Sapiens na Europa

Restos humanos encontrados na gruta de Bacho Kiro, na Bulgária, mostram que grupos de "Homo sapiens" já estavam presentes na Europa há mais de 45 mil anos.

A descoberta ajuda a esclarecer um dos períodos mais importantes — e ainda pouco compreendidos — da pré-história europeia: a transição entre os neandertais e os humanos modernos.

O estudo, publicado na "Nature", associa diretamente restos de "Homo sapiens" a artefactos do chamado Paleolítico Superior Inicial, ou IUP na sigla inglesa. Os resultados apoiam a ideia de que estas tecnologias se espalharam pela Eurásia juntamente com algumas das primeiras vagas de humanos modernos.

As descobertas também incluem ferramentas de osso e ornamentos pessoais, entre eles pendentes feitos a partir de dentes de urso-das-cavernas. Alguns destes objetos lembram artefactos produzidos mais tarde pelos últimos neandertais da Europa Ocidental, levantando novas questões sobre possíveis contactos culturais entre as duas populações.

Uma gruta estratégica nos Balcãs

A gruta de Bacho Kiro situa-se cerca de cinco quilómetros a oeste de Dryanovo, na Bulgária, na vertente norte da cordilheira dos Balcãs e aproximadamente 70 quilómetros a sul do rio Danúbio.

O local contém vestígios de ocupações humanas que abrangem o final do Paleolítico Médio e o início do Paleolítico Superior.

A gruta foi escavada pela primeira vez por Dorothy Garrod, em 1938, e voltou a ser estudada de forma mais extensa entre 1971 e 1975 por uma equipa liderada por B. Ginter e J. Kozłowski. Nessas escavações foram encontrados restos humanos fragmentários, mas esses fósseis acabaram por se perder.

Em 2015, investigadores do Instituto Nacional de Arqueologia com Museu de Sófia e do Instituto Max Planck de Antropologia Evolutiva regressaram ao local. O objetivo era esclarecer a cronologia da gruta e identificar biologicamente os grupos responsáveis pelas ferramentas de pedra ali encontradas.

Foram reescavadas duas áreas: o setor principal e uma zona até então intacta conhecida como Niche 1.

Camadas com dezenas de milhares de anos

Na base da sequência arqueológica encontra-se a camada K, com uma baixa densidade de artefactos do Paleolítico Médio.

Acima dela surge a camada J, acumulada ao longo de mais de três mil anos. Na sua parte superior aparecem ferramentas praticamente idênticas às encontradas na camada I.

A camada I é particularmente importante. Trata-se de um depósito rico em vestígios arqueológicos, datado entre cerca de 45.820 e 43.650 anos antes do presente, com um intervalo de confiança de 95%.

Os artefactos desta camada foram inicialmente classificados como pertencentes à cultura “Bachokiriana”, mas são atualmente considerados uma variante do Paleolítico Superior Inicial.

Esta fase representa uma das primeiras expansões conhecidas de tecnologias típicas do Paleolítico Superior pela Eurásia.

Um dente aponta para Homo sapiens

Na parte superior da camada J, os investigadores encontraram um segundo molar inferior identificado como F6-620.

O tamanho da coroa situa-se no limite superior tanto da variação conhecida entre neandertais como entre "Homo sapiens" do Paleolítico Superior. No entanto, a maior parte das características anatómicas aproxima claramente o dente dos humanos modernos.

O molar apresenta quatro cúspides, uma configuração que não é observada nos neandertais estudados. A estrutura interna da câmara pulpar também corresponde melhor à encontrada em populações de "Homo sapiens".

Uma análise geométrica tridimensional da junção entre esmalte e dentina reforçou esta conclusão, classificando o fóssil como pertencente à nossa espécie.

Mais de 1.200 fragmentos analisados

A equipa analisou 1.271 fragmentos de ossos e dentes que não podiam ser identificados visualmente.

Para isso, recorreu ao ZooMS, uma técnica baseada na identificação de proteínas de colagénio através de espectrometria de massa. O método permite determinar a origem biológica de pequenos fragmentos ósseos mesmo quando a sua forma já não fornece pistas suficientes.

A análise identificou seis fragmentos ósseos de hominíneos.

Quatro provinham da camada I em Niche 1, um da camada B do setor principal e outro da interface entre duas camadas escavadas na década de 1970.

