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Wie haben sich Migrationen entwickelt?

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Disclaimer: Ich weiß fast nichts über Biologie.

Ich habe mich gefragt, wie sich das Zugverhalten von Vögeln entwickelt hat. Unter der Annahme, dass Evolution/natürliche Selektion langsam und allmählich (zumindest die meiste Zeit) funktioniert, verstehe ich nicht, wie manche Vögel beschließen, einmal im Jahr Tausende von Kilometern zu fliegen und dann zurück zu fliegen.

Wie beginnt eine Vogelart ihr Zugverhalten? Die erste Generation fliegt in der Nähe, dann die nächste etwas weiter und so weiter, bis die Zugstrecke Tausende von Kilometern beträgt? Oder fliegen sie zufällig in kleinen Gruppen, bis sie schönes Land finden (viel Sonnenlicht und Nahrung) und nur die kleine Gruppe, die das schönste Land findet, sich erfolgreich fortpflanzt?

Wenn die Evolution allmählich funktioniert und die Wanderungsentfernung auch allmählich zunimmt, wie hat sich zum Beispiel die Küstenseeschwalbe entwickelt, um von Pol zu Pol zu wandern? Bei der allmählichen Zunahme der Entfernung muss eine Generation von Küstenseeschwalben in tropische Breiten gewandert sein und dort nicht überleben können. Das muss offensichtlich sehr falsch sein.

Kann jemand den Evolutionsmechanismus hinter Migrationen erklären?

Vielen Dank!


Ökologische Bedeutung der Migration

Migration hat viele ökologische Implikationen. Die Nahrungsressourcen einiger Regionen würden ohne Migration der Bevölkerung nicht ausreichend genutzt. Die Abfolge der Wanderungsbewegungen ist eng in den Jahreszyklus der von Produktivitätsschwankungen geprägten Ökosysteme eingebunden. Das Migrationsverhalten betrifft nur Arten, die sich auf bestimmten trophischen Ebenen (Zonen der Nahrungsverfügbarkeit) befinden, bei denen sowohl in Brutgebieten als auch in Überwinterungsgebieten maximale Schwankungen auftreten. Zugvögel meiden äquatoriale Wälder, in denen die Produktivität das ganze Jahr über konstant ist und es keine Nahrungsüberschüsse gibt. Auf der anderen Seite versammeln sie sich in Savannen, wo die Produktivität je nach Jahreszeit variiert.

Besonders deutlich wird eine solche koordinierte Abfolge bei Zugvögeln aus den nördlichen Arktisgebieten in die tropischen Wintergebiete. Beide Lebenszonen sind durch starke Produktivitätsschwankungen gekennzeichnet. In der Arktis ist die Pflanzen- und Tierproduktion im Sommer sehr hoch. Enten und Watvögel nisten in großer Zahl und nutzen diese Ressourcen aus. Wenn der Winter kommt, wird die Nahrung knapp und Wasservögel ziehen in die Tropen, wo die Regenzeit die Nahrungsproduktion auf ein optimales Niveau erhöht hat. Enten und Watvögel konzentrieren sich in den günstigsten Gebieten und bleiben bis zum Frühjahr, wenn die Produktivität am niedrigsten ist. Bis dahin ist der Zustand der Brutgebiete für die Vögel wieder günstig. Die Lebenszyklen dieser Vögel sind eng mit den Zyklen ihrer verschiedenen Lebensräume abgestimmt, und die Größe der Vogelpopulationen wird durch die Fähigkeit beider Gebiete gesteuert, sie zu erhalten.

Migration hat also eine erhebliche ökologische Bedeutung. Sie ermöglicht es schnelllebigen Tieren, fluktuierende Ressourcen auszubeuten und sich in Gebieten anzusiedeln, in denen das Leben für Tiere, die sich nicht schnell fortbewegen können, nicht haltbar wäre. Andererseits wären Spitzen der Nahrungsmittelproduktion ohne die periodische Präsenz von Wanderpopulationen ungenutzt.


Physische Beweise

Fossilien

Fossilien liefern solide Beweise dafür, dass Organismen aus der Vergangenheit nicht die gleichen sind wie heute, und Fossilien zeigen einen Fortschritt der Evolution. Wissenschaftler bestimmen das Alter von Fossilien und kategorisieren sie aus der ganzen Welt, um festzustellen, wann die Organismen relativ zueinander lebten. Der resultierende Fossilienbestand erzählt die Geschichte der Vergangenheit und zeigt die Entwicklung der Form über Millionen von Jahren (Abbildung 1a). Wissenschaftler haben beispielsweise sehr detaillierte Aufzeichnungen über die Evolution von Mensch und Pferd gefunden (Abbildung 1b).

Abbildung 1. In dieser (a) Darstellung sind fossile Hominiden vom ältesten (unten) zum neuesten (oben) angeordnet. Mit der Entwicklung der Hominiden veränderte sich die Form des Schädels. Eine künstlerische Darstellung von (b) ausgestorbenen Arten der Gattung Equus zeigt, dass diese alten Arten dem modernen Pferd (Equus ferus) ähnelten, aber in ihrer Größe variierten.

Anatomie und Embryologie

Abbildung 2. Die ähnliche Konstruktion dieser Anhängsel weist darauf hin, dass diese Organismen einen gemeinsamen Vorfahren haben.

Ein weiterer Beweis für die Evolution ist das Vorhandensein von Strukturen in Organismen, die dieselbe Grundform aufweisen. Zum Beispiel haben die Knochen in den Anhängseln eines Menschen, eines Hundes, eines Vogels und eines Wals alle die gleiche Gesamtkonstruktion (Abbildung 2), die sich aus ihrem Ursprung in den Anhängseln eines gemeinsamen Vorfahren ergibt. Im Laufe der Zeit führte die Evolution zu Veränderungen in Form und Größe dieser Knochen bei verschiedenen Arten, aber sie haben das gleiche Gesamtlayout beibehalten. Wissenschaftler nennen diese synonymen Teile homologe Strukturen.

Einige Strukturen existieren in Organismen, die keine offensichtliche Funktion haben und scheinen Restteile eines früheren gemeinsamen Vorfahren zu sein. Diese ungenutzten Strukturen ohne Funktion werden als Überbleibselstrukturen bezeichnet. Einige Beispiele für Überbleibselstrukturen sind Flügel bei flugunfähigen Vögeln, Blätter bei einigen Kakteen und Hinterbeinknochen bei Walen.

Ein weiterer Beweis für die Evolution ist die Konvergenz der Form in Organismen, die ähnliche Umgebungen teilen. Zum Beispiel wurden in der arktischen Region lebende Arten nicht verwandter Tiere wie Polarfuchs und Alpenschneehuhn für saisonale weiße Phänotypen im Winter ausgewählt, um sich mit Schnee und Eis zu vermischen (Abbildung 3). Diese Ähnlichkeiten entstehen nicht aufgrund einer gemeinsamen Abstammung, sondern aufgrund eines ähnlichen Selektionsdrucks – der Vorteile, von Raubtieren nicht gesehen zu werden.

Abbildung 3. Das weiße Winterfell des (a) Polarfuchses und des (b) Schneehuhns Gefieder sind Anpassungen an ihre Umgebung. (Kredit a: Änderung der Arbeit von Keith Morehouse)

Die Embryologie, das Studium der Entwicklung der Anatomie eines Organismus bis zu seiner erwachsenen Form, liefert auch Beweise für die Verwandtschaft zwischen heute sehr unterschiedlichen Organismengruppen. Mutationsänderungen im Embryo können beim Erwachsenen so weitreichende Folgen haben, dass die Embryonenbildung dazu neigt, konserviert zu werden. Infolgedessen erscheinen Strukturen, die in einigen Gruppen fehlen, oft in ihrer embryonalen Form und verschwinden, wenn die adulte oder juvenile Form erreicht ist. Zum Beispiel weisen alle Wirbeltierembryonen, einschließlich des Menschen, zu einem bestimmten Zeitpunkt in ihrer frühen Entwicklung Kiemenschlitze und -schwänze auf. Diese verschwinden bei den ausgewachsenen terrestrischen Gruppen, bleiben aber bei ausgewachsenen Formen von Wassergruppen wie Fischen und einigen Amphibien erhalten. Menschenaffenembryonen, einschließlich des Menschen, haben während ihrer Entwicklung eine Schwanzstruktur, die zum Zeitpunkt der Geburt verloren geht.


