Un nuevo trabajo describe la relación entre las distintas situaciones climáticas acaecidas a lo largo de los últimos dos millones de años, con la presencia geográfica y los momentos de expansión y reemplazo de las principales especies de homininos que han evolucionado en el planeta durante este periodo. Se trata de un enorme proyecto, con algunas líneas de investigación que comenzaron hace ya dos décadas y que fueron proporcionando publicaciones de resultados parciales.

Comencemos recordando qué son los ciclos de Milankovitch. Hace ya un siglo, el científico serbio Milutin Milankovitch desarrolló modelos matemáticos que relacionan la variación orbital de la Tierra, motivada por las interacciones gravitacionales con el Sol, la Luna y el resto de planetas, con la distribución y estacionalidad de la irradiación solar, y que sirven para entender los condicionantes naturales del clima en el pasado y en el futuro. Así, hay tres grandes movimientos orbitales que condicionan el clima del planeta:

• Oblicuidad: es una leve variación del ángulo que forman la eclíptica (plano de la órbita terrestre) y el plano del ecuador, y que oscila entre 21,5º y 24,5º cada 41.000 años. Cuando este ángulo aumenta, la estacionalidad es mayor.

• Excentricidad: la órbita terrestre es una elipse cuya excentricidad varía entre 0,0034 (es decir, una forma casi circular) y 0,06 a lo largo de dos ciclos superpuestos: uno principal cada 413.000 años y otros con frecuencia de 100.000 años. Afecta a la cantidad total de radiación solar recibida: máxima en perihelio (menor distancia al Sol, 147 millones de km) y mínima en afelio (mayor distancia al Sol, 152 millones de km). Con excentricidad máxima, la diferencia de insolación entre perihelio y afelio alcanza el 30% (actualmente es el 3,5%).

• Precesión: es la circunferencia que va dibujando el eje entre los dos polos terrestres (como una peonza cuando va deteniéndose) cada 25.771 años. Impacta invirtiendo las situaciones de verano e invierno en afelio o perihelio.

Elementos fundamentales de la órbita terrestre y ciclos de Milankovitch. Crédito: Javier Martín-Chivelet et al (2015)

Actualmente nos encontramos en un periodo interglaciar con excentricidad baja (0,018) y decreciente, oblicuidad media (23,4º) y decreciente, y el perihelio ocurre durante el verano austral. Tenemos estaciones bien contrastadas, y el hemisferio norte está inclinado hacia el Sol en afelio (verano boreal), lo que suaviza las temperaturas estivales (variación menos extrema), y al contrario en el hemisferio sur (variación más extrema).

La combinación de estos factores y su distinto grado de impacto sobre el clima tiene una gran complejidad. Por ejemplo, desde hace un millón de años hasta ahora, predominan los ciclos climáticos de 100 ka (miles de años) relacionados con la excentricidad, pero anteriormente a ese umbral de un millón de años, los ciclos predominantes eran de 41 ka debido a la oblicuidad. Distintos estudios paleoecológicos han podido verificar las predicciones de Milankovitch a partir de la irradiación medida sobre muestras de sedimentos de distintos lugares del planeta (núcleos de hielo, sedimentos oceánicos, estalagmitas…), teniendo en cuenta también otros posibles efectos locales que alteran el clima.

También se han ido publicando diferentes trabajos que establecen vínculos climáticos con distintos eventos de la evolución humana: el origen de nuestro género Homo (Robinson et al, 2017), los primeros movimientos de Homo erectus fuera de África (Cuthbert & Ashley, 2014), la presencia de homininos en distintas épocas en la península arábiga, importante puente geográfico para entender las migraciones entre África y Eurasia (Timmermann & Friedrich, 2016), la aparición de nuestra especie Homo sapiens y con sus momentos de expansión más fuerte, etc.

Ahora, el trabajo recién presentado se basa en un «supermodelo» que permite simular los ciclos de Milankovitch y sus impactos climáticos y ambientales en cualquier punto del planeta (temperatura, lluvia, vegetación…), y ponerlo en relación con una base de datos de 3200 registros de presencia humana en distintas localizaciones, compuestos por materiales fósiles y, sobre todo, arqueológicos, que se distribuyen entre cinco «especies» (aunque yo les llamaría agrupaciones generales, como veremos más abajo): H. erectus, H. heidelbergensis, H. neanderthalensis, H. sapiens y Homo africanos tempranos (que incluye a H. habilis y H. ergaster). Esta relación permite identificar los hábitats donde cada grupo humano tuvo éxito, las transiciones entre especies, la apertura de corredores que habilitaron los movimientos humanos, y los momentos climáticos correspondientes a cada evento.

