Prethistorijska klimatska promjena – kraj kaosa

Nekoliko odlomaka iz sjajne knjige britanskog meteorologa i popularizatora znanosti, Williama Jamesa Burroughsa (1942-2007.) “Climate Change in Prehistory: The End of the Reign of Chaos“, Cambridge University Press, 2005.):

Život u ledenom dobu – posljedice promjenjive klime
Svaka analiza prilika koje su vladale prije 12.000 godina, mora uzeti u obzir veću varijabilnost klime. Mi koji živimo na srednjim širinama sjeverne hemisfere, mislimo da živimo u prilično uzbudljivo vrijeme, kad se radi o promjenjivosti vremenskih prilika. Fluktuacije od tjedna do tjedna ili od jedne do druge zime u Chicagu ili Stockholmu, stalni su izvor rasprava. Zato je teško zamisliti kako bi to bilo da iskusimo ekstremnu varijabilnost posljednjeg ledenog doba. Ne radi se jednostavno o tome da je tamo gdje su ljudi živjeli bilo mnogo hladnije nego danas. Prije 20.000 god. najsjevernija područja Europe, u kojima su živjeli ljudi bila su vjerojatno oko Pirineja u Francuskoj i Kantabriji, u sjevernoj Italiji ili sjevernom Balkanu i u dijelovima južne Rusije. Ovdje prilike nisu morale biti lošije nego što su danas u južnoj Aljasci, središnjoj Rusiji ili Sibiru. Ipak, fluktuacije od godine do godine, dodale bi dodatnu dimenziju izazovima života.
Raspoloživi zapisi iz zapadne Europe i istočnih Sjedinjenih država, koji pokrivaju posljednja dva do tri stoljeća, pružaju nam mjeru sadašnje varijabilnosti naše klime. Razlika između najhladnije i najtoplije zime u zapadnoj Europi od 1700. bila je oko 10 stupnjeva C. Na jednom ekstremu, većina kontinenta bila bi pokrivena dubokim snijegom, a većina rijeka i velikih jezera bila bi zaleđena veći dio vremena od ranog prosinca do ranog ožujka; na drugom ekstremu, zima bi bila većinom bez mraza, a većina drveća i grmlja procvjetala bi već u siječnju. Veća varijabilnost u razdoblju starijem
od 12.000 god. ukazuje da bi se promjene ovog reda veličine pojavljivale unutar nekoliko godina kao prirodni dio ovih varijabilnijih uvjeta. Ljeti su razlike u našoj suvremenoj klimi manje – razlika između najtoplijeg i najhladnijeg ljeta u zadnjih 300 god. bila je malo manja od 5 stupnjeva C. Pa ipak, u kombinaciji s radikalno različitim obrascima padalina i količinom sunčanih dana, utjecaj na agrikulturu je bio dramatičan. Što se tiče dugoročnijih promjena, razlika između najhladnijih i najtoplijih godina bila je između 3 i 4 stupnja C, a između najtoplijih i najhladnijih desetljeća između 1 i 2 stupnja C. Dugoročniji trendovi u zapadnoj Europi iznose oko 1 stupanj C kroz zadnja 3 stoljeća za zimske temperature, i nešto manje za ljetne temperature.
Brojke koje se pojavljuju u podacima iz ledenih bušotina za vrijeme od prije 12.000 god, potpuno su različite. Brzina velikih klimatskih promjena nije slična bilo čemu što smo iskusili tijekom pisane povijesti. Na Grenlandu, razlika između najhladnijih dijelova ledenog doba i sadašnjih uvjeta bila je nekih 20 stupnjeva. Nagle promjene temperature povezane s Heinrichovim i DO (Dansgaard – Oeschger)  događajima, bile su tipično u rasponu između 5 i 10 stupnjeva C. No, kad se radi o utjecaju varijabilnosti na ljudske aktivnosti, najvažnija je varijabilnost između desetljeća, a ona je tada bila deset puta veća.
Ova divlja kretanja klime morala su biti neizmjerno zahtjevnija od naše sadašnje klime. Ona su od naših predaka zahtijevala neobično prilagodljiv, fleksibilan i migratorni način života. Takva bi klima danas učinila svaki oblik poljoprivrede, koji nam je trenutno poznat, praktički nemogućim. 

