Analiza genetyczna fragmentów kości odkopanych na stanowisku archeologicznym w środkowych Niemczech pokazuje niezbicie, że współczesny człowiek – Homo sapiens – dotarł do Europy Północnej już 45 000 lat temu, nakładając się na neandertalczyków przez kilka tysięcy lat, zanim ten ostatni wyginął.

Z ustaleń wynika, że ​​stanowisko w pobliżu Ranis w Niemczech, znane z drobno płatkowanych, kamiennych ostrzy narzędzi w kształcie liścia, jest jednym z najstarszych potwierdzonych stanowisk współczesnej kultury ludzkiej z epoki kamienia w północno-środkowej i północno-zachodniej Europie.

Dowody na to, że Homo sapiens i Homo neanderthalensis żyły obok siebie, są zgodne z dowodami genomicznymi, że te dwa gatunki czasami się krzyżowały. Rodzi to również podejrzenia, że ​​inwazja współczesnego człowieka na Europę i Azję około 50 000 lat temu przyczyniła się do wyginięcia neandertalczyków, którzy zamieszkiwali ten obszar przez ponad 500 000 lat.

Analizę genetyczną, analizę archeologiczną i izotopową oraz datowanie radiowęglowe stanowiska Ranis opisano szczegółowo w trzech artykułach opublikowanych w czasopismach Natura I Ekologia i ewolucja przyrody.

Kamienne ostrza w Ranis, zwane ostrzami liści, są podobne do narzędzi kamiennych znalezionych w kilku miejscach na Morawach, w Polsce, Niemczech i Wielkiej Brytanii. Uważa się, że narzędzia te zostały wytworzone przez tę samą kulturę, określaną jako kultura Lincombian – Ranisian – Jerzmanowician (LRJ) lub technokompleks. Na podstawie wcześniejszych datowań wiadomo było, że miejsce Ranis miało 40 000 lat lub więcej, ale bez rozpoznawalnych kości wskazujących, kto wykonał narzędzia, nie było jasne, czy były one dziełem neandertalczyków, czy Homo sapiens.

Nowe odkrycia pokazują, że „Homo sapiens stworzył tę technologię i że w tym okresie, czyli 45 000 lat temu, Homo sapiens przebywał tak daleko na północ” – powiedziała Elena Zavala, jedna z czterech pierwszych autorek badania Natura artykuł i pracownik naukowy Millera na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. „Należą więc do najwcześniejszych Homo sapiens w Europie.”

Zavala był doktorem. studentka Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka (MPI-EVA) w Lipsku w 2018 r., kiedy po raz pierwszy rozpoczęła pracę nad projektem, którego głównym dziełem był Jean-Jacque Hublin, były dyrektor instytutu i profesor w Collège de France w Paryżu.

„Jaskinia Ranis dostarcza dowodów na pierwsze rozproszenie Homo sapiens na wyższych szerokościach geograficznych Europy. Okazuje się, że kamienne artefakty, które uważano za wykonane przez neandertalczyków, w rzeczywistości stanowiły część wczesnego zestawu narzędzi Homo sapiens” – Hublin powiedział.

„To zasadniczo zmienia naszą wcześniejszą wiedzę na temat tego okresu: Homo sapiens dotarł do północno-zachodniej Europy na długo przed zniknięciem neandertalczyka w południowo-zachodniej Europie”.

Kości krewnych ze strony matki?

Zavala przeprowadził analizę genetyczną fragmentów kości hominidów z nowych i głębszych wykopalisk w Ranis w latach 2016–2022 oraz z wcześniejszych wykopalisk w latach trzydziestych XX wieku. Ponieważ DNA starożytnych kości jest bardzo pofragmentowane, zastosowała specjalne techniki do izolacji i sekwencjonowania DNA, w całości mitochondrialnego DNA (mtDNA), które jest dziedziczone wyłącznie od matki.

„Potwierdziliśmy, że fragmenty szkieletu należały do ​​Homo sapiens. Co ciekawe, kilka fragmentów miało te same sekwencje mitochondrialnego DNA – nawet fragmenty z różnych wykopalisk” – powiedziała.

„To wskazuje, że fragmenty należały do ​​tej samej osoby lub krewnych ze strony matki, co łączy te nowe znaleziska z tymi sprzed kilkudziesięciu lat”.

Fragmenty kości zostały początkowo zidentyfikowane jako ludzkie na podstawie analizy białek kostnych – dziedziny zwanej paleoproteomią – przeprowadzonej przez inną pierwszą autorkę, Dorotheę Mylopotamitaki, doktorantkę w Collège de France, poprzednio pracującą w MPI-EVA.

Porównując sekwencje mitochondrialnego DNA Ranisa z sekwencjami mtDNA uzyskanymi ze szczątków ludzkich w innych stanowiskach paleolitycznych w Europie, Zavala był w stanie skonstruować drzewo genealogiczne wczesnych Homo sapiens w całej Europie. Wszystkie z 13 fragmentów Ranisa z wyjątkiem jednego były do ​​siebie dość podobne i, co zaskakujące, przypominały mtDNA z 43 000-letniej czaszki kobiety odkrytej w jaskini w Złotym Kůň w Czechach. Samotna postać w grupie z osobą z Włoch.

„Rodzi to pewne pytania: czy była to pojedyncza populacja? Jaki może tu być związek?” – stwierdził Zavala. „Ale w przypadku mitochondrialnego DNA to tylko jedna strona historii. To tylko strona matczyna. Musielibyśmy mieć DNA jądrowy, aby móc zacząć się tym zajmować”.

