Iklim bumi selalu berada dalam keadaan fluks. Sejak nenek moyang kita bercabang dari pokok evolusi primata berjuta-juta tahun yang lalu, planet ini telah menghadapi perubahan drastik di antara tempoh yang lembap dan kering, serta pembekuan glasial dan pencairan glasial yang lama. Sudah jelas bahawa manusia awal mampu bertahan dengan perubahan-kewujudan kita mengesahkan kejayaan mereka. Tetapi semakin ramai saintis berfikir bahawa perubahan iklim yang besar mungkin juga menimbulkan beberapa sifat mendefinisikan manusia.
Khususnya, beberapa lompatan evolusi yang besar, seperti otak yang lebih besar dan penggunaan alat kompleks, seolah-olah bertepatan dengan perubahan iklim yang ketara. "Saya fikir, adil, semua yang kita ada pada masa ini adalah kebetulan, " kata Peter B. deMenocal dari Balai Cerap Bumi Lamont-Doherty di Universiti Columbia. Tetapi dia dan penyelidik lain sedang meneroka beberapa baris bukti, dari gigi kuno hingga sedimen laut, untuk melihat apakah pautan yang lebih konkrit dapat disokong.
Data ini juga membantu saintis menapis teori-teori yang mungkin untuk bagaimana iklim mungkin telah mencetuskan kemajuan evolusi. Sebagai contoh, satu idea adalah bahawa lompatan besar ke hadapan tidak didorong oleh penyesuaian kepada perubahan habitat tertentu, tetapi oleh satu siri perubahan yang kerap. Dengan kata lain, manusia berevolusi untuk hidup dengan ketidakpastian. Rick Potts di Program Asal Manusia Institusi Smithsonian menyebut idea ini "pemilihan kepelbagaian", dan mungkin sekurang-kurangnya dua peristiwa evolusi utama dapat dikaitkan dengan tempoh ketidakstabilan iklim.
"Kira-kira antara 3 dan 2.5 juta tahun yang lalu, keturunan 'Lucy' [ Australopithecus afarensis ] telah punah dan ahli pertama genus kita sendiri, Homo, muncul. Alat batu mudah pertama juga muncul dengan fosil-fosil tersebut, yang menampilkan ciri-ciri moden seperti otak yang lebih besar, "kata deMenocal. "Kemudian, antara 2 juta dan 1.5 juta tahun yang lalu, kita melihat Homo erectus. "Orang hominin yang lebih besar itu mempunyai kerangka yang sangat mirip dengan alat kita sendiri, yang lebih canggih seperti paksi berganda dan perilaku baru yang membawa manusia awal keluar dari Afrika untuk kali pertama.
Tengkorak kanak-kanak Australopithecus afarensis yang terdapat di Ethiopia bermula kira-kira 3.3 juta tahun lalu. (EUAN DENHOLM / X01999 / Reuters / Corbis) Kedua-dua kejadian ini berlaku pada masa-masa apabila iklim tempatan mengalami perubahan dramatik. Sebagai contoh, kita tahu bahawa kira-kira 3 juta tahun yang lalu-sekitar waktu spesies Homo pertama muncul-Afrika beralih dari kawasan hutan untuk membuka padang rumput sebagai iklim kering. Perubahan mudah dalam pemandangan ini mungkin menjadi sebahagian daripada mengapa manusia awal berevolusi dari memanjat dan ke arah berjalan tegak. Tetapi bukti baru-baru ini yang dikumpulkan dari dasar laut memberikan gambaran yang lebih terperinci mengenai perubahan iklim dalam tempoh ini.
Untuk karyanya, deMenocal menggerudi ke dasar laut di sepanjang pantai Afrika, di mana sedimen yang telah lama tersebar di darat kekal di peringkat teratur. Sedimen yang ditiup di luar pantai dari Afrika dan Arab telah terkumpul di sini pada kadar kira-kira 1.5 inci setiap 1, 000 tahun, mewujudkan kek lapisan iklim yang bergantian cahaya dan jalur gelap. Semasa tempoh pengering, lapisan mempunyai gelap, kotoran gelap yang ditiup ke laut oleh monsun kuno. Semasa tempoh basah, lapisan mengandungi penggabungan cahaya plankton fosil yang banyak.