Frühe Wanderungen von Sibiriern nach Amerika, die anhand von bakteriellen Populationsstrukturen verfolgt werden

Frühe Wanderungen von Menschen nach Amerika aus Sibirien vor etwa 12.000 Jahren wurden von einem internationalen Team, zu dem Wissenschaftler der University of Warwick gehörten, anhand der Bakterien verfolgt, die sie trugen

  • Internationales Team nutzte das Magenbakterium Helicobacter pylori als Biomarker für uralte menschliche Wanderungen
  • DNA-Sequenzen, die an der University of Warwick in EnteroBase, einer öffentlichen Genomdatenbank, katalogisiert wurden, zeigen, dass vor etwa 12.000 Jahren eine Migration von Sibiriern nach Amerika stattfand
  • Das Projekt begann in den 2000er Jahren, aber neue statistische Techniken ermöglichten es den Forschern, die Wanderungen des sibirischen Helicobacter pylori . zu rekonstruieren und zu datieren

Frühe Wanderungen von Menschen nach Amerika aus Sibirien vor etwa 12.000 Jahren wurden anhand der Bakterien verfolgt, die sie von einem internationalen Team mit Wissenschaftlern der University of Warwick trugen.

Anhand von Proben eines Magenbakteriums namens Helicobacter pylori, das seit mindestens 100.000 Jahren eine enge koevolutionäre Beziehung mit dem Menschen hat, liefern Analysen mit neuen statistischen Techniken den Beweis, dass der Mensch Amerika durch eine präholozäne Migration evolutionär altertümlich besiedelt hat Nordeuraser über die Bering-Landbrücke.

Die Studie mit dem Titel "Helicobacter pyloris historische Reise durch Sibirien und Amerika" wird diese Woche (14. Juni) in der renommierten internationalen Fachzeitschrift . veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) von einem Forscherteam unter der Leitung von Professor Yoshan Moodley von der University of Venda, Südafrika.

Die Forschung nutzte genetische Informationen von H. pylori, die in EnteroBase an der University of Warwick katalogisiert sind, um die Evolutionsgeschichte der Bakterien zu verfolgen. H. pylori ist ein Magenbakterium, das etwa die Hälfte der Menschen weltweit infiziert, aber Wissenschaftler haben herausgefunden, dass seine genetische Sequenz auch mit der Region variiert, in der es identifiziert wird.

Frühere Analysen hatten drei Populationen von H. pylori von Individuen in Eurasien und Amerika identifiziert, und aktuelle Daten zeigen, dass H. pylori aus Sibirien weitere bisher unbekannte Subpopulationen dieser Gruppen definieren. Die Daten zeigten auch, dass eine dieser Bakterienpopulationen, zu denen auch H. pylori von indigenen Amerikanern gehört, über die Breite Sibiriens verteilt war, was darauf hindeutet, dass diese Population irgendwann mit Menschen nach Amerika gereist sein könnte.

Allerdings waren klassische statistische Analysen der Sequenzen teilweise inkonsistent. Um die wahrscheinlichste Evolutionsgeschichte von H. pylori in Sibirien zu rekonstruieren, verglichen die Forscher die wahrscheinlichsten Evolutionsmodelle und Zeitpunkte mit einer Technik namens approximative Bayesian Computation (ABC). Die Ergebnisse zeigten, dass eine winzige Population von H. pylori vor etwa 12.000 Jahren in einem einzigen Migrationsereignis Amerika kolonisierte.

Professor Mark Achtman von der Warwick Medical School an der University of Warwick, leitender Co-Autor der Studie, sagte: „Dieses Projekt begann in den frühen 2000er Jahren, als noch nichts über die genetische Vielfalt von Helicobacter pylori in Zentralasien bekannt war. Hunderte von sibirischen H. pylori-Stämmen wurden kultiviert und ausgewählte Gene sequenziert, aber wiederholte Versuche mehrerer talentierter Populationsgenetiker konnten ihre Evolutionsgeschichte nicht aufklären.

"Diese Studie verwendet nun den leistungsstarken Ansatz der ABC-Statistik, um die Wanderungen der sibirischen H. pylori (und ihrer menschlichen Wirte) durch Sibirien und nach Amerika zu rekonstruieren und zu datieren."

Ursprünglich kamen alle modernen Menschen aus Afrika. Vor etwa 60.000 Jahren verließen kleine Gruppen von Jägern und Sammlern Afrika zu Fuß und machten sich auf den Weg nach Eurasien, wo sie sich niederließen. Dies waren die ersten menschlichen Einwanderer der Welt. Erstaunlicherweise hatte der moderne Mensch am Ende der Eiszeit, etwa 50.000 Jahre später, bereits den amerikanischen Kontinent erreicht, der, wenn man über Land reist, fast so weit von Afrika entfernt ist wie nur möglich.

Diese alten menschlichen Wanderungen fanden während der letzten Eiszeit oder Eiszeit statt, die vor 115.000 bis 11.700 Jahren dauerte. Zu dieser Zeit war der größte Teil des nördlichen Eurasiens, auch bekannt als Sibirien, eine gefrorene Einöde und vermutlich unwirtlich für eine langfristige menschliche Besiedlung. Wie also haben es die Menschen geschafft, durch diese riesige Region zu wandern und ihren Weg nach Nordamerika zu finden? Dies ist eine der wichtigsten und noch unbeantworteten Fragen der menschlichen Vorgeschichte, denn sie würde erklären, wie der Mensch in so kurzer Zeit die ganze Welt afrikanischer Herkunft besiedeln konnte.

Das Team verfolgte den ungewöhnlichen Ansatz, die DNA eines menschlichen Magenbakteriums namens Helicobacter pylori als Biomarker für uralte menschliche Wanderungen zu verwenden. Sie sammelten, sequenzierten und analysierten erfolgreich Bakterienstämme von indigenen Völkern in Sibirien und Amerika. Die von ihnen erstellte Datenbank mit bakteriellen DNA-Sequenzen deutete darauf hin, dass es bemerkenswerterweise einigen Gruppen von Menschen, die als alte Nordeuraser bekannt sind, während der bitteren Eiszeit in Sibirien lebten. Doch andere menschliche Gruppen, die ursprünglich wärmere Breiten in Asien bewohnten, kolonisierten Sibirien nach dem Ende der Eiszeit, was zu der komplexen Mischung menschlicher Bevölkerungen führte, die wir heute in dieser Region sehen.

Das Team nutzte seinen Bakteriendatensatz auch, um die menschliche Migration nach Amerika zu modellieren. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass während der Eiszeit an den Polen der Erde viel mehr Wasser gefroren war, wodurch der Meeresspiegel zu dieser Zeit über 100 Meter niedriger war als der heutige Meeresspiegel und damit eine Landbrücke zwischen Eurasien und Nordamerika freigelegt wurde und menschliche Migration zuzulassen. Das Team zeigte, dass es einer kleinen Gruppe von alten Nordeurasern gelang, diese Landbrücke vor etwa 12.000 Jahren erfolgreich zu überqueren, und diese Population erweiterte sich anschließend, um die indigenen Amerikaner hervorzubringen, die wir heute sehen.

* 'Helicobacter pyloris historische Reise durch Sibirien und Amerika' wird veröffentlicht in Proceedings of the National Academy of Sciences, Link: https://www. pnas. org/cgi/doi/ 10. 1073/ pnas. 2015523118

* An dieser Forschung war ein internationales Forscherteam der Universität Venda, der Universität Ferrara, des Forschungsinstituts für Physikalisch-Chemische Medizin (Moskau), des Pirogov National Medical and Surgical Center (Moskau), der Universität Warwick, des Instituto Politécnico Nacional ( Mexiko-Stadt), University of Cambridge und Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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Peter Thorley
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Migrationen aus der Bronzezeit veränderten die gesellschaftliche Organisation und die Genomlandschaft in Italien

Ausgrabungsstätte Grotta La Sassa - Angelica Ferracci. Kredit: Universität Tartu

Eine neue Studie in Aktuelle Biologie vom Institut für Genomik der Universität Tartu, Estland, hat die genetische Vorgeschichte der Populationen im heutigen Italien durch die Analyse alter menschlicher Individuen während des Übergangs von Chalkolithikum/Bronzezeit vor etwa 4.000 Jahren beleuchtet. Die genomische Analyse alter Proben ermöglichte es Forschern aus Estland, Italien und Großbritannien, die Ankunft der steppenbezogenen Ahnenkomponente in Mittelitalien vor 3.600 Jahren zu datieren und während dieses Übergangs auch Veränderungen in der Bestattungspraxis und Verwandtschaftsstruktur zu finden.