O ušima i ljudima
Tjelesna uš (Pediculus humanus var. corporis) živi samo na ljudima i svoja jaja polaže u odjeći. Stručnjaci se slažu da je tjelesna uš podvrsta uši glave (Pediculus humanus var. capitis), te da je tjelesna uš vjerojatno evoluirala kad su ljudi počeli nositi odjeću. Rezultati genetske studije pokazali su da se tjelesna uš pojavila prije 70.000 god. Zaključak je da su u ovo vrijeme ljudi prvi put počeli nositi odjeću.  I ponovno imamo jedan intrigantni primjer očito važnih promjena ljudskog stanja koje su se dogodile prije 70.000 god. Smatra se da su se ljudi počeli oblačiti tek kad su, izašavši iz Afrike, iskusili hladniju klimu. Iako ne bi bilo mudro dati previše važnosti ovom specifičnom datumu, moglo bi se također pretpostaviti da je dramatično zahlađenje nakon erupcije supervulkana Toba moglo potaknuti nošenje odjeće, gdje god u to doba ljudi živjeli.
Značajan je jedan nedavni rad koji pokazuje da postoje dvije različite genetske linije uši glave. Iako izgledaju praktički iste, ova su se dva oblika uši odvojila prije 1,2 milijuna godina. Ovo se ugrubo poklapa s vremenom kad su arhaični ljudi vrste Homo erectus izašli iz Afrike. Ovi su ljudi živjeli u istočnoj Aziji sve do prije 50.000 godina, i jedini način na koji su moderni ljudi mogli pokupiti
njihov oblik uši, jest neka vrsta društvenog kontakta.
Također je zanimljiva geografska rasprostranjenost dva oblika uši. Jedan se oblik nalazi kod ljudi diljem svijeta. Drugi se gotovo isključivo nalazi u sjevernoj i južnoj Americi. To ukazuje da su moderni ljudi koji su prešavši Beringiju, došli u Ameriku, nosili oblik uši koji je tako dugo preživio
na našem ljudskom rođaku, Homo erectusu. Štoviše, genetski obrazac prvog, “svjetskog” oblika uši, pokazuje dokaze “uskog grla” u njihovoj populaciji prije 100.000 god, očito u harmoniji s iskušenjima njihovih ljudskih domaćina.
Sve ovo potvrđuje nevjerojatan raspon izvora koje koristimo da nam govore sve više i više o našoj prošlosti.

 “Uska grla”
Ako promotrimo život modernih ljudi u posljednjih 100 tisuća godina, moramo biti svjesni činjenice da su 90% tog vremena ljudi proveli u ledenom dobu. Moguće su samo vrlo grube procjene o tome Kako je varirala brojnost ljudskih populacija u to vrijeme. Fluktuacije ljudskih populacija mogu imati veliki učinak na brzinu djelovanja prirodne selekcije. Kad se populacija jako smanji, tada puki slučaj može dozvoliti da se neke genetske varijante prošire
cijelom populacijom, dok druge potpuno izumru – pojava poznata kao genetski “drift”. S obzirom na dugo vrijeme postojanja ljudi na zemlji, očekivala bi se veća genetska varijabilnost među suvremenim ljudima. Umjesto toga, svi smo mi genetski vrlo slični. Ta se pojava objašnjava dramatičnim smanjenjem ljudske populacije u nekom trenutku davne prošlosti, umiranjem velikog
broja ljudskih bića, gotovo do granice istrebljenja. Takvo zastrašujuće smanjenje populacije, nazvano je u molekularnoj antropologiji “usko grlo” ili “bottleneck”. Najvjerojatniji uzrok “uskih grla” su ekstremne klimatske promjene, koje su se u ovom razdoblju neosporno događale. Jedan od
takvih događaja moglo je biti naglo zahlađenje izazvano erupcijom supervulkana Toba u današnjoj Indoneziji, prije više od 70 tisuća godina. Ta je erupcija izazvala “vulkansku zimu”, koja je trajala nekoliko godina, a nije nemoguće da je imala utjecaj na globalnu promjenu klime u slijedećih tisuću
godina. Znanstvenici procjenjuju da je ovakvo naglo globalno zahlađenje moglo smanjiti ljudsku populaciju cijeloga svijeta na samo 15 do 40 tisuća ljudi. Nije pri tome nevažna činjenica da se evolucione promjene zbivaju mnogo brže kod malih populacija bilo koje vrste.
Erupcija Tobe dogodila se nedugo nakon početka vala migracije modernih ljudi iz Afrike, što je poznato iz istraživanja mtDNA i Y-kromosoma. Slijedeće “usko grlo” dogodilo se za vrijeme posljednjeg glacijalnog maksimuma. Od tada, tijekom cijelog dosadašnjeg razdoblja holocena, broj ljudi na zemlji konstantno raste.