Incluindo o molar F6-620, foram recuperados cinco vestígios humanos associados diretamente às camadas do Paleolítico Superior Inicial.

Alguns dos humanos modernos mais antigos da Europa

Quatro dos fragmentos humanos identificados por ZooMS foram diretamente datados por radiocarbono.

As idades calibradas situam-se entre aproximadamente 46.790 e 42.810 anos antes do presente, com uma probabilidade de 95,4%.

Estes valores correspondem à cronologia estimada para a camada I e colocam os indivíduos de Bacho Kiro entre os mais antigos hominíneos do Paleolítico Superior diretamente datados encontrados na Europa.

A descoberta fornece uma ligação direta entre restos de Homo sapiens e a cultura material do Paleolítico Superior Inicial.

Até agora, alguns fósseis encontrados em locais como Kent's Cavern, no Reino Unido, e Grotta del Cavallo, em Itália, tinham sido apresentados como provas de uma presença humana igualmente antiga.

Contudo, nesses casos, as datas foram inferidas principalmente a partir do contexto arqueológico, e não através da datação direta dos próprios fósseis. A posição estratigráfica exata de alguns desses achados também continua a ser debatida.

O ADN confirma a identidade dos fósseis

Os investigadores extraíram ADN do molar F6-620 e dos seis fragmentos de hominíneos identificados através do ZooMS.

Depois de prepararem bibliotecas genéticas, enriqueceram e sequenciaram ADN mitocondrial humano. Foram recuperados entre 13.856 e 795.043 fragmentos únicos de ADN mitocondrial por amostra.

Os padrões de degradação observados eram compatíveis com ADN antigo.

Após excluir potenciais contaminações modernas, os cientistas conseguiram reconstruir seis genomas mitocondriais completos entre os sete indivíduos analisados.

O ADN mitocondrial do molar F6-620 e de um fragmento ósseo identificado como AA7-738 era idêntico, sugerindo que ambos poderiam pertencer à mesma pessoa ou a indivíduos relacionados pela linha materna.

Todos pertenciam à nossa espécie

Os genomas mitocondriais foram comparados com ADN de 54 humanos atuais, 12 "Homo sapiens" antigos, 22 neandertais, quatro denisovanos e um hominíneo de Sima de los Huesos.

Todos os exemplares de Bacho Kiro ficaram dentro da variação genética conhecida de "Homo sapiens".

Os indivíduos da camada I apresentavam linhagens próximas da base dos três grandes macro-haplogrupos mitocondriais atualmente encontrados entre populações não africanas: M, N e R.

Apesar de pertencerem a diferentes macro-haplogrupos, as sequências diferiam, no máximo, em apenas 15 posições entre si.

Curiosamente, esta população antiga incluía representantes iniciais do macro-haplogrupo M, que já não está presente entre as populações europeias atuais.

Datas genéticas confirmam o radiocarbono

Os cientistas também utilizaram os genomas mitocondriais para estimar geneticamente a idade dos indivíduos.

Com dez "Homo sapiens" antigos diretamente datados como pontos de calibração, chegaram a idades entre cerca de 44.830 e 42.616 anos antes do presente para os indivíduos da camada I.

Estas estimativas coincidem de forma próxima com os resultados obtidos através da datação por radiocarbono.

Animais caçados e trabalhados por humanos

Nas camadas I e J foram registados 11.259 fragmentos de ossos animais.

A fauna inclui 23 espécies, com predominância de bovinos ou bisontes, cervídeos e caprinos, além de equídeos.

Encontraram-se animais adaptados tanto a ambientes frios como a climas relativamente mais quentes, uma combinação característica dos Balcãs durante o Estádio Isotópico Marinho 3.

Também estavam presentes diversos carnívoros, sobretudo o urso-das-cavernas, "Ursus spelaeus".

As análises zooarqueológicas indicam que grande parte destes restos animais se acumulou devido à atividade humana.

Pendentes, contas e ferramentas de osso

Entre os achados mais marcantes encontram-se numerosos objetos modificados intencionalmente.

Foram encontrados furadores, peças utilizadas para alisar materiais e ossos com incisões.

Alguns artefactos apresentavam manchas vermelhas compatíveis com o uso de ocre.

Os investigadores identificaram ainda uma conta de marfim perfurada e 12 pendentes perfurados ou com sulcos.

