Het gebeurt niet elke dag dat wetenschappers een nieuwe menselijke soort ontdekken.
Maar dat gebeurde wel in 2004, toen archeologen zeer goed bewaarde fossiele resten ontdekten in de Liang Bua-grot op het eiland Flores, Indonesië. De kleine afmeting van deze nieuwe menselijke soort, Homo floresiensis, leverde hem de bijnaam “Hobbit” op.
Schokkend genoeg dachten onderzoekers dat hij had overleefd tot het einde van de laatste ijstijd, zo’n 18.000 jaar geleden. Dat was veel later dan de Neanderthalers leefden, later dan enige andere menselijke soort dan de onze.
Al vrijwel onmiddellijk stuitten de interpretaties van dit Hobbit-skelet op felle kritiek van zowel antropologen als evolutiebiologen. De arme Hobbit werd ervan beschuldigd geen voorbeeld te zijn van een kleine nieuwe mensensoort, maar van een abnormale Homo sapiens, met een van de vele groei- en hormonale afwijkingen. De Hobbit, zo besloten veel wetenschappers, had geen plaats tussen de reuzen van het menselijke evolutionaire record.
Toch kreeg zij – ja, de Hobbit bleek later een vrouwtje te zijn – haar wraak. Dit piepkleine schepsel met kleine hersenen was iets langer dan één meter en had hersenen zo groot als een chimpansee. Maar haar plaats in de menselijke voorouderlijke lijn werd bevestigd toen onderzoekers op Flores een ander piepklein individu ontdekten. Deze tweede, veel oudere ontdekking ontkrachtte het idee dat de Hobbit een unieke, abnormale Homo Sapiens was.
Na 15 jaar intensief onderzoek kunnen antropologen nu met zekerheid zeggen dat het Liang Bua individu tussen de 60.000 en 90.000 jaar geleden leefde. Haar veel oudere neven op Flores leefden 700.000 jaar geleden. Deze lange regeerperiode getuigt van het succes van deze kleine mensensoort, hoe klein van gestalte en hoe klein van verstand ze ook waren.
En dit jaar vonden antropologen op de Filippijnen een nieuwe dwergmens, Homo luzonensis gedoopt.
Waarom leefden die kleine mensjes dan op die eilanden? Voor ons, biogeografen en evolutiebiologen, lag het antwoord voor het oprapen: de eilandregel.
Eilandleven en lichaamsgrootte
Zooloog J. Bristol Foster stelde de eilandregel oorspronkelijk voor in 1964.
Hij stelde vast dat wanneer een soort met een groot lichaam zich op een eiland vestigt, deze de neiging zal hebben om kleiner te worden – tot op het punt dat hij dwergachtige nakomelingen achterlaat. Tegelijkertijd zal het tegenovergestelde gebeuren. Kleine soorten evolueren naar grotere soorten en produceren gigantische dochters.
Er zijn spectaculaire gevallen van deze eiland-regel in actie over de hele wereld. Denk aan dwergolifanten en mammoeten op de eilanden in de Middellandse Zee en Baja Californië, nijlpaarden die nauwelijks zwaarder zijn dan een ezel op Cyprus, herten zo groot als een huishond op Kreta, ratten zo groot als een koe in het Caribisch gebied en insecten zo lang als een mensenhand in Nieuw-Zeeland.
Biologen hebben verschillende mechanismen voorgesteld die verantwoordelijk zouden kunnen zijn voor deze evolutionaire trend. Een goed motief zou de afwezigheid van natuurlijke roofdieren op eilanden kunnen zijn. Een aantal soorten, met name olifanten en nijlpaarden, weren roofdieren af door hun grootte, een dure strategie als er geen moordenaar in het donker op de loer ligt. Op eilanden kan het schaarse aanbod van hulpbronnen ook gunstig zijn voor een kleinere lichaamsgrootte, omdat kleinere individuen met minder kunnen leven.
Of het kan zijn dat kleinere individuen zonder roofdieren gewoon meer nakomelingen produceren, wat betekent dat vrouwtjes eerder en op kleinere leeftijd beginnen te werpen, en minder investeren in groei en meer in voortplanting. Deze mogelijkheid is een waarschijnlijke verklaring voor de evolutie van de hedendaagse menselijke pygmeeën.
Al deze opties zullen uiteindelijk leiden tot veranderingen in de genetische architectuur die ten grondslag ligt aan de variatie in lichaamsgrootte.