Paleolitsko nasljeđe europljana
Pitanje kada i gdje su se odvojile različite skupine ljudi, osobito je proučavano u Europi. Ako uzmemo da su moderni ljudi ušli u Europu iz područja današnje Turske, prije otprilike 45.000 godina, postavljaju se dva ključna pitanja. Prvo je pitanje gdje su ti ljudi preživjeli posljednji glacijalni maksimum? Drugo je pitanje koliki je udio tih ljudi u genetskom nasljeđu suvremenih europljana?
S tim u vezi, treba znati da postoje dvije teorije o postanku suvemenih europskih populacija. Prema jednoj teoriji, prvi su zemljoradnici u doba neolitika došli u Europu, donijeli sa sobom agrikulturu s kojom su upoznali lokalne europske lovce-sakupljače i formirali s njima “hibridne” naseobine. Ako je ova teorija točna, te bi hibridne populacije morale biti genetski slične populacijama bliskog istoka. Prema drugoj teoriji, agrikultura se širila u Europu sa bliskog istoka u obliku širenja ideja i prakse, a ne seobom ljudi. U tom bi slučaju genetski doprinos bliskog istoka današnjoj Europi bio
mnogo manji nego kod prve teorije.
Genetsko mapiranje mtDNA, kao i Y-kromosoma kod današnjih europljana, dalo je odgovor na ovo fundamentalno pitanje, koje je, kako se čini, pomirilo obje teorije. Naime, više od 80% današnjih muškaraca u Europi, nasljedilo je Y-kromosom od svojih paleolitskih predaka koji su živjeli u Europi prije 40 do 25.000 godina. Samo 20% europljana ima Y-kromosom što potjece od neolitskih zemljoradnika koji su došli sa bliskog istoka. Genetsko mapiranje je pružilo nevjerojatno detaljnu sliku o porijeklu i seobama drevnih europljana, te je čak omogućilo i povezivanje genetskih i arheoloških podataka.
Većina se europskih muškaraca može svrstati u jednu od deset varijanti ili haplotipova Y-kromosoma. Četiri haplotipa nalaze se kod 80% muškaraca, a potječu od dva, danas iščezla, haplotipa.Jedan od njih, M173, pojavio se prije više od 40.000 god, a nastao je od još starijeg
markera, nazvanog M45. M45 je očito bio prisutan kod ljudi koji su u to doba živjeli u Aziji, jer se drugi potomci tog haplotipa danas nalaze kod stanovnika Sibira i kod američkih indijanaca. S druge strane, potomci markera M173 danas se najčešće nalaze u Europi.Stoga su istraživači zaključili da je M173 drevni euroazijski marker koji je ušao u Europu prije otprilike 40.000 god. Predložili su ovaj marker kao “potpis” Aurignačke kulture (Aurignacian) i da je ova kulturna skupina došla iz centralne Azije. Ako je tomu tako, onda polovica suvremenih europljana nosi genetski potpis ove drevne kulturne skupine. Na sličan se način zaključuje da je slijedeći val migracije u Europu došao sa bčliskog istoka, prije 22.000 god, i označen je mutacijom poznatom kao M170. Ovaj migracijski val istraživači povezuju s Gravettienskom kulturom.
Nakon što su došli u Europu, genetski markeri ukazuju na to da je aurignačka skupina prevladala u zapadnoj i južnoj Europi, dok je gravettienska prosperirala u istočnoj i središnjoj Europi. Kako se klima pogoršavala za vrijeme posljednjeg glacijalnog maksimuma, tako su se oni koji su nosili
aurignačke markere povukli u utočišta na Iberskom poluotoku i u Ukrajini, dok se Gravettienska kultura skupila na Balkanu. Nakon posljednjeg glacijalnog maksimuma, ove su skupine izašle iz svojih utočišta, a njihove su se populacije brzo proširile.
Podaci dobiveni iz mtDNA pričaju uglavnom istu priču – 80% europskih žena nosi starije paleolitske markere, a 20% neolitske, iako kod žena neolitski haplotipovi nisu koncentrirani duž mediteranskih obala – nalaz koji bi mogao ukazivati na različito kretanje spolova. No i podaci iz mtDNA govore za prisutnost ledenodobnih utočišta u Iberiji i, u manjoj mjeri, u južnoj Europi.

Poveznice:

Ledeno doba (pdf): http://eko.biol.pmf.hr/ivancica/biogeografija/4LEDENA%20DOBA.pdf

Heinrichovi događaji: http://en.wikipedia.org/wiki/Heinrich_event

Dansgaard-Oeschgerovi događaji: http://en.wikipedia.org/wiki/Dansgaard%E2%80%93Oeschger_event

“Uska grla“:

http://www.jqjacobs.net/anthro/paleo/bottleneck.html

http://everything2.com/index.pl?node_id=1420897

http://www.bookrags.com/research/population-bottleneck-gen-03/

http://mbe.oxfordjournals.org/content/17/1/2.full

http://cogweb.ucla.edu/Abstracts/Ambrose_98.html