Ha sido un año extraordinario de exploraciones y descubrimientos en el Earth Institute. Durante el mes de diciembre, a medida que 2017 llega a su fin, Compartiremos historias que destacan algunos de los trabajos destacados de nuestros investigadores.

La historia de la evolución humana tiene sus raíces en África oriental, donde los homínidos, especies ancestrales directamente relacionadas con los humanos, apareció por primera vez. Una remota región desértica alrededor del lago Turkana, en el noroeste de Kenia, es la fuente de muchos importantes fósiles y artefactos humanos primitivos. Esta región es donde el paleoecólogo y geoquímico del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty Kevin Uno ha estado recolectando fósiles y sedimentos, buscando evidencia sobre el clima, vegetación, animales y agua disponible para nuestros antepasados ​​hace millones de años. Uno de los objetivos de Uno es comprender el papel del clima en la evolución humana.

"La gente siente curiosidad por saber cómo llegamos aquí los humanos. Estoy tratando de entender qué papel jugó el cambio climático en la evolución de nuestra especie, ", dijo Uno. Sus primeros hallazgos nos brindan nueva información sobre la génesis de la vida humana y plantean nuevas preguntas fascinantes.

En un estudio publicado en junio de 2016, Uno y un equipo de Lamont, incluyendo al geoquímico Pratigya Polissar y al paleoclimatólogo Peter deMenocal, proporcionó un registro de 24 millones de años de tendencias de la vegetación en África oriental. El registro da peso a la idea de que los seres humanos desarrollaron rasgos clave:dietas flexibles, cerebros grandes, estructuras sociales complejas, y la capacidad de caminar y correr sobre dos piernas, mientras se adapta a la extensión de los pastizales abiertos. Los hallazgos sugieren fuertemente que hace entre 24 y 10 millones de años, mucho antes de que aparecieran antepasados ​​humanos directos, había pocos pastos y presumiblemente dominaban los bosques. Luego, con un aparente cambio en el clima, empezaron a aparecer pastos. El estudio muestra que la tendencia continuó a lo largo de toda la evolución humana conocida, lo que llevó a un dominio de las gramíneas hace unos pocos millones de años.

"Toda la evolución de nuestro linaje nos ha implicado vivir y trabajar en pastizales o cerca de ellos, "dijo Uno.

Este año, Uno participó en expediciones de campo a la región de la cuenca de Turkana en los lados este y oeste del lago Turkana. Él y su equipo buscaron aprender más sobre cómo ha variado el clima durante los últimos cinco millones de años.

"Quería ir a los sitios de homínidos fósiles y ver si podíamos usar herramientas de geoquímica orgánica, que es algo que nunca habíamos hecho antes. Queremos aprender cosas nuevas sobre el clima, vegetación, y contexto ambiental de nuestros antepasados, ", dijo Uno. El descubrimiento de herramientas de piedra de 3,3 millones de años, las más antiguas del mundo, llevó a Uno a buscar pistas sobre el contexto ambiental de los primeros humanos mientras elaboraban y trabajaban con estas herramientas.

Para reconstruir hábitats antiguos, Uno y sus colegas extraen información de dos fuentes:ceras de hojas de plantas que vivieron hace millones de años y ahora se conservan en suelos fósiles, y dientes de mamíferos antiguos, como los de elefantes e hipopótamos. El análisis químico e isotópico de esos materiales en los laboratorios de Lamont permite a los científicos discernir las plantas, animales y fuentes de agua que estaban disponibles en el ecosistema para que estos animales comieran y bebieran.

"Los dientes son únicos porque se forman entre un año y diez años en los animales grandes, y eso es como un pequeño registrador de datos o una cápsula del tiempo de hace millones de años, "dijo Uno. Su análisis inicial indica que los patrones de lluvia cambiantes, de una a dos estaciones lluviosas al año, puede haber tenido un efecto significativo en la vegetación y los animales.

"Una gran pregunta para mí es, ¿Cuánto tiempo ha existido el modo de operación de dos estaciones lluviosas? ”Los datos preliminares de Uno apuntan a una sola estación lluviosa anual hace alrededor de 3,5 millones de años.

"Estoy tratando de comprender la evolución del sistema moderno de dos estaciones lluviosas al año. Cuando hace mucho calor, como en el este de África, el agua importa. Añades lluvia y las cosas se ponen verdes y los animales son felices, mientras que los períodos de sequía prolongados son un gran desafío para ellos. ¿Cómo enfrentaron los homínidos los cambios en la disponibilidad de sus fuentes de alimento? Esa es una de las preguntas en las que estoy trabajando al analizar los dientes ".

Al rastrear los biomarcadores en ceras de plantas antiguas, Uno obtiene una perspectiva más amplia de la historia de la vegetación de la región.

"Si miras los isótopos en los dientes, se han filtrado a través de las opciones dietéticas del animal. Pero con los biomarcadores de cera vegetal, estás viendo restos reales de plantas antiguas, y registran todo el paisaje. Se conservan durante millones de años porque estos recubrimientos cerosos de las hojas están formados por hidrocarburos saturados, que son muy difíciles de romper ".

El clima es un factor clave que determina los tipos de vegetación que pueden crecer en un ecosistema. Al recrear los alimentos vegetales y el hábitat disponibles en un momento dado, es posible conocer los cambios que ocurrieron durante transiciones importantes en la evolución de los seres humanos. De particular interés para Uno es un período de tiempo conocido como la época del Plioceno, que fue la última vez que la Tierra experimentó niveles de CO2 atmosférico tan altos como los actuales. Luego, los niveles de CO2 estaban en aproximadamente 400 partes por millón (ppm), y eso es aproximadamente donde están ahora.

El Plioceno ocurrió hace entre 5.3 y 2.6 millones de años, un período de tiempo en el que muchos mamíferos y aves evolucionaron hacia formas más o menos modernas y cuando aparecieron por primera vez los primeros homínidos. Uno explica que de todos los fósiles de la cuenca de Turkana que se cree que son del Plioceno, menos del uno por ciento son de homínidos. Los científicos creen que el hallazgo indica que pocos homínidos habitaban la Tierra en comparación con otros animales. También han descubierto una variedad de especies de homínidos.

"Durante los últimos cinco años, hemos descubierto que había una diversidad mucho mayor de homínidos en el Plioceno, de cinco a seis especies más de lo que se pensaba originalmente, "dijo Uno. Ha sido imposible determinar cuáles son nuestros antepasados ​​directos." Ha sido como buscar una aguja en un pajar ".

Por meticulosa que sea la investigación de Uno, cuestiones profundamente importantes impulsan su trabajo.

"Me parece fascinante que nuestros antepasados ​​homínidos fueran tan bajos en abundancia, tal vez solo decenas o cientos de miles, pero ahora somos 7.500 millones. Es difícil imaginar esto pero por mucho tiempo los homínidos no eran la especie dominante en la Tierra como lo somos hoy, "dijo Uno.

Explorar el contexto ambiental de la época del Plioceno ayudará a contar la historia de quiénes eran estos homínidos, por qué había especies distintas, y posiblemente cómo y por qué una forma condujo a la evolución de los humanos modernos.

"Hoy nos dirigimos a un mundo más cálido, uno con un clima más severo y una gran cantidad de otros desafíos que enfrentarán nuestras sociedades. Es importante hacer una pausa y mirar hacia atrás desde donde venimos ". Uno señala, "El sello distintivo de los humanos modernos es que somos muy adaptables. Es algo maravilloso acerca de nuestra especie".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de Earth Institute, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.