Hominin fossil remains from the Middle-Late Pleistocene Mediterranean: virtual anthropological case studies of fragmentary cranial and dental remains

Abstract

Homo sapiens and Homo neanderthalensis are the best studied hominin groups. However, many questions remain regarding their evolution, relationships and potential interaction. To reduce existing knowledge gaps three virtual anthropological case studies focused on so far poorly studied fossil materials from understudied Mediterranean regions. In the first case study, the two partial Middle Pleistocene crania from Apidima were analyzed via metrics, virtual cranial reconstruction and ectocranial landmark-based shape analysis. The results supported previous attributions of Apidima 2 to the Neanderthal lineage and suggested an association of Apidima 1 with the H. sapiens lineage. The latter contributed to the scientific debate about the timing and range of early H. sapiens dispersals out of Africa and the temporal and spatial possibilities for interaction between H. sapiens and Neanderthals. The second case study was concerned with the taxonomic affiliation of an isolated upper wisdom tooth from the Megalopolis Basin, Greece. Its lack of context and state of preservation limited previous taxonomic attributions. The analyses of dental crown outline shape and form (shape plus size) showed similarities to our Neanderthal sample and thereby, are in agreement with including the molar into the growing Pleistocene Greek hominin fossil record. The morphological affinities of a Late Pleistocene juvenile maxillary fragment from Mugharet el’Aliya, Morocco, were in focus of the third case study. This individual has previously been assigned to both the modern human and Neanderthal lineage. Analyses of the entire preserved external morphology via the novel surface registration method showed no size-independent affinities of Mugharet el’Aliya to Neanderthals of comparable age, while linking it with a juvenile early H. sapiens individual from Qafzeh. The results contributed to our knowledge about the ontogeny of adult Neanderthal and fossil H. sapiens morphology, and the growing evidence connecting cranio-dental morphology from the Levant and the Northwest African Middle Stone Age. This dissertation employed virtual methods to the study of fragmentary hominin fossil remains and thereby, placed them into to the scientific discussion about fossil H. sapiens and Neanderthals, their facial ontogeny and evolution, as well as early H. sapiens dispersals out of Africa.

Homo sapiens und Homo neanderthalensis sind die am Besten erforschten fossilen menschlichen Gruppen. Viele Fragen bleiben dennoch bezüglich ihrer Evolution, Verwandtschaft und potenzieller Interaktionen offen. In drei Fallstudien wurden daher virtuelle Methoden zur Analyse bisher kaum erforschter Fossilen eingesetzt, um vorhandene Wissenslücken zu verkleinern. Diese bestehen vor allem im östlichen mediterranen Raum, da dieser von der Wissenschaft bisher stark vernachlässigt wurde. Im Fokus der ersten Fallstudie stehen zwei mittelpleistozäne Schädel aus Apidima, Griechenland. Deren Analyse umfasste lineare Metrik, virtuelle Schädelrekonstruktionen und Landmark-basierte Formanalysen des Ektocraniums. Die Ergebnisse bekräftigten die früheren Zuschreibungen von Apidima 2 zur Linie der Neanderthaler und suggerierten eine Zuordnung von Apidima 1 zur Abstammungslinie des modernen Menschen. Letzteres ist ein bedeutender Beitrag zur wissenschaftlichen Debatte über den Zeitpunkt und die Reichweite der Ausbreitung früher moderner Menschen und über die temporären sowie räumlichen Möglichkeiten zur Interaktion zwischen modernen Menschen und Neanderthalern. Die zweite Fallstudie befasst sich mit der taxonomischen Zugehörigkeit eines isolierten oberen Weisheitszahnes aus dem Megalopolis Becken in Griechenland. Frühere taxonomische Zuordnungen wurden durch den fehlenden Kontext und den Erhaltungszustand des Zahnes eingeschränkt. Die Analysen der Form und Gestalt (Form plus Größe) des Umrisses der Zahnkrone zeigten Ähnlichkeiten zu unserer Neanderthaler-Stichprobe auf und reihten den Molaren damit in die zunehmende Anzahl menschlicher Fossilien aus dem pleistozänen Griechenland ein. Im Mittelpunkt der dritten Fallstudie steht die morphologische Zugehörigkeit eines spätpleistozänen juvenilen Oberkieferfragments aus Mugharet el’Aliya, Marokko. In früheren Studien wurde dieses Individuum sowohl als moderner Mensch als auch als Neanderthaler angesprochen. Die innovative Oberflächenregistrierungs-methode ermöglichte erstmals eine Gesamtanalyse der erhaltenen externen Morphologie. Deren Ergebnisse verbinden Mugharet el’Aliya zwar mit einem juvenilen frühen H. sapiens Individuum aus Qafzeh, konnten jedoch keine größenunabhängigen Ähnlichkeiten zu Neanderthalern im vergleichbaren Alter aufzeigen. Dies ist einen wichtigen Beitrag zu unserem Wissen über die faziale Ontogenie in Neanderthalern und H. sapiens und den sich verdichtenden Hinweisen über Ähnlichkeiten in kranial-dentaler Morphologie zwischen Nordwest Afrika und der Levante in der Mittelsteinzeit. Diese Dissertation verwendet virtuelle Methoden zur Studie fragmentarischer menschlicher Fossilien und integriert diese in die wissenschaftliche Diskussion über fossile H. sapiens und Neanderthaler, deren fazialer Evolution und Ontogenie sowie Ausbreitungen von frühen H. sapiens außerhalb von Afrika.