Dieta Paranthropus boisei la începutul Pleistocenului din Africa de Est PNAS

Contribuție de Thure E. Cerling, 26 martie 2011 (trimis spre examinare 27 februarie 2011)

africa

Articole similare

Abstract

Paranthropus boisei, hominin din Africa de Est, a fost caracterizat printr-o suită de trăsături craniodentale care au fost interpretate pe scară largă ca adaptări la o dietă care consta din obiecte dure care necesitau sarcini masticatorii de vârf puternice. Aceste adaptări morfologice reprezintă punctul culminant al unei tendințe evolutive care a început la taxoni anteriori, cum ar fi Australopithecus afarensis, și, probabil, a facilitat utilizarea habitatelor deschise în Plio-Pleistocen. Aici, folosim izotopi stabili pentru a arăta că P. boisei a avut o dietă dominată de biomasă C4, cum ar fi ierburile sau rogozele. Dieta sa a inclus mai multă biomasă C4 decât orice altă hominină studiată până în prezent, inclusiv congenerul său Paranthropus robustus din Africa de Sud. Aceste rezultate, coroborate cu dovezi recente din micro-uzura dentară, pot indica faptul că morfologia remarcabilă craniodentală a acestui taxon reprezintă o adaptare pentru procesarea unor cantități mari de vegetație de calitate scăzută, mai degrabă decât a obiectelor dure.

Paranthropus boisei, hominin din Africa de Est, poseda o dentiție postcanină mare și scăzută, corpuri mandibulare mari și groase și mușchi puternici de masticare, care se consideră, în general, că sunt adaptări pentru o dietă de nuci, semințe și fructe tari (1-3) . Această noțiune a apărut din interpretările morfologiei lui P. boisei, dar a câștigat un sprijin indirect din studiile de microwear dentare ale congenerului său, Paranthropus robustus; acestea au concluzionat că uzura molarilor din Paranthropus din Africa de Sud a fost în concordanță cu faptul că a ingerat și mestecat produse alimentare mici, dure, dacă nu ca resurse primare, atunci cel puțin ca alimente de rezervă (4-6). Deși unii au sugerat că morfologia craniodentală a P. boisei este în concordanță cu consumul de alimente dure decât de alimente tari (7, 8), această idee a fost în mare parte evitată de majoritatea lucrătorilor. Astfel, atunci când un studiu recent care a folosit o analiză a texturii microrevelurilor dentare nu a evidențiat nicio dovadă a consumului de alimente dure de către P. boisei (9), a contestat decenii de înțelepciune primită și a subliniat necesitatea unor linii independente de dovezi paleodietare.

Prezentăm date stabile despre izotopi pentru încă 22 de indivizi P. boisei din centrul și nordul Keniei, cu vârste cuprinse între 1,9 și 1,4 milioane de ani și extind gama spațială a exemplarelor din Tanzania cu peste 700 km. Aceste date informează nu numai înțelegerea noastră asupra dietei de P. boisei, ci având în vedere asemănările morfologice ocazionale cu alți taxoni australopitici (de exemplu, Australopithecus afarensis, Australopithecus garhi, Australopithecus africanus), potențial înțelegerea rolului dietei în evoluția timpurie a homininului.

Rezultate

Valorile δ 13 C ale P. boisei nu se modifică în jumătate de milion de ani pentru care au fost disponibile probe (r 2 = 0,10). Valoarea medie a δ 13 C pentru aceste probe a fost de -1,3 ± 0,9 ‰ (24 dinți de la 22 de persoane), cu o valoare maximă de + 0,7 ‰ și o valoare minimă de -3,4 ‰ (Tabelul 1). Folosind estimări de +2 și -12 ‰ pentru o dietă de „pășunat pur C4” sau „de navigare pur C3” (14), valorile δ 13 C pentru P. boisei corespund unei diete în care biomasa C4 cuprinde 77 ± 7%, cu valori minime și maxime de 61 și respectiv 91%.

δ 13 C și δ 18 O din P. boisei din Bazinul Baringo, Kenya (acest studiu), Bazinul Turkana, Kenya (acest studiu) și din Defileul Olduvai și Peninj, Tanzania (14)

Frecvențe cumulative ale P. boisei din Africa de Est cu P. robustus contemporan din Africa de Sud și pentru T. oswaldi din Africa de Est și de Sud. Au fost mediate analize multiple de la indivizi singuri.