Stanowisko przejściowe między środkowym i górnym paleolitem

Zavala specjalizuje się w analizie DNA znajdującego się w głęboko zakopanych kościach, narzędziach kostnych i osadach. Jej przeszukiwanie osadów z różnych poziomów wykopalisk w Ranis odkryło DNA szerokiego spektrum ssaków, ale żadnego hominidów.

Analiza w połączeniu z analizą morfologiczną, izotopową i proteomiczną fragmentów kości daje obraz ówczesnego środowiska oraz diety ludzi i zwierząt, które zamieszkiwały jaskinię przez tysiąclecia.

Na przykład obecność reniferów, niedźwiedzi jaskiniowych, nosorożców włochatych i kości koni wskazywała na zimne warunki klimatyczne typowe dla tundry stepowej i podobne do dzisiejszych warunków na Syberii i północnej Skandynawii, a także dietę człowieka opartą na dużych zwierzętach lądowych. Naukowcy doszli do wniosku, że jaskinia była wykorzystywana głównie przez hibernujące niedźwiedzie jaskiniowe i hieny, a ludzie przebywali tam jedynie okresowo.

„Ten podpis archeologiczny o niższym zagęszczeniu pasuje do innych stanowisk Lincombian, Ranisian i Jerzmanowic i najlepiej można go wytłumaczyć celowymi, krótkotrwałymi wizytami małych, mobilnych grup pionierów H. sapiens” – podaje jeden z artykułów opublikowanych w czasopiśmie Ekologia i ewolucja przyrody.

„To pokazuje, że nawet te wcześniejsze grupy Homo sapiens rozproszone po Eurazji miały już pewną zdolność przystosowania się do tak trudnych warunków klimatycznych” – stwierdziła Sarah Pederzani, doktorantka na Uniwersytecie La Laguna w Hiszpanii, która kierowała badaniami paleoklimatycznymi strona.

„Do niedawna sądzono, że odporność na zimne warunki klimatyczne pojawiła się dopiero kilka tysięcy lat później, więc jest to fascynujący i zaskakujący wynik”.

Stanowisko Ranis, zwane Ilsenhöhle i położone u podstawy zamku, prowadzono początkowo wykopaliska głównie w latach 1932–1938. Znalezione tam ostrza liści ostatecznie przypisano końcowym latom okresu środkowego paleolitu – od około 300 000 do 30 000 lat temu. lub początek górnego paleolitu, który rozpoczął się około 50 000 lat temu.

Ze względu na znaczenie stanowiska Ranis dla zrozumienia technokompleksu LRJ i przejścia od późnego środkowego paleolitu związanego z neandertalczykiem do górnego paleolitu współczesnego człowieka w Europie Środkowej, Hublin i jego zespół postanowili ponownie przeprowadzić wykopaliska przy użyciu nowoczesnych narzędzi archeologicznych .

Nowe wykopaliska sięgały do ​​podłoża skalnego, około 8 metrów pod powierzchnią i obejmowały usunięcie skały – prawdopodobnie spadłej ze stropu jaskini – która wstrzymała poprzednie wykopaliska. Tutaj zespół Hublina odkrył wióry z narzędzi krzemiennych i płatki kwarcytu zgodne z technokompleksem LRJ.

Późniejsza analiza proteomiczna tysięcy odzyskanych odłamków kostnych potwierdziła, że ​​cztery pochodziły od hominidów. Spośród odłamków kostnych odkrytych podczas wykopalisk w latach trzydziestych XX wieku dziewięć pochodziło od hominidów.

Analiza DNA Zavali potwierdziła, że ​​wszystkie 13 fragmentów kości pochodziło od Homo sapiens.

Zmieniona historia osadnictwa w Europie Północnej

Zespół przeprowadził także datowanie radiowęglowe kości ludzi i zwierząt z różnych warstw stanowiska, aby zrekonstruować chronologię stanowiska, skupiając się na kościach ze śladami ludzkich modyfikacji na powierzchni, co wiąże ich daty z obecnością człowieka w jaskini.

„Odkryliśmy bardzo dobrą zgodność między datami radiowęglowymi kości Homo sapiens z obu kolekcji wykopalisk oraz zmodyfikowanymi kośćmi zwierzęcymi z warstw LRJ nowego wykopalisk, co stanowi bardzo silne powiązanie między szczątkami ludzkimi a LRJ. Dowody sugerują, że Homo sapiens sporadycznie zamieszkiwały to miejsce już 47 500 lat temu” – powiedziała inna pierwsza autorka, Helen Fewlass, była badaczka Maxa Plancka, a obecnie stażysta podoktorski Europejskiej Organizacji Biologii Molekularnej (EMBO) w Francis Crick Institute w Londynie.

„Wyniki badania Ilsenhöhle w Ranis zasadniczo zmieniły nasze poglądy na temat chronologii i historii osadnictwa w Europie na północ od Alp” – dodał Tim Schüler z Państwowego Urzędu Ochrony Zabytków i Archeologii Turyngii w Weimarze w Niemczech.

Wśród innych współautorów Natura współautorem są Marcel Weiss z Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg i Shannon McPherron z MPI-EVA, która wraz z Hublinem, Schülerem i Weissem kierowała wykopaliskami w Ranis. Zavala, oprócz tego, że jest współpierwszym autorem Natura pracy, współautorem dwóch artykułów w Ekologia i ewolucja przyrody.