In den letzten Jahren wurde die genetische Geschichte alter Individuen umfassend untersucht, wobei der Schwerpunkt auf Bewegungen und Ansiedlungen von Menschen in Eurasien gelegt wurde. Die genetische Geschichte von Individuen der italienischen Halbinsel während des Übergangs von Chalkolithikum/Bronzezeit vor etwa 4.000 Jahren war jedoch noch unerforscht. Forscher des Instituts für Genomik der Universität Tartu haben in Zusammenarbeit mit Universitäten in Italien und Großbritannien menschliche Überreste von der italienischen Halbinsel gesammelt und im aDNA-Labor der Universität Tartu, Estland, alte Genome erzeugt.

"Für die Studie haben wir antike DNA von 50 Individuen aus vier archäologischen Stätten im Nordosten und Mittelitalien extrahiert, die auf die Chalkolithikum, die frühe Bronzezeit und die Bronzezeit datiert sind bis in die Bronzezeit und untersuchen die Ankunft der steppenbedingten Abstammungskomponente auf der italienischen Halbinsel.Diese genetische Komponente hat ihren Ursprung in der Pontisch-Kaspischen Steppe, einem Steppenland zwischen dem Schwarzen und dem Kaspischen Meer, und sehr in Mittel- und Nordeuropa verbreitet. Es wird auch bei italienischen Individuen aus der Bronzezeit präsentiert, die wir untersucht haben und die darauf hindeuten, dass die Populationen im Süden der Alpen eine ähnliche Entwicklung durchgemacht haben", sagte Tina Saupe vom Institute of Genomics, die Hauptautorin der Arbeit.

„Für die genetische Analyse haben wir einen Referenzdatensatz mit Individuen der italienischen Halbinsel, Sizilien und Sardinien aus der Jungsteinzeit bis zur Eisenzeit verwendet Veränderungen und Demographie dieses wichtigen Übergangs, aber auch um seine Auswirkungen in den folgenden Jahrhunderten zu verstehen", fügte Co-Autor Francesco Montinaro von derselben Institution und von der Universität Bari, Italien, hinzu. Die Forscher fanden heraus, dass Proben aus dem Neolithikum und Chalkolithikum der italienischen Halbinsel eher frühneolithischen Bauern in Osteuropa und anatolischen Bauern ähneln als Bauern aus Westeuropa, was die Möglichkeit einer unterschiedlichen Geschichte für die beiden neolithischen Gruppen in Europa eröffnet.

Karte - Eugenio Israel Chávez Barreto. Bildnachweis: Eugenio Israel Chávez Barreto

„Aufgrund der geografischen Verteilung der archäologischen Fundstellen veröffentlichter und neu generierter Genome konnten wir die Ankunft der steppenbezogenen Ahnenkomponente auf mindestens

Vor 4.000 Jahren in Norditalien und

Vor 3.600 Jahren in Mittelitalien. Wir fanden die Komponente nicht bei Individuen aus dem Neolithikum und Chalkolithikum, sondern bei Individuen aus der frühen Bronzezeit und mit der Zeit zunehmend bei Individuen aus der Bronzezeit", betonte Luca Pagani, außerordentlicher Professor am Institut für Genomics and University of Padova und Co-Senior-Autor dieser Arbeit.

"Außerdem konnten wir an zwei der Stätten eine Verschiebung der Bestattungspraxis feststellen, die mit der Veränderung der Verwandtschaft zwischen den Individuen korrelierte, aber wir fanden keine Veränderungen im Phänotyp der alten Italiener während des Übergangs", sagte Christiana L Scheib, der aDNA-Forschungsgruppenleiter am Institut für Genomik und korrespondierender Autor.

„Es war bemerkenswert zu sehen, wie sich dieses Projekt im Laufe der Zeit entwickelt hat und wie sich die Interpretation der Ergebnisse veränderte, nachdem Proben aus Mittelitalien dank der Zusammenarbeit mit den Universitäten Oxford, Durham, Groningen und Rom Tor Vergata hinzugefügt wurden“, sagte Cristian Capelli ( Universität Parma), Co-Senior-Autor dieser Studie.

„Diese Ergebnisse dieser Studie haben gezeigt, dass sich das genetische Profil alter Individuen von der italienischen Halbinsel seit der Jungsteinzeit mit der Bewegung und Besiedlung des Menschen verändert hat Personen, die in die Eisenzeit und das Römische Reich datiert werden", sagte Scheib.


Die ersten Auswanderungen aus Afrika

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Vor etwa 2 Millionen Jahren zogen die ersten unserer Vorfahren aus ihrer Heimat nach Norden und aus Afrika heraus.

Warum hat es so lange gedauert, Afrika zu verlassen?

Die ausgedehnten trockenen Umgebungen Nordafrikas und des Nahen Ostens waren eine wichtige Barriere, die die Bewegung aus Afrika verhinderte. Bevor sie sich aus Afrika ausbreiten konnten, mussten unsere Vorfahren körperliche und geistige Fähigkeiten entwickeln, die es ihnen ermöglichen, in diesen rauen Umgebungen zu überleben, in denen Nahrung und Süßwasser stark saisonale Ressourcen darstellen.

Wer hat Afrika zuerst verlassen?

Homo ergaster (oder afrikanisch Homo erectus) war möglicherweise die erste menschliche Spezies, die Afrika verlassen hat. Fossile Überreste zeigen, dass diese Art ihr Verbreitungsgebiet vor 1,75 Millionen Jahren bis ins südliche Eurasien ausgedehnt hatte. Ihre Nachkommen, Asiaten Homo erectus, breiteten sich dann nach Osten aus und wurden vor mindestens 1,6 Millionen Jahren in Südostasien etabliert.

Eine alternative Theorie schlägt jedoch vor, dass Homininen zuvor aus Afrika ausgewandert sind Homo ergaster entwickelt, möglicherweise vor etwa 2 Millionen Jahren, vor den frühesten Daten von Homo erectus in Asien. Diese Hominine könnten entweder Australopithicine oder, wahrscheinlicher, eine unbekannte Spezies von gewesen sein Homo, im Aussehen ähnlich wie Homo habilis. In dieser Theorie stellt die in Dmanisi gefundene Population ein fehlendes Glied in der Evolution von . dar Homo erectus/Homo ergaster. Vielleicht auch die Entwicklung von Homo ergaster trat außerhalb Afrikas auf und es gab einen beträchtlichen Genfluss zwischen afrikanischen und eurasischen Populationen.

Diese Theorie hat in den letzten Jahren aufgrund der DNA-Forschung mehr Unterstützung gefunden. Beweise aus einer genetischen Studie deuten auf eine Expansion aus Afrika vor etwa 1,9 Millionen Jahren und einen Genfluss zwischen asiatischen und afrikanischen Bevölkerungen vor 1,5 Millionen Jahren hin. Es werden mehr physische Beweise aus Schlüsselgebieten in Eurasien wie dem Iran, Afghanistan und Pakistan benötigt, aber die Politik macht dies derzeit schwierig.

Was hat es möglich gemacht, Afrika zu verlassen?

Während es einige Diskussionen darüber gibt, ob Homo ergaster waren die ersten unserer Vorfahren, die Afrika verließen, sie besaßen die physischen und kulturellen Eigenschaften, die die Verbreitung in den trockenen Umgebungen Nordafrikas und des Nahen Ostens unterstützt hätten. Zu diesen Attributen gehörten:

  • eine moderne Körperform mit einem effizienten Schrittgang, der für lange Strecken geeignet ist, obwohl kleinere Staturen in den Überresten von Dmanisi . dargestellt sind
  • eine ausreichend entwickelte Intelligenz, um mit unbekannten Umgebungen fertig zu werden, erforderte jedoch keine viel größere Gehirngröße als Homo habilis, mit einer durchschnittlichen Gehirngröße von 610cc
  • verbesserte Technologie zur Unterstützung des Lebensunterhalts (Oldowan-Stil-Werkzeuge oder Mode1-Technologie wurden an Standorten in Dmanisi, Georgien und Nordchina gefunden, die beide 1,7 Millionen Jahre alt sind)
  • eine Ernährung, die mehr Fleisch enthielt und die die Nahrungsversorgung in saisonal trockenen Umgebungen erhöhte

Wer hat Afrika als nächstes verlassen?

