Det har lenge vært forstått at organismers evolusjon innebærer dynamisk, dialektisk interaksjon mellom en art og dens miljø – både fysisk og biologisk. Dette gjelder for mennesker så vel som for alle andre arter.

Selve opprinnelsen av en distinkt menneskelig slektslinje er knyttet til klimaendringene som markerer overgangen fra epoken Pliocene i den geologiske tidsskalaen til den som kalles Pleistocene, for omtrent 2,5 millioner år siden, da en generelt tørrere trend i Afrika forårsaket at skoger trakk seg tilbake og gress-sletter ble utvidet. Ei gruppe aper, en art som i helhet var skogsinnvånere, våget seg ut fra skogene eller ble drevet derfra ut på gress-slettene. Det radikale skiftet i tilpasningen til dette nye miljøet initierte det evolusjonære utviklingsforløpet til ei ny slektslinje av aper – homininene av genus Australopithecus – som til slutt førte frem til moderne mennesker.

Ny forskning, rapportert i tidsskriftet Science Advances, belyser i detalj den rollen en annen miljøendring spilte for en vesentlig overgang i hominin biologisk og teknologisk evolusjon, som strakk seg over perioden fra 500 000 til 300 000 år siden i Afrika.

Data avledet fra et program med kjerneboringer gjennom sedimentære bergarter i den sørlige kenyanske delen av Rift Valley dokumenterer endringer i vanntilgjengelighet, vegetasjon og andre ressurser over hele landskapet, som er kronologisk korrelerte med et vesentlig teknologisk skifte av steinredskaper, fra fasen som kalles Acheuléen-tilvirkninger, som hadde vært i bruk i over en million år, til de fra epoken kalt den midtre steinalder, på engelsk kalt Middle Stone Age (MSA).

Denne endringen er tydeligst preget av forsvinningen av store tosidig tilhuggede redskaper [‘bifaces’], kjent som håndøkser, som dominerte redskapsarsenalet, til et mer variert og sofistikert verktøyinventar. Andre nyvinninger som dukker opp i MSA-epoken er handelsutveksling med litiske råvareressurser (avledet fra stein) over lengre distanser, og bruken av fargestoffer som kan indikere skapingen av symbolske fremstillinger (dvs. kunst).

Sammen blir disse endringene i teknologi og atferd tatt for å være representative for et betydelig kognitivt fremskritt blant menneskene i denne regionen. Siden kognitive evner ikke forsteines må de utledes på grunnlag av materielle rester – gjenstander og fossiler. Det er sannsynligvis ingen tilfeldighet at den aktuelle perioden også initierer overgangen fra arten Homo erectus, som hadde eksistert i mer enn én million år, til ei rekke nye homininer, inkludert den første fremkomsten av vår egen art Homo sapiens.

Bevismaterialet fra kjerneboringene, det at betydelige miljøforandringer fant sted i løpet av den aktuelle perioden, fremkommer i ei rekke former. Den sedimentære sekvensen dokumentert i kjernene indikerer relativ miljøstabilitet fra for 1 million til en-halv-million år siden, deretter en signifikant økning i antallet tørkeepisoder fra ca. 500 000 år siden, preget av tilbaketrekning av innsjønivåer, som gjenspeiler et skifte til et mer ustabilt, ofte tørrere miljø enn tidligere. Disse tørrere episodene varte i anslagsvis 5 000 år.

Data fra planterester indikerer også et skifte fra generelt våtere til tørrere omgivelser, inkludert en økt tilstedeværelse av gress (spesielt korte gresstyper), som er mer tørketolerante, i motsetning til treholdige planter. Dette antyder også utviklingen av et mindre variert utvalg av planteressurser. Borekjernene dokumenterer gjentatte, relativt raske skifter av vegetasjon.

Disse vegetasjonsskiftene kunne forventes å påvirke dyrepopulasjonen som er avhengig av dem. Faktisk indikerer fossildokumentasjonen en massiv endring, med 85 prosent erstatning av store planteetende herbivorer av typen beitende pattedyr (større enn 900 kg i kroppsvekt), med mindre pattedyr med et mer variert, selektivt beitebasert plantekosthold, som kan overleve i et tørrere miljø. Dette antyder et mindre stabilt klima, som dyr med mer fleksible tilpasningsevner og generelt mindre kroppsstørrelse var bedre egnet for. Større dyr tenderer også til å ha lavere reproduksjonsrater, som gjør dem mer sårbare for skiftende, ustabile betingelser.

Samtidige arkeologiske data antyder at mennesker som levde på den tiden også måtte bli mer fleksible, og utvide deres adaptive strategier for å takle et skiftende, mindre stabilt miljø. Én indikasjon på behovet for å utvide deres utvalg av ressursanskaffelser kommer i form av utnyttelsen av et bredere utvalg av litiske råvarer for fremstilling av steinredskaper.