Valorile δ 13 C și O 18 O ale P. boisei din bazinul Turkana în comparație cu girafele, suidele, hipopotamii și echidele din membrii KBS și Okote ai formațiunii Koobi Fora și cu omologii lor moderni din regiunea Tsavo din Kenya.

Discuţie

C4 Dieta P. boisei.

Compoziția izotopului de carbon al P. boisei este fundamental diferită de cea a tuturor hominoizilor vii și fosili cunoscuți, care variază de la consumatori de C3 aproape puri, cum ar fi gorilele (16) și cimpanzei (17, 18), la consumatorii variabili de C3, cum ar fi A. africanus și P .robustus (12, 13). Într-adevăr, singurul primat de haplorină cunoscut, cu o compoziție similară de izotopi de carbon, este babuinul extins Theropithecus oswaldi (x = -2,3 ‰, SD = 1,5 ‰, n = 12) (vezi Tabelul S2 și referințele din acesta) din același general perioada de timp. În ciuda unei distribuții odinioară largi, genul Theropithecus este acum limitat la o singură specie care trăiește în zonele înalte din Etiopia. Aceste observații sugerează că organismele cu care P. boisei au concurat cel mai probabil pentru resurse nu erau contemporane Homo, Papio (babuini de savană) sau alți taxoni frugivori, ci probabil consumatori de biomasă C4 incluzând echide, suide, hipopotami, Theropithecus și unele bovide.

Marea majoritate a biomasei C4 este iarbă, deși pot exista cantități mari de rogojini C4, în special în mediile umede, cum ar fi Delta Okavango astăzi (19). Există un procent mult mai mic de dicoturi C4 și plante cu metabolizare a acidului crassulacean cu compoziții similare de izotopi de carbon, deși abundența de obicei redusă a primei și abundența scăzută și toxicitatea frecventă a acestora din urmă le fac puțin probabil să fie obiective regulate pentru hominine timpurii (20). Astfel, este aproape sigur că P. boisei a avut o dietă axată pe ierburi, rogojini sau ambele.

Recent s-a sugerat că rogozele erau o resursă importantă de hominin, deoarece se găsesc adesea în pădurile râurilor favorizate de multe primate de savană și deoarece tuberculii lor sunt o resursă energetică potențial ridicată pentru care homininii care folosesc unelte ar fi avut puțină concurență (14, 21). Cu toate acestea, rogozele folosesc adesea fotosinteza C3, nu sunt distribuite pe scară largă în multe habitate și ar fi putut avea o valoare nutrițională dubioasă fără a fi gătite (22, 23). Mai mult decât atât, nu există nicio evidență a unui mamifer mare care să se hrănească cu astfel de limbi. Indiferent dacă P. boisei ar fi un specialist în rogojeni în zonele umede, ar sugera o distribuție extrem de limitată în peisajele antice, cu implicații importante pentru înțelegerea noastră despre biologia și biogeografia homininei timpurii.

Iarbele, în schimb, sunt pe scară largă abundente și utilizează calea fotosintetică C4 în majoritatea mediilor africane de savană; acestea sunt utilizate pe scară largă de către mamifere taxonomice diverse, inclusiv primatul Theropithecus. Un motiv pentru a crede că lamele de iarbă nu au fost consumate de P. boisei este că relieful ocluzal scăzut al dinților obrazului este opusul a ceea ce s-ar putea aștepta pentru un consumator de frunze. Folivorele tind să aibă un mare relief ocluzal, în timp ce dinții plătiți se găsesc de obicei la consumatorii cu obiecte dure în rândul primatelor frugivore (1). Cu toate acestea, profilurile de complexitate a micro-uzurii dentare ale P. boisei și Theropithecus sunt similare, sugerând o dietă cu proprietăți mecanice comparabile (24). Deși anizotropia ridicată (direcționalitate) a micropurtării molare Theropithecus este foarte diferită de cea a P. boisei, s-a sugerat că aceasta rezultă din constrângeri diferite, reprezentate de morfologia dentognatică, mai degrabă decât de dietă (24). Cu alte cuvinte, este posibil ca aceștia să folosească alimente similare, dar să le mestece în moduri diferite.