Nach den ersten frühen Ausbreitungen aus Afrika verbreiteten sich verschiedene andere Gruppen von frühen Menschen aus Afrika, als ihre Populationen wuchsen. Diese Ausbreitungen waren nicht regelmäßig oder konstant, sondern traten in Perioden mit günstigen Klima- und Umweltbedingungen als Ausbreitungswellen auf.

Diese Ausbreitungswellen aus Afrika umfassten Bewegungen nach Osten durch Südasien vor mehr als einer Million Jahren und Bewegungen nach Westeuropa innerhalb der letzten 900.000 Jahre. Es kam auch zu Bewegungen zurück nach Afrika.

Moderne menschliche Migrationen

In jüngerer Zeit begannen die modernen Menschen mit ihrer Ausbreitung aus Afrika. Diese Ausbreitung scheint zwei Formen angenommen zu haben - irreguläre Besetzung der Levante und nahe gelegener Gebiete durch kleine Populationen und dann Massenmigration.

Der älteste bekannte Homo sapiens Fossilien außerhalb Afrikas stammen aus Höhlen in Israel - Misliya (ca. 180.000 Jahre alt), Skhul (ca. 90.000 Jahre alt) und Qafzeh (ca. 120.000 Jahre alt). Diese stellen wahrscheinlich Populationen dar, die die Region zeitweise besetzten, und es ist unwahrscheinlich, dass es eine direkte evolutionäre Kontinuität zwischen den Misliya- und späteren Skhul/Qafzeh-Völkern gab. Genetische Studien unterstützen auch die Idee einer früheren Ausbreitung des modernen Menschen aus Afrika ab etwa 220.000 Jahren.

Es gibt auch Beweise in Form von Steinwerkzeugen, die darauf hindeuten, dass frühere Verbreitungen über die Levante hinausreichten. Steinwerkzeuge wurden in Indien mit einem Alter von etwa 74.000 Jahren, im Jemen mit einem Alter zwischen 70.000 und 80.000 Jahren und in den Vereinigten Arabischen Emiraten mit einem Alter von etwa 80.000 Jahren gefunden. Einige dieser Werkzeuge ähneln der Technik der afrikanischen Mittelsteinzeit, andere ähneln eher denen der Neandertaler in Europa und Homo sapiens und Neandertaler in der Levante. Mit den Werkzeugen wurden keine menschlichen Überreste gefunden, aber da in diesen Regionen keine Neandertaler gefunden wurden, wird angenommen, dass es sich bei den Herstellern um moderne Menschen handelte.

Die meisten Experten schließen aus genetischen und materiellen Beweisen, dass Migration im großen Maßstab erst in den letzten 60.000 Jahren oder so stattgefunden hat.

Vor 100.000 Jahren hatte sich der Mensch in mindestens vier Arten zerstreut und diversifiziert. Unsere eigene Spezies, Homo sapiens, lebte in Afrika und im Nahen Osten, Homo neanderthalensis in Europa gelebt und Homo floresiensis in Südasien. DNA aus menschlichen Überresten in der Denisova-Höhle, Russland, weist darauf hin, dass eine vierte Art ebenfalls noch vorhanden war, als Homo sapiens wanderte vor etwa 60.000 Jahren durch Südasien. Moderne Melanesier haben etwa 4% dieser DNA. Die Art ist unbekannt, kann aber erst spät überleben Homo heidelbergensis oder eine noch zu entdeckende Art. Diese Vielfalt verschwand jedoch vor etwa 28.000 Jahren, und heute überlebt nur noch eine menschliche Spezies.


Inhalt

Lemuren sind Primaten der Unterordnung Strepsirrhini. Wie andere strepsirhinische Primaten, wie Loris, Pottos und Galagos, teilen sie Ahnenmerkmale mit frühen Primaten. In dieser Hinsicht werden Lemuren im Volksmund mit angestammten Primaten verwechselt, jedoch haben Lemuren keine Affen und Affen hervorgebracht, sondern sich unabhängig auf Madagaskar entwickelt. [1]

Primaten entwickelten sich zum ersten Mal zwischen der mittleren Kreide und dem frühen Paläozän auf dem Superkontinent Laurasia oder in Afrika. [2] Laut Studien zur molekularen Uhr datiert der letzte gemeinsame Vorfahre aller Primaten auf etwa 79,6 Millionen Jahre, [3] obwohl die frühesten bekannten fossilen Primaten nur 54–55 Millionen Jahre alt sind. [4] Die nächsten Verwandten von Primaten sind die ausgestorbenen Plesiadapiforms, die modernen Colugos (allgemein und fälschlicherweise "Fliegende Lemuren" genannt) und Baumspitzmäuse. [3] Einige der frühesten bekannten echten Primaten werden durch die fossilen Gruppen Omomyidae, Eosimiidae und Adapiformes repräsentiert. [5]

Die Beziehung zwischen bekannten fossilen Primatenfamilien bleibt unklar. Eine konservative Schätzung für die Divergenz von Haplohinen (Koboldmakis, Affen, Affen und Menschen) und Strepsirrhinen beträgt 58 bis 63 Millionen Jahre. [6] Es zeichnet sich ein Konsens ab, der Omomyiden als Schwestergruppe zu Koboldmakis, [7] Eosimiden als Stammgruppe zu Affen (Nicht-Koboldmaki-Haplorhine) einordnet, [8] und Djebelemur, eine afrikanische Gattung, die wahrscheinlich mit einem frühen asiatischen Zweig von Cercamoniin adapiforms als Stammgruppe moderner Strepsirrhinen, einschließlich Lemuren, verwandt ist. [9] Im Jahr 2009 verkündete eine viel beachtete und wissenschaftlich kritisierte Veröffentlichung, dass ein 47 Millionen Jahre altes adapiformes Fossil, Darwinius masillae, zeigte sowohl adapiforme als auch Affen-Merkmale, was es zu einer Übergangsform zwischen den Prosimian- und Affen-Linien macht. [10] Medienquellen bezeichneten das Fossil fälschlicherweise als "fehlendes Glied" zwischen Lemuren und Menschen. [11]

Lemuren wurden traditionell angenommen, dass sie sich während des Eozäns (55 bis 37 Mio. [13] Bis vor kurzem wurde angenommen, dass sie aufgrund mehrerer gemeinsamer postkranieller Merkmale [14] sowie langer Schnauzen und kleiner Gehirne direkt von der vielfältigen Gruppe der adapiformen abstammen. Obwohl adapiforme auch lemurartige Gehörbläschen aufwiesen, ein Merkmal der Halbaffen [15], hatten sie kleinere Gehirne und längere Schnauzen als Lemuren. [16] Es gibt auch mehrere andere morphologische Unterschiede. Am auffälligsten ist, dass den adapiformen Tieren ein wichtiges abgeleitetes Merkmal fehlt, der Zahnkamm und möglicherweise die Toilettenkralle, die nicht nur in vorhandenen (lebenden) Strepsirrhinen, sondern auch in Koboldmakis gefunden werden. Im Gegensatz zu den Lemuren wiesen die Adapiformen eine fusionierte Unterkiefersymphyse auf (ein Merkmal von Affen) und besaßen auch vier Prämolaren anstelle von drei oder zwei. [17]

