 250.000 años- habría aportado los nutrientes necesarios para el desarrollo temprano del cerebro y habría mejorado la adecuación biológica del ser humano.

Moluscos y polvo ocre

Según explica Duarte, los pigmentos ocres ingeridos accidentalmente podrían haber suministrado al ser humano hierro, esencial para la salud reproductiva y el desarrollo cerebral. Lo mismo habría sucedido con el marisco, rico en ácido docosahexaenoico (DHA por sus siglas en inglés). Éste ácido graso esencial poliinsaturado de la serie omega-3 tien un papel básico en el desarrollo del sistema nervioso, el cerebro y la visión.

Izquierda: esqueleto de una mujer que data de hace unos 23.000 años que muestra un tocado hecho de conchas. Centro: retrato de Maria Antonieta. Derecha: una mujer joven, con pigmentos ocres rojos en los labios

«Por un lado, el marisco permitió hace unos 200.000 años que los humanos hicieran frente a un periodo climático adverso y, por otro, supuso disponer de una fuente de alimentación fiable en un momento que coincidió con la dispersión de nuestra especie por la costa. La manipulación de estos materiales habría supuesto un aporte extra de hierro, fundamental para el cerebro en situaciones donde escasea este nutriente, como por ejemplo, en el caso de mujeres embarazadas con una dieta basada en marisco», ha explicado el investigador.

Los materiales, combinados

A su vez, Duarte ha determinado que la combinación de ambos elementos habría sido de gran importancia para la evolución del ser humano. En este sentido, el experto ha señalado la importancia que han tenido las culturas en las que estos elementos han tenido un papel clave para la evolución de la especie. «El uso de ocre rojo y las conchas no se restringe a culturas indígenas, sino que las mujeres occidentales siguen usando ocre rojo y conchas, pues el pigmento es la base de este color en los cosméticos actuales y portan frecuentemente ornamentos producidos con conchas».

«Una alimentación rica en productos de origen marino y una dieta adecuada en hierro siguen jugando un papel clave en la salud mental y reproductiva de nuestra especie, que se ha de cuidar particularmente durante el embarazo. Este papel es tan importante o más aún que el que jugó hace 200.000 años pues estamos en un momento en el que el deterioro de nuestra dieta está llevando a la proliferación de problemas de salud mental y reproductiva también en la sociedad occidental», completa Duarte.

Tomado de: http://www.abc.es/ciencia/20140930/abci-maquillaje-marisco-evolucion-humana-201409301418.html