I 1974 blev världen förvånad över upptäckten av “Lucy”, ett partiellt skelett av en mänsklig förfader som gick upprätt – och som fortfarande satt i träden – för 3,2 miljoner år sedan. Senare upptäckter visade att hennes art, som fanns utspridd i östra Afrika, hade större hjärnor än schimpanser. Men en ny studie av ett gammalt småbarn visar att hjärnorna hos Lucys art var organiserade mindre som människans hjärnor och mer som schimpansernas. Det tyder på att våra förfäders hjärnor expanderade innan de omorganiserades på det sätt som gör att vi kan ägna oss åt mer komplexa mentala beteenden som att tillverka verktyg och utveckla språk. Resterna tyder också på att Lucys art hade en relativt lång barndom – i likhet med moderna människor – och att de skulle ha behövt föräldraskap längre än sina schimpanss släktingar.
Anthropologer har gjort mycket av det faktum att vuxna medlemmar av Lucys art – Australopithecus afarensis – hade skallar som var 20 procent större än en schimpans. Forskarna har länge diskuterat vad detta betydde för deras hjärnkapacitet. Hade hjärnorna hos dessa tidiga homininer, eller medlemmar av människofamiljen, redan omorganiserats när deras art gick upprätt i Afrika och – kanske – slet vassa stenverktyg för 2,9 till 3,9 miljoner år sedan? “Det har funnits en stor debatt om när hjärnans omorganisation ägde rum i homininernas släkt”, säger paleoantropologen Zeresenay Alemseged från University of Chicago.
För att testa denna idé använde ett internationellt team av paleoantropologer en synkrotron i Grenoble, Frankrike, för att ta bilder med superhög upplösning av den deformerade skallen och tänderna från en A. afarensis, känt som Dikika-barnet, som Alemseged upptäckte i Etiopien år 2000.
Teamet zoomade in på insidan av skallen, där hjärnan lämnar ett avtryck. De fann att ett veck i vävnaden på baksidan av hjärnan, kallat lunate sulcus, befann sig i samma position som i en schimpans, inte i en mänsklig hjärna, där dess position kan ha haft en viss inverkan på komplexa mentala funktioner. Andra egenskaper visade också att “A. afarensis hjärnavtryck är helt aplikt”, säger paleoantropologen Philipp Gunz vid Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology. Gunz tillbringade sju år med att göra 3D-rekonstruktionen av kraniet av Dikika och sex andra vuxna och unga medlemmar av arten.
Högupplösta bilder av ett småbarn Australopithecus afarensis tyder på att hjärnan var organiserad som den hos en schimpans.
Philipp Gunz/MPI EVA Leipzig
Teamet räknade också noggrant tillväxtlinjer på Dikika-barnets tänder och fann att det var 2,4 år gammalt när det dog. Dess hjärnvolym var cirka 275 milliliter, samma som för en schimpans i samma ålder. En andra skalle var av liknande ålder och storlek; båda tyder på att A. afarensis hjärna växte i ungefär samma takt som en schimpans, rapporterar teamet idag i Science Advances. För att nå sin vuxna hjärnstorlek måste A. afarensis därför ha haft en längre period av hjärntillväxt – eller barndom – vilket är ett kännetecken för senare människor, inklusive oss.
Dessa längre barndomar kräver att mödrar eller andra vårdnadshavare investerar mer energi i att uppfostra sina avkommor. “Detta tyder på att en längre barndom uppstod långt före Homo”, säger Alemseged.
De nya rekonstruktionerna av Dikikas kranium är “exceptionella”, säger paleoantropologen Steven Leigh vid University of Colorado, Boulder, som inte var delaktig i studien. Men den evolutionära neurovetaren Chet Sherwood från George Washington University varnar för att eftersom studien bygger på kranier från endast två ungdomar och fem vuxna, “måste man vara försiktig”. Och i nya studier ifrågasätts hur mycket skillnader på hjärnans yta som faktiskt motsvarar omkoppling av hjärnan och verklig funktionell förändring hos olika arter, säger neurovetaren och antropologen Katerina Semendeferi vid University of California, San Diego. Båda tycker ändå att rekonstruktionerna är spektakulära. Och Sherwood tillägger att dessa fossil är så sällsynta att de är “värda att eftersträva så mycket som möjligt”.