Vergleichende Studien des Cytochroms B Gen, die häufig verwendet werden, um phylogenetische Beziehungen zwischen Säugetieren zu bestimmen – insbesondere innerhalb von Familien und Gattungen [18] – wurden verwendet, um zu zeigen, dass Lemuren mit Lorisoiden gemeinsame Vorfahren haben. [17] [19] Diese Schlussfolgerung wird auch durch den gemeinsamen Strepsirrhinen-Zahnkamm bestätigt, ein ungewöhnliches Merkmal, das sich wahrscheinlich nicht zweimal entwickelt hat. [20] Wenn adapiforme die Vorfahren der lebenden Strepsirrhinen wären, dann müsste der letzte gemeinsame Vorfahre moderner Strepsirrhinen vor dem frühen Eozän sein, [17] eine Ansicht, die durch molekularphylogenetische Studien von Anne D. Yoder und Ziheng Yang im Jahr 2004 gestützt wird. Dies zeigte, dass sich Lemuren von Loris etwa 62 bis 65 Millionen Jahre trennten. [21] Diese Daten wurden durch umfangreichere Tests von Julie Horvath . bestätigt et al. im Jahr 2008. [22] Diese molekularen Studien zeigten auch, dass sich die Lemuroiden vor den modernen Lorisoiden diversifizierten. [17] Unter Verwendung eines begrenzteren Datensatzes und nur nuklearer Gene, eine weitere Studie aus dem Jahr 2005 von Céline Poux et al. datierte die Aufteilung zwischen Lemuren und Loris auf 60 Millionen Jahre, die Lemurendiversifikation auf 50 Millionen Jahre und die Lemurenkolonisation Madagaskars irgendwo zwischen diesen beiden ungefähren Daten. [23] Die Entdeckung fossiler Lorisoiden im Jahr 2003 in der Fayum-Senke in Ägypten hat jedoch das Datum der Lorisoid-Divergenz zurück ins Eozän verschoben, was mit den von Yoder und Horvath vorhergesagten Divergenzdaten übereinstimmt. [21] [22] [24]

Der Fossilienbestand erzählt eine andere Geschichte. Obwohl es nicht das frühestmögliche Datum für das Auftreten einer taxonomischen Gruppe zeigen kann, sind andere Bedenken hinsichtlich dieser weitaus früheren Divergenzdaten, die unabhängig vom Fossilienbestand vorhergesagt wurden, aufgekommen. Erstens haben Paläontologen Bedenken geäußert, dass, wenn Primaten seit deutlich mehr als 66 Millionen Jahren existieren, das erste Drittel des Fossilienbestands von Primaten fehlt. Ein weiteres Problem ist, dass einige dieser molekularen Daten die Divergenz anderer Säugetierordnungen wie Rodentia überschätzt haben, was darauf hindeutet, dass die Divergenz von Primaten ebenfalls überschätzt werden könnte. Eine der ältesten bekannten Strepsirrhinen, Djebelemur, stammt aus dem frühen Eozän Nordafrikas und besitzt keinen vollständig differenzierten Zahnkamm. Basierend auf Fossilien und anderen genetischen Tests datiert eine konservativere Schätzung die Divergenz zwischen Lemuren und Loris auf etwa 50 bis 55 Millionen Jahre. [12]

Um das Rätsel der Abstammung zu verkomplizieren, wurden auf Madagaskar keine terrestrischen Eozän- oder Paläozän-Fossilien gefunden [25] [26] und der Fossilienbestand aus Afrika und Asien um diese Zeit ist nicht viel besser. [17] Fossilienfundstellen in Madagaskar sind auf nur fünf Zeitfenster beschränkt, die den größten Teil des Känozoikums auslassen, von 66 Mio

Vor 26.000 Jahren. Das wenige fossile Gestein, das aus dieser langen Zeitspanne existiert, wird von Meeresschichten entlang der Westküste dominiert. [27] Die ältesten Lemurenfossilien auf Madagaskar sind tatsächlich Subfossilien aus dem späten Pleistozän. [14]

Kolonisation von Madagaskar Bearbeiten

Einst Teil des Superkontinents Gondwana, löste sich Madagaskar von Ostafrika, der wahrscheinlichen Quelle der angestammten Lemurenpopulation, etwa 160 Millionen Jahre und dann von der Antarktis zwischen 80 und 130 Millionen Jahren. Anfangs driftete die Insel von dort aus nach Süden, wo sie sich von Afrika (um das moderne Somalia) abspaltete, bis sie ihre aktuelle Position zwischen 80 und 90 Millionen Jahren erreichte. Ungefähr zu dieser Zeit spaltete es sich von Indien und ließ es im Indischen Ozean isoliert und durch den Mosambik-Kanal vom nahen Afrika getrennt, [28] [29] [30] ein tiefer Kanal mit einer Mindestbreite von etwa 560 km (350 mi). . [17] Diese Trennungsdaten und das geschätzte Alter der Primatenlinie schließen jede Möglichkeit aus, dass Lemuren auf der Insel gewesen sein könnten, bevor Madagaskar sich von Afrika abgezogen hat, [31] ein evolutionärer Prozess, der als Vikarianz bekannt ist. [30] Um dies zu untermauern, umfassen Säugetierfossilien auf Madagaskar aus der Kreidezeit (siehe Mesozoische Säugetiere von Madagaskar) Gondwanatheres und andere Säugetiergruppen, die nicht die Vorfahren der Lemuren oder der anderen endemischen Säugetiere waren, die heute auf der Insel vorkommen. [17]

Da Madagaskar bereits durch das Paläozän geografisch isoliert war und die Lemurendiversifizierung aus der gleichen Zeit stammte, war eine Erklärung dafür erforderlich, wie die Lemuren auf die Insel gelangt waren. Im 19. Jahrhundert, vor der Theorie der Kontinentalverschiebung, schlugen Wissenschaftler wie Philip Sclater, Étienne Geoffroy Saint-Hilaire und Ernst Haeckel vor, dass Madagaskar und Indien einst Teil eines südlichen Kontinents waren – von Sclater Lemuria genannt –, der seitdem verschwunden ist der Indische Ozean. [32] [33] Zu Beginn des 20. Jahrhunderts erwies sich die ozeanische Ausbreitung als die beliebteste Erklärung dafür, wie Lemuren die Insel erreichten. [22] [27] [29] Die Idee nahm erstmals unter der Anti-Platten-Tektonik-Bewegung der frühen 1900er Jahre Gestalt an, als der renommierte Paläontologe William Diller Matthew die Idee 1915 in seinem einflussreichen Artikel "Climate and Evolution" vorschlug. In dem Artikel , konnte Matthäus die Anwesenheit von Lemuren in Madagaskar nur durch "Rafting" erklären. [34] In den 1940er Jahren prägte der amerikanische Paläontologe George Gaylord Simpson den Begriff "Verlosung von Gewinnspielen" für solche unwahrscheinlichen Ereignisse. [35]

Als sich die Theorie der Plattentektonik durchsetzte, geriet die ozeanische Ausbreitung in Ungnade und wurde von vielen Forschern sogar als "Wunder" angesehen, wenn sie auftrat. [30] Trotz der geringen Wahrscheinlichkeit ihres Vorkommens bleibt die ozeanische Ausbreitung die am meisten akzeptierte Erklärung für zahlreiche Wirbeltierkolonisationen auf Madagaskar, einschließlich der von Lemuren. [30] [35] Obwohl unwahrscheinlich, können Landtiere über lange Zeiträume hin und wieder auf schwimmenden Matten aus verworrener Vegetation zu abgelegenen Inseln flößen, die durch Hochwasser aus großen Flüssen ins Meer gespült werden. [17] [34] [36]

Jede ausgedehnte Seereise ohne Süßwasser oder Nahrung würde sich für ein großes warmblütiges (homöothermisches) Säugetier als schwierig erweisen, aber heute weisen viele kleine, nachtaktive Lemurenarten eine Heterothermie auf, die es ihnen ermöglicht, ihren Stoffwechsel zu senken und zu schlafen, während sie von Fett leben Reserven. Such a trait in a small, nocturnal lemur ancestor would have facilitated the ocean voyage and could have been passed on to its descendants. [36] However, this trait has not been observed in the closely related lorisoids studied to date, and could have evolved on Madagascar in response to the island's harsh environmental conditions. [17]

