Research press release

【進化】南アフリカのヒト族の化石記録が乾燥期に限定されることを示唆するフローストーン

Nature

Evolution: South Africa’s hominin record is a fair-weather friend

南アフリカ共和国の初期ヒト族の化石記録は、乾燥気候の時期に偏っていることを示唆する洞窟内堆積物の研究について報告する論文が、今週掲載される。今回の知見から、この化石記録には空白期間があり、そのためにこの地域の初期ヒト族に関する進化パターンが不明瞭になり、生息地と摂食行動の解明にも影響が及んでいる可能性のあることが示唆される。

南アフリカでは、ヨハネスブルグの北西に位置する一連の洞窟(いわゆる「人類のゆりかご」)から、初期ヒト族の化石が最も大量に出土している。しかし、洞窟内の化石が保存されていた堆積層が崩落して層の秩序が乱れているため、これらの化石の年代測定を正確に行い、その進化史を評価することは困難なことが判明している。

今回Robyn Pickeringたちの研究グループが解析対象にしたのは、化石が出土した堆積層を取り囲む分厚いフローストーン(流華石)で、そこから採取した微量の放射性同位元素を測定することで年代を決定できる。鍾乳石や石筍などのフローストーンは、洞窟内を流れる水に溶けていた鉱物が沈殿して形成される。Pickeringたちは、320万~130万年前の6つの期間中にフローストーンが形成されたことを明らかにした。また、Pickeringたちは、これらの期間が湿潤期であり、フローストーンの形成をもたらす流水が多くなって洞窟が閉鎖状態になり、外部からの堆積物やヒト族の遺骸が流入できなくなったために、フローストーンの形成が途切れなく続いた一方で、化石記録に空白が生じたという考えを示している。

これに対して、乾燥期に入ると、植生被覆が少なくなり、表面侵食が進み、洞窟に外部の堆積物が流入し、ヒト族の遺骸が洞窟内で保存されたと考えられる。Pickeringたちは、湿潤期には化石記録の空白が生じているものの、フローストーンから過去の気候変化に関する貴重な知見が得られると指摘している。

The fossil record of early hominins in South Africa is biased towards periods of drier climate, suggests a study of cave deposits published online this week in Nature. This finding suggests there might be gaps in the fossil record, potentially obscuring evolutionary patterns and affecting our understanding of both the habitats and dietary behaviours of early hominins in this region.

South Africa’s highest concentration of early hominin fossils comes from caves northwest of Johannesburg, in the so-called ‘Cradle of Humankind’. However, it has proven difficult to precisely date these fossils and assess their evolutionary history, owing to the disordered nature of the collapsed cave sediments in which the remains were preserved.

Robyn Pickering and colleagues instead analysed the thick flowstones that surround the fossil-bearing sediments, which can be dated by measuring their trace radioactive isotopes. Flowstones, such as stalactites and stalagmites, form in caverns when flowing waters deposit dissolved minerals. The authors find that flowstones were deposited in six intervals between 3.2 and 1.3 million years ago. These, they suggest, represent wetter periods, in which there was more water to deposit the flowstones and the caves were more likely to be closed off to incoming sediments and hominin remains, allowing flowstones to form uninterrupted, but leaving gaps in the fossil record.

When the climate became drier, however, vegetation cover would have diminished, increasing surface erosion and opening the caves to outside sediments and the preservation of hominin remains. Although the wet periods may have left gaps in the fossil record, the authors note that the flowstones nevertheless offer valuable insights into past changes in the climate.

doi: 10.1038/s41586-018-0711-0

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