Dus, vroegen wij ons af, zou de eiland-regel een verklaring kunnen zijn voor de geringe grootte van Homo floresiensis en Homo luzonensis? We dachten waarschijnlijk van wel.
Modelleer generaties op het eiland
De meest waarschijnlijke voorouder van de Hobbit is Homo erectus, een soort die qua hersenen en totale omvang meer dan twee keer zo groot is als hijzelf. Gebaseerd op de geologische geschiedenis van Flores en de oudst bekende fossielen van Homo floresiensis, lijkt het erop dat de evolutie van de nieuwe soort in minder dan ongeveer 300.000 jaar moet hebben plaatsgevonden.
Als evolutiebiologen zijn we bekend met het idee dat Darwinistische evolutie een langzaam en geleidelijk proces is dat zich over zeer lange tijdschalen voltrekt. Kan zo’n drastische verandering in lichaamsgrootte zo snel gaan?
Daarom heeft ons interdisciplinaire onderzoeksteam een computermodel ontwikkeld om te proberen deze fundamentele vraag te beantwoorden. Het is een soort computerspel dat de evolutie van de lichaamsgrootte simuleert in biologisch en ecologisch realistische scenario’s.
In ons model koloniseren individuen het eiland, groeien uit tot hun volwassen lichaamsgrootte, afhankelijk van de hoeveelheid voedsel die beschikbaar is, baren een aantal jongen en sterven. De basisregel van het spel is dat individuen die dichter bij de “optimale” lichaamsgrootte voor het eiland op dat moment zitten, meer nakomelingen achterlaten. Nakomelingen erven genen voor grote of kleine lichaamsgrootte.
Generatie na generatie kunnen er nieuwe mutaties in de populatie opduiken die de lichaamsgrootte doen verschuiven naar hogere of lagere waarden. Soms kunnen nieuwe individuen zelfs het eiland binnendringen en zich vermengen met de bewoners. Een andere basisregel is dat de aanvankelijk kleine populatie niet groter kan worden dan het aantal dat de hulpbronnen van het eiland kunnen dragen.
Onze collega’s, de aardsysteemwetenschappers Neil Edwards en Phil Holden, hebben paleoklimatologische gegevens gebruikt om ons model aan te passen. Hetere en nattere tijden kunnen meer mensen op het eiland ondersteunen, en zouden van invloed zijn op de optimale lichaamsgrootte op een bepaald moment.
We begonnen onze simulaties met de aanname dat de Homo erectus met grote lichamen op het eiland aankwam en zich daar vervolgens ontwikkelde tot een kleinere soort. Omdat we de exacte getallen die ons model zou moeten aanzwengelen niet kennen, hebben we ze gebaseerd op schattingen van huidige menselijke populaties.
Omdat er zoveel onzekerheid is, hebben we ons model duizenden keren laten draaien, telkens met een willekeurige combinatie van alle parameters. Uiteindelijk konden we een statistische verdeling maken van de tijd die de Homo erectus nodig had om net zo klein te worden als de Homo floresiensis.
Een nieuwe soort, in een oogwenk
Na 10.000 simulaties te hebben uitgevoerd, ontdekten we tot onze verbazing dat het proces in minder dan 350 generaties was voltooid. Als we in jaren denken en ervan uitgaan dat een jong vrouwtje op de gemiddelde leeftijd van 15 jaar een eerste kind ter wereld brengt, komt dat neer op zo’n 10.000 jaar.
Dat lijkt misschien lang voor u en mij. Maar vanuit evolutionair perspectief is dat een oogwenk – iets meer dan een duizendste van de evolutionaire geschiedenis van de Homo.
Natuurlijk verwachten we niet dat alle kenmerken die de Homo floresiensis zo uniek maken, zo snel en tegelijkertijd zijn geëvolueerd. Toch blijkt uit onze simulatie dat 300.000 jaar meer dan genoeg tijd is voor het ontstaan van een nieuwe mensensoort.
Ons werk ondersteunt het idee dat snelle evolutie heel plausibel is onder een realistische set van ecologische parameters, en dat natuurlijke selectie een krachtige kracht kan zijn die de lichaamsgrootte op eilanden beïnvloedt. En als de Homo floresiensis inderdaad een product is van de eilandregel, toont zij – eens te meer – aan dat wij mensen geneigd zijn te gehoorzamen aan dezelfde algemene regels die de evolutie in veel andere zoogdieren aansturen.