Because only five terrestrial orders of mammals have made it to the island, each likely to have derived from a single colonization, [30] [31] and since these colonizations date to either the early Cenozoic or the early Miocene, the conditions for oceanic dispersal to Madagascar seem to have been better during two separate periods in the past. [17] A report published in January 2010 supported this assumption by demonstrating that both Madagascar and Africa were 1,650 km (1,030 mi) south of their present-day positions around 60 mya, placing them in a different ocean gyre and reversing the strong current that presently flows away from Madagascar. The currents were even shown to be stronger than they are today, shortening the rafting time to approximately 30 days or less, making the crossing much easier for a small mammal. Over time, as the continental plates drifted northward, the currents gradually changed, and by 20 mya the window for oceanic dispersal had closed. [37]

Since the 1970s, the rafting hypothesis has been called into question by claims that lemur family Cheirogaleidae might be more closely related to the other Afro-Asian strepsirrhines than to the rest of the lemurs. This idea was initially based on similarities in behavior and molar morphology, although it gained support with the 2001 discovery of 30‑million-year-old Bugtilemur in Pakistan and the 2003 discovery of 40‑million-year-old Karanisia in Egypt. Karanisia is the oldest fossil found that bears a toothcomb, whereas Bugtilemur was thought to have a toothcomb, but also had even more similar molar morphology to Cheirogaleus (dwarf lemurs). If these relationships had been correct, the dates of these fossils would have had implications on the colonization of Madagascar, requiring two separate events. The most parsimonious explanation, given the genetic evidence and the absence of toothcombed primates in European fossil sites, [17] is that stem strepsirrhines evolved on the Afro-Arabian landmass, dispersing to Madagascar and more recently from Africa to Asia. [24] More recently, the structure and general presence of the toothcomb in Bugtilemur has been questioned, as well as many other dental features, suggesting it is most likely an adapiform. [12]

An alternative form of oceanic dispersal that had been considered was island hopping, where the lemur ancestors might have made it to Madagascar in small steps by colonizing exposed seamounts during times of low sea level. [16] [27] However, this is unlikely since the only seamounts found along the Davie Ridge would have been too small in such a wide channel. Even though the Comoro Islands between Africa and Madagascar are significantly larger, they are too young, having been formed by volcanic activity only around 8 mya. [27] A land bridge between Madagascar and Africa has also been proposed, but a land bridge would have facilitated the migration of a much greater sampling of Africa's mammalian fauna than is endemic to the island. Furthermore, deep trenches separate Madagascar from the mainland, and prior to the Oligocene, sea level was significantly higher than today. [38]

A variant of the land bridge hypothesis has been proposed in an attempt to explain both how a land bridge could have formed, and why other mammalian orders failed to cross it. [12] Geological studies have shown that following the collision of India and Asia, the Davie Fracture Zone had been pushed up by tectonic forces, possibly high enough to create a land bridge. Indeed, core samples along the Davie Fracture Zone suggest that at least parts of the Mozambique Channel were above sea level between 45 and 26 mya, [39] or possibly as early as 55 mya. [12] Following the Indian-Asian collision, the fault type changed from a strike-slip fault to a normal fault, and seafloor spreading created compression along the Davie Fracture Zone, causing it to rise. By the early Miocene, the East African Rift created tension along the fault, causing it to subside beneath the ocean. The divergence dates of many Malagasy mammalian orders formerly fell within this window. Old World monkeys, dogs, and cats did not diverge or arrive in Africa until later in the Miocene. [39] However, more recent dating of divergence of the Malagasy mammalian clades falls outside of this land bridge window, and a much greater diversity of mammal groups would be expected on Madagascar had the land bridge been present during that stretch of time. [23]

The dating of the lemur colonization is controversial for the same reasons as strepsirrhine evolution. Using both mitochondrial and nuclear DNA sequences, a single colonization has been estimated at 62 to 65 mya based on the split between the aye-aye and the rest of the lemurs. [21] On the other hand, the sparse fossil record and some estimates based on other nuclear genes support a more recent estimate of 40 to 52 mya. [12] Furthermore, a fossil strepsirrhine primate from Africa, Plesiopithecus, may suggest that the aye-aye and the rest of the lemurs diverged in Africa, which would require at least two colonization events. [12] [40]

Once safely established on Madagascar, with its limited mammalian population, the lemurs were protected from the increasing competition from evolving arboreal mammalian groups. [25] Monkeys had evolved by the Oligocene, and their intelligence, aggression, and deceptiveness may have given them the advantage in exploiting the environment over the diurnal adapiform primates in Africa and Asia, ultimately driving them to extinction and leaving only the nocturnal lorisoids. [16] [41]


Look around and thank an extinct hominid.

We've finally reached the chapter of human brain evolution that is perhaps most emblematic of our identity as humans: the jump from primate to human. Chimpanzees are our closest living relative, but our last common ancestor with chimps probably lived about 13 million years ago . Lacking fossilized brain tissue, all of our knowledge about human brain evolution in the past 13 million years comes from studying fossilized skulls of various extinct primates, leading up to the hominids, of which we are the remaining extant member.


The Cenozoic Era: Age of Mammals

Die Cenozoic Era literally means the era of &ldquomodern life.&rdquo It is also called the age of mammals. Mammals took advantage of the extinction of the dinosaurs. They flourished and soon became the dominant animals on Earth. You can learn more about the evolution of mammals during the Cenozoic at the link below. The Cenozoic began 65 million years ago and continues to the present. It may be divided into the two periods described in Abbildung unter. http://www.youtube.com/watch?v=H0uTGkCWXwQ

One way of dividing the Cenozoic Era is into the two periods described here.

The Tertiary Period: During the Tertiary Period (65&ndash1.8 million years ago), Earth&rsquos climate was generally warm and humid. This allowed mammals to evolve further and fill virtually all niches vacated by the dinosaurs. Many mammals increased in size. Mammals called primatesevolved, including human ancestors. Modern rain forests and grasslands appeared, andflowering plants and insects were numerous and widespread.

The Quaternary Period: During the Quaternary Period (1.8 million years ago&ndashpresent), Earth&rsquos climate cooled, leading to a series of ice ages. Sea levels fell because so much water was frozen in glaciers. This created land bridges between continents, allowing land animals to move to new areas. Some mammals, like the woolly mammoths adapted to the cold by evolving very large size and thick fur. Other animals moved closer to the equator or went extinct, along with many plants.

The last ice age ended about 12,000 years ago. By that time, our own species, Homo sapiens, had evolved. After that, we were witnesses to the unfolding of life&rsquos story. Although we don&rsquot know all the details of the recent past, it is far less of a mystery than the billions of years that preceded it.

&lsquo&lsquoWalking With Cavemen&rsquo&rsquo is an excellent depiction of the evolution of our species, from Lucy, the first upright ape, to her ancestors millions of years later. Seehttp://www.bbc.co.uk/sn/prehistoric_life/tv_radio/wwcavemen/ for additional information.

KQED: The Last Ice Age

Imagine a vast grassy ecosystem covered with herds of elephants, bison, and camels stretching as far as the eye can see. Africa? Vielleicht. But this also describes Northern California at the end of the last Ice Age. What happened to all this wildlife? Were they over-hunted and killed off? Did global warming destroy their populations? Scientists are not sure, but this relatively recent loss of life does raise many interesting questions. Sehen Ice Age Bay Area at www.kqed.org/quest/television. -age-bay-area2 for additional information.


The Great Human Migration

Seventy-seven thousand years ago, a craftsman sat in a cave in a limestone cliff overlooking the rocky coast of what is now the Indian Ocean. It was a beautiful spot, a workshop with a glorious natural picture window, cooled by a sea breeze in summer, warmed by a small fire in winter. The sandy cliff top above was covered with a white-flowering shrub that one distant day would be known as blombos and give this place the name Blombos Cave.

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The man picked up a piece of reddish brown stone about three inches long that he—or she, no one knows—had polished. With a stone point, he etched a geometric design in the flat surface—simple crosshatchings framed by two parallel lines with a third line down the middle.

Today the stone offers no clue to its original purpose. It could have been a religious object, an ornament or just an ancient doodle. But to see it is to immediately recognize it as something only a person could have made. Carving the stone was a very human thing to do.

The scratchings on this piece of red ocher mudstone are the oldest known example of an intricate design made by a human being. The ability to create and communicate using such symbols, says Christopher Henshilwood, leader of the team that discovered the stone, is "an unambiguous marker" of modern humans, one of the characteristics that separate us from any other species, living or extinct.