I regionen som var gjenstand for undersøkelsen kom råvarer anvendt til å lage Acheuléen-redskaper vanligvis fra en avstand på ikke mer enn fem kilometer. Som kontrast til dette inkluderer MSA-gjenstandssamlinger reskaper laget av obsidian, en vulkansk stein som bare er tilgjengelig fra kilder 25 til 95 kilometer unna. Dette kan indikere ikke bare et større anskaffelses-/utvekslingsområde, men også en mer sofistikert anvendelse av redskapsteknologi, både for produksjon og i anvendelse, siden obsidian, som er vulkansk glass, kan brukes til å lage skarpere, mer delikate verktøy enn grovere mer kornete steiner.

Én bemerkelsesverdig endring i redskapsteknologi fra denne perioden er fremkomsten av mindre prosjektilpunkter (antagelig spydspisser), som kan tyde på jakt på mindre dyr, i samsvar med den observerte endringen i faunaen.

Forfatterne av Science Advances-studien refererer til etnografisk bevismateriale fra nylige populasjoner, at mennesker med en jeger-samler-økonomi «tenderer til å øke deres investeringer i teknologi, utvide deres utvalg av ressursanskaffelser, og baserer seg på fjernere sosiale allianser og utvekslingsnettverk i situasjoner og betingelser med økt uforutsigbarhet for ressurstilgang, og en generelt høynet risiko». De postulerer deretter at miljømessig ustabilitet i tidsintervallet fra 500 000 til 300 000 år siden, som er dokumentert av kjerneprøvene, sannsynligvis ville ha ført til lignende responser fra mennesker den gangen.

Menneskegrupper med jeger-samler-økonomier er avhengige av den naturlige romlige fordelingen, tilstrekkelig forekomst og sesongbasert tilgjengelighet av matressurser, så vel som distribusjonen av litiske råvarer og andre nødvendigheter som drikkevann. For å overleve i et gitt miljø måtte gruppa utvikle en «sesongbasert runde», som til de rette tidspunkt plasserte dem på de riktige stedene over hele landskapet, for effektivt å kunne utnytte de tilgjengelige naturressursene nødvendige for å opprettholde et bærekraftig kosthold, og ha tilgang til de nødvendige råvarematerialene for deres teknologi.

Dersom en bestemt lokalitet besørger tilstrekkelig og pålitelig tilgang til mat og råvarer i et begrenset geografisk område, vil de menneskelige beboerne kunne opprettholde et ganske lite «hjemmeområde».

Dersom de nødvendige ressursene derimot på et gitt sted er spredt i rom eller tid, og/eller er av begrenset mengde eller kvalitet, da vil gruppa måtte forflytte seg bredere ut over landskapet for å dekke sine behov.

Dersom miljøbetingelsene blir mindre stabile, og endrer sesongmessighet, den romlige fordelingen eller mengdeforekomsten av de matressurser eller vannkilder som ei gruppe er avhengig av, da vil den økonomiske tilpasningen komme under stress. Dette ville kreve en utvidelse av gruppas hjemmeområde og/eller etableringen av handels-/utvekslingsnettverk med tilstøtende grupper.

Et annet adaptivt tiltak er å utvikle nye teknologier som ville øke effektiviteten av utnyttelsen av eksisterende ressurser og/eller åpne for nye ressurser for innlemmelse i dietten. Epokeskiftet fra Acheuléen-typen til den mer komplekse MSA-typen steinredskapsteknologi er konsistent med en slik endring.

Behovet for bredere interregionale interaksjoner mellom menneskelige befolkninger under den aktuelle perioden enn det som tidligere hadde vært tilfellet, vil sannsynligvis ha nødvendiggjort utviklingen av sosiale mekanismer for å formidle relasjoner mellom forskjellige grupper, for eksempel delte symbolske representasjoner (muligens medregnet bruk av pigmenter, som er funnet på arkeologiske funnsteder i dette området) og kanskje forplantningsblanding. Ekspansjonen og økt kompleksitet i sosiale relasjoner mellom grupper, sammen med adopteringen av mer sofistikert steinredskapsteknologi impliserer en utvidet mental kapasitet. Den første moderne fremkomsten av de tidligste Homo sapiens antyder sterkt en evolusjonær korrelasjon.

Mens denne studien er basert på data fra én region i Afrika, antyder forfatterne at MSA-kulturpraksis og teknologi, slik den er dokumentert der Rift Valley skjærer gjennom Kenya, også ville besørget tilpasningsfordeler på tvers av andre områder.