Inti mengungkapkan perubahan antara tempoh yang sangat basah dan sangat kering kira-kira setiap 20, 000 tahun. Ini mengikuti kitaran biasa, yang dikuasai oleh orbit di bumi, yang meningkatkan dan mengurangkan jumlah cahaya matahari yang ada yang memukul planet ini. Tempoh ayunan ini berlaku dengan cepat pada skala masa geologi. Yang menarik, turun naik yang paling ketara berlaku 3 hingga 2.5 juta tahun yang lalu, dan sekali lagi satu juta tahun kemudian-selama dua masa utama kemajuan manusia.
Bukti lanjut dunia kuno yang tidak stabil ini boleh didapati di Afrika moden. Lembah Rift Besar adalah rumah bagi banyak fosil yang paling penting dalam evolusi hominin awal, jadi Mark Maslin, ahli geografi di University College London, mengkaji rekod paleoklimat lembah. Timnya mendapati bahawa lembah tasik terdapat sangat sensitif terhadap perubahan pesat yang sama dalam iklim kira-kira 2.5 juta tahun lalu, dan pada 1.7 juta tahun yang lalu. "Tasik air tawar ini boleh mengisi atau hilang dengan perubahan hujan, " katanya. "Kami mendapati bahawa tempoh tertentu, atau 'pulsa', apabila tasik-tasik datang dan terus berkorelasi dengan perubahan besar dalam evolusi manusia. Kedua-dua rekod itu benar-benar serasi. "
Analisis gigi fosil, yang kaya dengan data isotop karbon, membantu untuk terus memelihara apa yang nenek moyang kita makan dan minum semasa tempoh tidak menentu ini, dan jenis persekitaran yang mereka panggil. Kajian-kajian ini menunjukkan bahawa Homo mengejar trend di mana orang-orang lebih awal memberi makan kepada padang rumput yang semakin berkembang, kata deMenocal. Ini menunjukkan bahawa manusia awal yang lebih berjaya memohon pilihan makanan yang pelbagai dalam tempoh yang berubah-ubah walaupun dengan landskap Afrika, dalam jangka masa panjang, menuju ke persekitaran padang rumput yang lebih seragam.
"Sekitar 2 juta tahun yang lalu, melihat gigi Homo, anda melihat diet yang hampir 50-50 berpecah antara rumput dan makanan lain, " kata deMenocal. "Jadi ada peningkatan bukti geokimia untuk perubahan diet yang menunjukkan fleksibiliti yang hebat termasuk pemprosesan karkas, migrasi besar dan perubahan tingkah laku yang seolah-olah menunjukkan cara hidup yang berbeza." Homo memberikan sifat-sifat berharga ini pada garis depan masa depan sementara spesies kontemporari dengan lebih banyak diet terhad mati.
Sekeping tulang rahang dari nenek moyang manusia awal, yang ditemui di tapak di Sepanyol yang bermula kira-kira 1.2 juta tahun. (Sani Otero / epa / Corbis) Tetapi hanya mengenal pasti kemungkinan hubungan antara perubahan iklim dan lompatan evolusi tidak membantu saintis memahami apa yang mencetuskan kemajuan tertentu, kata Maslin.
"Pemikiran saya adalah bahawa terdapat banyak teori yang menarik tentang evolusi manusia, tetapi setiap orang sebenarnya boleh benar, " katanya. "Oleh itu, anda boleh memilih apa-apa tempoh dalam landskap yang berubah-ubah ini dan ia mungkin menjejaskan ciri-ciri yang berbeza." Sebagai contoh, adalah munasabah untuk membayangkan bahawa otak nenek moyang kita mungkin telah berkembang apabila tasik-tasik itu sangat berubah-ubah, kerana hominin terpaksa menjadi lebih bijak menentukan di mana makanan seterusnya akan datang, kata Maslin.