Henshilwood, an archaeologist at Norway's University of Bergen and the University of the Witwatersrand, in South Africa, found the carving on land owned by his grandfather, near the southern tip of the African continent. Over the years, he had identified and excavated nine sites on the property, none more than 6,500 years old, and was not at first interested in this cliffside cave a few miles from the South African town of Still Bay. What he would find there, however, would change the way scientists think about the evolution of modern humans and the factors that triggered perhaps the most important event in human prehistory, when Homo sapiens left their African homeland to colonize the world.

This great migration brought our species to a position of world dominance that it has never relinquished and signaled the extinction of whatever competitors remained—Neanderthals in Europe and Asia, some scattered pockets of Homo erectus in the Far East and, if scholars ultimately decide they are in fact a separate species, some diminutive people from the Indonesian island of Flores (see "Were 'Hobbits' Human?"). When the migration was complete, Homo sapiens was the last—and only—man standing.

Even today researchers argue about what separates modern humans from other, extinct hominids. Generally speaking, moderns tend to be a slimmer, taller breed: "gracile," in scientific parlance, rather than "robust," like the heavy-boned Neanderthals, their contemporaries for perhaps 15,000 years in ice age Eurasia. The modern and Neanderthal brains were about the same size, but their skulls were shaped differently: the newcomers' skulls were flatter in back than the Neanderthals', and they had prominent jaws and a straight forehead without heavy brow ridges. Lighter bodies may have meant that modern humans needed less food, giving them a competitive advantage during hard times.

The moderns' behaviors were also different. Neanderthals made tools, but they worked with chunky flakes struck from large stones. Modern humans' stone tools and weapons usually featured elongated, standardized, finely crafted blades. Both species hunted and killed the same large mammals, including deer, horses, bison and wild cattle. But moderns' sophisticated weaponry, such as throwing spears with a variety of carefully wrought stone, bone and antler tips, made them more successful. And the tools may have kept them relatively safe fossil evidence shows Neanderthals suffered grievous injuries, such as gorings and bone breaks, probably from hunting at close quarters with short, stone-tipped pikes and stabbing spears. Both species had rituals—Neanderthals buried their dead—and both made ornaments and jewelry. But the moderns produced their artifacts with a frequency and expertise that Neanderthals never matched. And Neanderthals, as far as we know, had nothing like the etching at Blombos Cave, let alone the bone carvings, ivory flutes and, ultimately, the mesmerizing cave paintings and rock art that modern humans left as snapshots of their world.

When the study of human origins intensified in the 20th century, two main theories emerged to explain the archaeological and fossil record: one, known as the multi-regional hypothesis, suggested that a species of human ancestor dispersed throughout the globe, and modern humans evolved from this predecessor in several different locations. The other, out-of-Africa theory, held that modern humans evolved in Africa for many thousands of years before they spread throughout the rest of the world.

In the 1980s, new tools completely changed the kinds of questions that scientists could answer about the past. By analyzing DNA in living human populations, geneticists could trace lineages backward in time. These analyses have provided key support for the out-of-Africa theory. Homo sapiens, this new evidence has repeatedly shown, evolved in Africa, probably around 200,000 years ago.

The first DNA studies of human evolution didn't use the DNA in a cell's nucleus—chromosomes inherited from both father and mother—but a shorter strand of DNA contained in the mitochondria, which are energy-producing structures inside most cells. Mitochondrial DNA is inherited only from the mother. Conveniently for scientists, mitochondrial DNA has a relatively high mutation rate, and mutations are carried along in subsequent generations. By comparing mutations in mitochondrial DNA among today's populations, and making assumptions about how frequently they occurred, scientists can walk the genetic code backward through generations, combining lineages in ever larger, earlier branches until they reach the evolutionary trunk.

At that point in human history, which scientists have calculated to be about 200,000 years ago, a woman existed whose mitochondrial DNA was the source of the mitochondrial DNA in every person alive today. That is, all of us are her descendants. Scientists call her "Eve." This is something of a misnomer, for Eve was neither the first modern human nor the only woman alive 200,000 years ago. But she did live at a time when the modern human population was small—about 10,000 people, according to one estimate. She is the only woman from that time to have an unbroken lineage of daughters, though she is neither our only ancestor nor our oldest ancestor. She is, instead, simply our "most recent common ancestor," at least when it comes to mitochondria. And Eve, mitochondrial DNA backtracking showed, lived in Africa.

Subsequent, more sophisticated analyses using DNA from the nucleus of cells have confirmed these findings, most recently in a study this year comparing nuclear DNA from 938 people from 51 parts of the world. This research, the most comprehensive to date, traced our common ancestor to Africa and clarified the ancestries of several populations in Europe and the Middle East.

While DNA studies have revolutionized the field of paleoanthropology, the story "is not as straightforward as people think," says University of Pennsylvania geneticist Sarah A. Tishkoff. If the rates of mutation, which are largely inferred, are not accurate, the migration timetable could be off by thousands of years.

To piece together humankind's great migration, scientists blend DNA analysis with archaeological and fossil evidence to try to create a coherent whole—no easy task. A disproportionate number of artifacts and fossils are from Europe—where researchers have been finding sites for well over 100 years—but there are huge gaps elsewhere. "Outside the Near East there is almost nothing from Asia, maybe ten dots you could put on a map," says Texas A&M University anthropologist Ted Goebel.

As the gaps are filled, the story is likely to change, but in broad outline, today's scientists believe that from their beginnings in Africa, the modern humans went first to Asia between 80,000 and 60,000 years ago. By 45,000 years ago, or possibly earlier, they had settled Indonesia, Papua New Guinea and Australia. The moderns entered Europe around 40,000 years ago, probably via two routes: from Turkey along the Danube corridor into eastern Europe, and along the Mediterranean coast. By 35,000 years ago, they were firmly established in most of the Old World. The Neanderthals, forced into mountain strongholds in Croatia, the Iberian Peninsula, the Crimea and elsewhere, would become extinct 25,000 years ago. Finally, around 15,000 years ago, humans crossed from Asia to North America and from there to South America.

Africa is relatively rich in the fossils of human ancestors who lived millions of years ago (see timeline, opposite). Lush, tropical lake country at the dawn of human evolution provided one congenial living habitat for such hominids as Australopithecus afarensis. Many such places are dry today, which makes for a congenial exploration habitat for paleontologists. Wind erosion exposes old bones that were covered in muck millions of years ago. Remains of early Homo sapiens, by contrast, are rare, not only in Africa, but also in Europe. One suspicion is that the early moderns on both continents did not—in contrast to Neanderthals—bury their dead, but either cremated them or left them to decompose in the open.

Blombos Cave held signs of early human creativity. (Centre for Development Studies, University of Bergen, Norway)

In 2003, a team of anthropologists reported the discovery of three unusual skulls—two adults and a child—at Herto, near the site of an ancient freshwater lake in northeast Ethiopia. The skulls were between 154,000 and 160,000 years old and had modern characteristics, but with some archaic features. "Even now I'm a little hesitant to call them anatomically modern," says team leader Tim White, from the University of California at Berkeley. "These are big, robust people, who haven't quite evolved into modern humans. Yet they are so close you wouldn't want to give them a different species name."

The Herto skulls fit with the DNA analysis suggesting that modern humans evolved some 200,000 years ago. But they also raised questions. There were no other skeletal remains at the site (although there was evidence of butchered hippopotamuses), and all three skulls, which were nearly complete except for jawbones, showed cut marks—signs of scraping with stone tools. It appeared that the skulls had been deliberately detached from their skeletons and defleshed. In fact, part of the child's skull was highly polished. "It is hard to argue that this is not some kind of mortuary ritual," White says.

Even more provocative were discoveries reported last year. In a cave at Pinnacle Point in South Africa, a team led by Arizona State University paleoanthropologist Curtis Marean found evidence that humans 164,000 years ago were eating shellfish, making complex tools and using red ocher pigment—all modern human behaviors. The shellfish remains—of mussels, periwinkles, barnacles and other mollusks—indicated that humans were exploiting the sea as a food source at least 40,000 years earlier than previously thought.

The first archaeological evidence of a human migration out of Africa was found in the caves of Qafzeh and Skhul, in present-day Israel. These sites, initially discovered in the 1930s, contained the remains of at least 11 modern humans. Most appeared to have been ritually buried. Artifacts at the site, however, were simple: hand axes and other Neanderthal-style tools.