La principal conclusión es que la distribución global de fósiles e industria no es aleatoria, sino que sigue un cierto patrón que se solapa con los cambios climáticos motivados por los movimientos de la Tierra. Algunas conclusiones particulares son las siguientes:

• Los primeros Homo africanos vivieron en un rango estrecho de condiciones, con poblaciones predominantemente estáticas que habitaban en áreas sin grandes variaciones climáticas.

• Los Homo erectus ocuparon muy diversos hábitats, indicando su carácter generalista y adaptable durante más de un millón de años, probablemente vinculado con su desarrollo cultural (fuego, herramientas más avanzadas…), que les permitió explorar y ocupar nuevos territorios y ambientes.

• Eventos climáticos produjeron fuertes transformaciones ambientales y de recursos disponibles, y consecuentes cuellos de botella genéticos en los que algunos grupos supervivientes con determinadas ventajas protagonizaron las transiciones de unas especies humanas a otras en África y en Europa.

• El grupo heidelbergensis tuvo un origen esteafricano desde H. ergaster, y también era un grupo con mucha movilidad, que se dividió en dos ramas hace 850-600 ka, siendo la del norte la que se expandió por el norte de África y Eurasia. Sobre todo, hace 680-580 ka, gracias a una órbita más elíptica que generó mejores condiciones climáticas.

• Las poblaciones heidelbergensis en el sur de África vivieron dos periodos de empeoramiento de su hábitat en que el clima se volvió mucho más seco (415-360 ka y 340-310 ka), mientras que una mejoría posterior del hábitat (310-200 ka) coincidió con la desaparición de ese grupo y la aparición de nuestra especie H. sapiens. Ese solape entre ambas «especies» durante las condiciones climáticas favorables, también viene indicado por el registro fósil que nos habla de esa transición entre formas arcaicas y modernas de sapiens. De igual forma, una convergencia similar de hábitats favorables ocurrió en Europa hace 400 ka, provocando una transición entre heidelbergensis y H. neanderthalensis. El verano austral en el perihelio hace 210-200 ka supuso un nuevo estrés climático sobre sapiens, que habría provocado su dispersión y diversificación genética.

Momentos de solape y reemplazo de Homo heidelbergensis por Homo neanderthalensis en Eurasia hace 400 ka y por Homo sapiens en África hace 300 ka. Crédito: Axel Timmerman

El estudio tiene un enorme valor para seguir estudiando el clima como gran motor de la evolución humana. Sin embargo, ha generado algunas discusiones en torno a ciertos puntos:

• Parece indicar un origen puntual de Homo sapiens en el sur de África, mientras que los estudios paleogenómicos de los últimos años vienen apuntando a un origen múltiple, una «sopa genética» surgida en el centro-sur de África. Esta discrepancia puede deberse, por una parte, al sesgo del estudio en cuando al número de registros africanos que contiene, ya que la limitación del registro fósil hace que todavía esté lejos de ser suficientemente representativo, y el 86% de los fósiles incluidos en el estudio son de neandertales y sapiens, y por otra parte, a que la mayoría de registros de la base de datos se refieren a industria lítica sin presencia de fósiles, donde la asignación de autoría a una especie humana no está clara.

• La clasificación realizada en cinco especies es discutible, por ejemplo: no hay un consenso general sobre qué es Homo heidelbergensis (esta agrupación puede contener en realidad varias especies), su posición como último ancestro común de neandertales y sapiens quedó ya obsoleta, tampoco hay consenso sobre la diferencia de H. ergaster respecto a los restos de H. erectus en África, con una presencia más antigua lo que se pensaba, etc. Aunque ese no es el foco principal del trabajo, las cinco clasificaciones deberían considerarse agrupaciones generales de poblaciones humanas más que especies.

Referencia: Timmermann, A., Yun, KS., Raia, P. et al. (2022). Climate effects on archaic human habitats and species successions. Nature.