"Sebaliknya, mungkin dalam tempoh yang basah, apabila terdapat banyak sumber daya, pilihan seksual akan muncul dan wanita yang paling bijak berkata, Mana-mana lelaki mengendalikan kumpulan itu, saya mempunyai dia sebagai rakan kongsi . "Peninjauan masa-masa kemudian seperti Zaman Batu Tengah (sekitar 80, 000 hingga 40, 000 tahun yang lalu) menghubungkan perubahan iklim yang cepat yang mewujudkan keadaan basah di Afrika Selatan untuk inovasi dalam bahasa dan identiti budaya, termasuk ukiran simbolik dan perhiasan kulit.
Dan kebangkitan pertanian kira-kira 10, 000 tahun yang lalu bertepatan dengan peralihan iklim selepas berakhirnya glasiasi terakhir. Sesetengah saintis telah berteori bahawa ais yang berundur menjadikannya lebih mudah, atau mungkin juga perlu, untuk manusia memelihara tumbuh-tumbuhan di Timur Dekat. Tetapi terdapat beberapa isyarat campuran juga. Ekspedisi kemudian dari otak manusia awal-lebih kecil tetapi masih banyak lonjakan-tampaknya telah berlaku dalam tempoh iklim yang relatif stabil, kata Maslin.
Penyelidik lain mencadangkan bahawa perubahan iklim kuno bertindak pada manusia dengan cara yang lebih serupa dengan penyesuaian evolusi yang dilihat pada haiwan dan tumbuhan lain. John Stewart dari Universiti Bournemouth berpendapat bahawa perubahan iklim kemungkinan akan memindahkan orang-orang di sekitar landskap yang sekarang Eropah dan Asia, mengasingkan beberapa populasi dan mewujudkan keadaan yang boleh membawa kepada perubahan evolusi dan kebangkitan spesies baru.
Kajian telah menunjukkan bahawa zaman ais yang lalu mungkin memaksa spesies seperti landak menjadi kawasan yang lebih kecil, atau refugia, di mana mereka dapat bertahan. Spesies tersebut tidak secara genetik sama apabila mereka muncul dan berkembang sebagai iklim pilihan mereka kembali. Jika proses ini bertindak dengan cara yang sama pada hominin, Neanderthals dan Denisovans mungkin timbul dari kumpulan awal seperti Homo heidelbergensis, ketika mereka menjadi terpencil di poket-poket kecil yang dapat didiami di Hemisfer Utara Utara.
"Kami melihat kepada organisma lain dan bagaimana mereka menyesuaikan diri dalam beberapa kitaran interlasa terakhir, " kata Stewart, merujuk kepada kerja yang dilakukan dengan Chris Stringer dari Muzium Sejarah Alam, London. "Sesetengah corak sepatutnya berlaku apabila anda melihat penyebaran geografi dan genetik, dan kita melihat manusia dalam cahaya yang sama. Sekiranya kita percaya kepada evolusi organik, kita tidak sepatutnya mencipta proses baru untuk manusia atau merawatnya sebagai kes yang istimewa. Kami patut muat ke dalam gambar yang lebih besar ini. "
Proses ini mungkin tidak berfungsi dengan cara yang sama di lokasi yang lebih dekat dengan Khatulistiwa, di mana perubahan iklim mungkin tidak begitu melampau, Stewart menambah. Dan dia percaya bahawa teorinya tidak saling eksklusif dengan jenis variasi pemilihan yang Rick Potts, Peter deMenocal dan yang lain menyokong.
"Tetapi saya fikir, bagi saya, pemilihan kepelbagaian bukan mekanisme untuk membuat spesies baru. Ia lebih daripada satu mekanisme untuk membuat garis keturunan yang berjaya yang boleh menyebarkan dan membolehkannya mengatasi banyak senario yang berbeza, "kata Stewart. "Untuk membuat dua spesies daripada satu, saya fikir anda memerlukan jenis pengasingan geografi yang didorong oleh iklim." Namun, dia berkata, "tidak ada keraguan tentang hal itu-manusia dapat mengatasi banyak perkara yang berbeza, dan sesuatu dalam evolusi mesti dibuat begitu. "