At first, the skeletons were thought to be 50,000 years old—modern humans who had settled in the Levant on their way to Europe. But in 1989, new dating techniques showed them to be 90,000 to 100,000 years old, the oldest modern human remains ever found outside Africa. But this excursion appears to be a dead end: there is no evidence that these moderns survived for long, much less went on to colonize any other parts of the globe. They are therefore not considered to be a part of the migration that followed 10,000 or 20,000 years later.

Intriguingly, 70,000-year-old Neanderthal remains have been found in the same region. The moderns, it would appear, arrived first, only to move on, die off because of disease or natural catastrophe or—possibly—get wiped out. If they shared territory with Neanderthals, the more "robust" species may have outcompeted them here. "You may be anatomically modern and display modern behaviors," says paleoanthropologist Nicholas J. Conard of Germany's University of Tübingen, "but apparently it wasn't enough. At that point the two species are on pretty equal footing." It was also at this point in history, scientists concluded, that the Africans ceded Asia to the Neanderthals.

Then, about 80,000 years ago, says Blombos archaeologist Henshilwood, modern humans entered a "dynamic period" of innovation. The evidence comes from such South African cave sites as Blombos, Klasies River, Diepkloof and Sibudu. In addition to the ocher carving, the Blombos Cave yielded perforated ornamental shell beads—among the world's first known jewelry. Pieces of inscribed ostrich eggshell turned up at Diepkloof. Hafted points at Sibudu and elsewhere hint that the moderns of southern Africa used throwing spears and arrows. Fine-grained stone needed for careful workmanship had been transported from up to 18 miles away, which suggests they had some sort of trade. Bones at several South African sites showed that humans were killing eland, springbok and even seals. At Klasies River, traces of burned vegetation suggest that the ancient hunter-gatherers may have figured out that by clearing land, they could encourage quicker growth of edible roots and tubers. The sophisticated bone tool and stoneworking technologies at these sites were all from roughly the same time period—between 75,000 and 55,000 years ago.

Virtually all of these sites had piles of seashells. Together with the much older evidence from the cave at Pinnacle Point, the shells suggest that seafood may have served as a nutritional trigger at a crucial point in human history, providing the fatty acids that modern humans needed to fuel their outsize brains: "This is the evolutionary driving force," says University of Cape Town archaeologist John Parkington. "It is sucking people into being more cognitively aware, faster-wired, faster-brained, smarter." Stanford University paleoanthropologist Richard Klein has long argued that a genetic mutation at roughly this point in human history provoked a sudden increase in brainpower, perhaps linked to the onset of speech.

Did new technology, improved nutrition or some genetic mutation allow modern humans to explore the world? Possibly, but other scholars point to more mundane factors that may have contributed to the exodus from Africa. A recent DNA study suggests that massive droughts before the great migration split Africa's modern human population into small, isolated groups and may have even threatened their extinction. Only after the weather improved were the survivors able to reunite, multiply and, in the end, emigrate. Improvements in technology may have helped some of them set out for new territory. Or cold snaps may have lowered sea level and opened new land bridges.

Whatever the reason, the ancient Africans reached a watershed. They were ready to leave, and they did.

DNA evidence suggests the original exodus involved anywhere from 1,000 to 50,000 people. Scientists do not agree on the time of the departure—sometime more recently than 80,000 years ago—or the departure point, but most now appear to be leaning away from the Sinai, once the favored location, and toward a land bridge crossing what today is the Bab el Mandeb Strait separating Djibouti from the Arabian Peninsula at the southern end of the Red Sea. From there, the thinking goes, migrants could have followed a southern route eastward along the coast of the Indian Ocean. "It could have been almost accidental," Henshilwood says, a path of least resistance that did not require adaptations to different climates, topographies or diet. The migrants' path never veered far from the sea, departed from warm weather or failed to provide familiar food, such as shellfish and tropical fruit.

Tools found at Jwalapuram, a 74,000-year-old site in southern India, match those used in Africa from the same period. Anthropologist Michael Petraglia of the University of Cambridge, who led the dig, says that although no human fossils have been found to confirm the presence of modern humans at Jwalapuram, the tools suggest it is the earliest known settlement of modern humans outside of Africa except for the dead enders at Israel's Qafzeh and Skhul sites.

And that's about all the physical evidence there is for tracking the migrants' early progress across Asia. To the south, the fossil and archaeological record is clearer and shows that modern humans reached Australia and Papua New Guinea—then part of the same landmass—at least 45,000 years ago, and maybe much earlier.

But curiously, the early down under colonists apparently did not make sophisticated tools, relying instead on simple Neanderthal-style flaked stones and scrapers. They had few ornaments and little long-distance trade, and left scant evidence that they hunted large marsupial mammals in their new homeland. Of course, they may have used sophisticated wood or bamboo tools that have decayed. But University of Utah anthropologist James F. O'Connell offers another explanation: the early settlers did not bother with sophisticated technologies because they did not need them. That these people were "modern" and innovative is clear: getting to New Guinea-Australia from the mainland required at least one sea voyage of more than 45 miles, an astounding achievement. But once in place, the colonists faced few pressures to innovate or adapt new technologies. In particular, O'Connell notes, there were few people, no shortage of food and no need to compete with an indigenous population like Europe's Neanderthals.

Modern humans eventually made their first forays into Europe only about 40,000 years ago, presumably delayed by relatively cold and inhospitable weather and a less than welcoming Neanderthal population. The conquest of the continent—if that is what it was—is thought to have lasted about 15,000 years, as the last pockets of Neanderthals dwindled to extinction. The European penetration is widely regarded as the decisive event of the great migration, eliminating as it did our last rivals and enabling the moderns to survive there uncontested.

Did modern humans wipe out the competition, absorb them through interbreeding, outthink them or simply stand by while climate, dwindling resources, an epidemic or some other natural phenomenon did the job? Perhaps all of the above. Archaeologists have found little direct evidence of confrontation between the two peoples. Skeletal evidence of possible interbreeding is sparse, contentious and inconclusive. And while interbreeding may well have taken place, recent DNA studies have failed to show any consistent genetic relationship between modern humans and Neanderthals.

"You are always looking for a neat answer, but my feeling is that you should use your imagination," says Harvard University archaeologist Ofer Bar-Yosef. "There may have been positive interaction with the diffusion of technology from one group to the other. Or the modern humans could have killed off the Neanderthals. Or the Neanderthals could have just died out. Instead of subscribing to one hypothesis or two, I see a composite."

Modern humans' next conquest was the New World, which they reached by the Bering Land Bridge—or possibly by boat—at least 15,000 years ago. Some of the oldest unambiguous evidence of humans in the New World is human DNA extracted from coprolites—fossilized feces—found in Oregon and recently carbon dated to 14,300 years ago.

For many years paleontologists still had one gap in their story of how humans conquered the world. They had no human fossils from sub-Saharan Africa from between 15,000 and 70,000 years ago. Because the epoch of the great migration was a blank slate, they could not say for sure that the modern humans who invaded Europe were functionally identical to those who stayed behind in Africa. But one day in 1999, anthropologist Alan Morris of South Africa's University of Cape Town showed Frederick Grine, a visiting colleague from Stony Brook University, an unusual-looking skull on his bookcase. Morris told Grine that the skull had been discovered in the 1950s at Hofmeyr, in South Africa. No other bones had been found near it, and its original resting place had been befouled by river sediment. Any archaeological evidence from the site had been destroyed—the skull was a seemingly useless artifact.

But Grine noticed that the braincase was filled with a carbonate sand matrix. Using a technique unavailable in the 1950s, Grine, Morris and an Oxford University-led team of analysts measured radioactive particles in the matrix. The skull, they learned, was 36,000 years old. Comparing it with skulls from Neanderthals, early modern Europeans and contemporary humans, they discovered it had nothing in common with Neanderthal skulls and only peripheral similarities with any of today's populations. But it matched the early Europeans elegantly. The evidence was clear. Thirty-six thousand years ago, says Morris, before the world's human population differentiated into the mishmash of races and ethnicities that exist today, "We were all Africans."

Guy Gugliotta has written about cheetahs, Fidel Castro and London's Old Bailey courthouse for Smithsonian.