Данный материал является переводом оригинальной статьи, размещённой на сайте The Conversation.
Сто лет назад открытие черепа в северо-западной провинции Южной Африки изменило наше понимание эволюции человека. Череп подростка был назван «Таунгским ребёнком» Раймондом Дартом (Raymond Dart), анатомом из Университета Витватерсранда, который первым его описал. В 1924 году Дарт не смог точно сказать, сколько ему лет, но объявил, что он принадлежит к новому виду, который он назвал Australopithecus africanus. Это было первое свидетельство, подтвердившее утверждение британского натуралиста Чарльза Дарвина (Charles Darwin) о том, что человекообразные обезьяны и люди имели общего предка и что человечество произошло из Африки.
Вслед за Таунгским ребёнком были сделаны новые открытия Australopithecus africanus, многие из которых находились в Стеркфонтейне, примерно в 70 км к юго-западу от Претории. Стеркфонтейн расположен в «Колыбели человечества», которая является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО.
За столетие, прошедшие с тех пор, как был найден и описан Таунгский ребёнок, разгорелись большие споры о геологическом возрасте окаменелостей австралопитеков, найденных в Стеркфонтейне, а также окаменелостей из Таунга и третьего места — Макапансгата.
Большая часть споров сосредоточена вокруг Стеркфонтейна. Некоторые исследователи оценивают возраст окаменелостей из определённой области (называемой «Member 4») между 3,4 и 3,7 миллионами лет. По другим оценкам, эти окаменелости намного моложе и датируются периодом от 2 до 2,6 миллионов лет назад. Различия возникают из-за методов датировки, используемых командами-конкурентами. Каждая из них опубликовала статьи, отвергающие методы своего конкурента.
Теперь спор может стать на шаг ближе к разрешению. Вместе с моей коллегой Сью Дайкс/Sue Dykes (которая, к сожалению, скончалась в 2019 году), я использовал другой подход, примененный непосредственно к ископаемым зубам гомининов (дальних родственников человека), чтобы оценить возраст окаменелостей стеркфонтейнского австралопитека. Наши результаты для «Member 4» показывают, что возраст окаменелостей варьируется от 2 до 3,5 миллионов лет. Этот период охватывает более широкий период, чем предполагалось ранее, и охватывает возрасты, оцененные противоборствующими командами.
Наш метод также позволил нам датировать Таунгского ребёнка возрастом 2,58 миллиона лет.
Мы считаем, что наш метод точен. Но, без сомнения, будут и другие исследования с использованием других методов. Мы имеем дело с вопросом, который беспокоил учёных на протяжении десятилетий, и стремление точно сказать, когда эти древние члены нашего генеалогического древа существовали в Южной Африке, будет продолжаться.
Одной из нерешённых проблем является определение региона, из которого произошёл наш род (Homo): был ли он в Южной Африке или в Восточной Африке, от предкового вида австралопитеков?
Различные методы
Одна из причин, по которой было трудно точно датировать стеркфонтейнского австралопитека, заключается в том, что первоначальные открытия были сделаны в ходе добычи известняка с использованием динамита. Это означает, что контекст окаменелостей был утерян.
Однако в Стеркфонтейне и других местах Южной Африки были обнаружены окаменелости видов животных, также обитающих в Восточной Африке. Вулканические отложения в Восточной Африке содержат следы калия (K) и аргона (Ar), что позволяет провести точное радиометрическое датирование K/Ar.
К сожалению, в тот тревожный период, между 2 и 5 миллионами лет назад, в Южной Африке не было действующих вулканов. Но можно провести сравнение окаменелостей видов из двух областей, включая быков (антилоп, таких как антилопа гну, конгони и куду), свиных (таких как бородавочники) и обезьян, а также бабуинов-гелада.
Поскольку окаменелости в Восточной Африке можно точно датировать с помощью точного радиометрического метода K/Ar, можно также оценить возраст тех же видов в Южной Африке. Этот подход называется биохронологией, и именно с его помощью одна группа исследователей, участвовавших в дебатах, пришла к выводу: возраст окаменелостей Стеркфонтейна из «Member 4» составляет от 2 до 2,6 миллионов лет. По существу один и тот же возраст получен в результате уран-свинцовых и палеомагнитных исследований.
Группа, которая устанавливает возраст окаменелостей в пределах от 3,4 до 3,7 миллиона лет, использовала метод, называемый космогенными нуклидными датированием. Они пришли к своим выводам, используя элементы бериллий и алюминий для оценки возраста кремня (типа осадочной породы) в отложениях пещеры Стеркфонтейн, связанных с окаменелостями гомининов из «Member 4».
Наш подход
Мы также использовали биохронологический подход для датирования. Но вместо того, чтобы использовать зубы животных, мы работали непосредственно на основе измерений зубов окаменелостей австралопитеков.
Мы исследовали соотношение длины и ширины нижних первых коренных зубов восточноафриканских гомининов. Затем, используя разработанное нами уравнение, мы количественно оценили связь между этими соотношениями и геологическим возрастом для нашей выборки окаменелостей из Танзании, Кении и Эфиопии, включая Australopithecus afarensis и ранние виды Homo, такие как Homo habilis. Даты этих событий точно установлены.
Предполагая, что возраст южноафриканских окаменелостей, принадлежащих к одному и тому же роду, можно оценить на основе одного и того же соотношения, мы применили это уравнение к нижним первым молярам из Стеркфонтейна, особенно к тем, которые приписывались австралопитеку, а также раннему человеку, для которого соотношение зубов можно было определить. Таким образом, нам удалось получить даты отдельных коренных зубов.
Наш подход был применён к коренным зубам Таунгского ребёнка, в итоге был получен новый результат — 2,58 миллиона лет для этого экземпляра Australopithecus africanus.
С помощью нашего метода также датированы два зуба австралопитека из Макапансгата. Возраст экземпляров 3,07 миллиона и 3,00 миллиона лет соответственно. Это хорошо согласуется с более ранними оценками, сделанными с использованием палеомагнетизма.
Мы также использовали наш метод, чтобы попытаться датировать окаменелости, относящиеся к виду гомининов, называемому Australopithecus sediba, найденным в Малапе недалеко от Стеркфонтейна. Наши даты для двух зубов, представляющих этот вид (обозначенных как MH1 и MH2), составляют соответственно 2,14 миллиона и 1,93 миллиона лет. Это очень хорошо соответствует возрасту в 1,98 миллиона лет, полученному методами с использованием урана, свинца и палеомагнетизма.