Destes, 11 foram produzidos a partir de dentes de urso-das-cavernas e um a partir de um dente de ungulado.

Estes objetos revelam comportamentos simbólicos e técnicas de produção sofisticadas entre algumas das primeiras populações de Homo sapiens conhecidas na região.

Ferramentas de uma fase de transição

As ferramentas de pedra da camada I foram inicialmente difíceis de classificar.

Não correspondiam inteiramente às tradições do Paleolítico Médio, mas também não apresentavam todas as características das indústrias aurignacenses mais recentes do Paleolítico Superior.

Hoje, são incluídas no Paleolítico Superior Inicial.

Estas indústrias combinam lâminas e ferramentas tipicamente associadas ao Paleolítico Superior com algumas técnicas que lembram o método Levallois do Paleolítico Médio e da Idade da Pedra Média africana.

Conjuntos arqueológicos semelhantes aparecem numa vasta região da Eurásia, desde a Europa Central até à Mongólia, e antecedem as culturas posteriores caracterizadas pela produção intensiva de pequenas lâminas.

Os investigadores consideram provável que esta tradição tecnológica tenha tido origem no sudoeste da Ásia.

Ligações entre a Bulgária e a atual Turquia

A indústria encontrada em Bacho Kiro apresenta semelhanças importantes com os materiais da gruta de Üçağızlı, na atual Turquia.

As semelhanças incluem a tecnologia utilizada na produção de ferramentas de pedra, os tipos de instrumentos, a presença de ferramentas de osso trabalhadas e de pendentes, além de cronologias comparáveis.

Este padrão reforça a hipótese de que as primeiras populações de "Homo sapiens" se dispersaram rapidamente a partir do sudoeste asiático para outras partes da Eurásia.

Uma vaga humana anterior ao Aurignacense

Bacho Kiro demonstra claramente que, naquela região dos Balcãs, as populações associadas ao Paleolítico Superior Inicial eram "Homo sapiens".

Os resultados são compatíveis com modelos segundo os quais esta tradição tecnológica acompanhou a expansão da nossa espécie por grandes áreas da Eurásia.

Esta vaga ocorreu vários milhares de anos antes de culturas posteriores do Paleolítico Superior, como o Ahmariano Inicial no Levante, o Kozarnikan Inicial nos Balcãs orientais e o Protoaurignacense na Europa Ocidental e Central.

Em Bacho Kiro, o Paleolítico Superior Inicial começou antes de 45 mil anos atrás.

Como os artefactos encontrados no topo da camada J são praticamente idênticos aos da camada I, os investigadores admitem que esta ocupação possa ter começado há cerca de 47 mil anos.

Uma expansão rápida pela Eurásia

Vestígios de "Homo sapiens" datados de aproximadamente 45 mil anos foram encontrados desde Ust'-Ishim, na Sibéria Ocidental, até Bacho Kiro, na Europa Oriental.

No conjunto, os dados arqueológicos e genéticos apontam para uma dispersão relativamente rápida das populações associadas ao Paleolítico Superior Inicial.

Estas populações parecem ter avançado do sudoeste asiático para as latitudes médias da Eurásia.

Curiosamente, ao contrário das populações aurignacenses posteriores, estes primeiros grupos parecem não ter deixado uma contribuição genética significativa para as atuais populações europeias.

Contacto com os neandertais

A presença precoce de "Homo sapiens" nos Balcãs também altera a forma como os investigadores interpretam a coexistência com os neandertais.

Na Europa Ocidental, os últimos neandertais e as suas culturas associadas sobreviveram até pelo menos cerca de 40 mil anos atrás.

Se humanos modernos já estavam na Europa Oriental vários milhares de anos antes, o contacto entre os dois grupos poderá ter começado mais cedo nessa região.

Um exemplo importante vem da Peștera cu Oase, na Roménia.

O genoma de um indivíduo de "Homo sapiens" ali encontrado revelou que tinha um antepassado neandertal apenas quatro a seis gerações antes.

O fóssil foi datado entre aproximadamente 42 mil e 37 mil anos atrás.

Uma coexistência que pode ter durado milhares de anos

À luz das descobertas de Bacho Kiro, a idade do indivíduo de Peștera cu Oase pode indicar um período prolongado de contacto entre humanos modernos e neandertais na Europa Oriental.

Existe, contudo, outra possibilidade.

A datação de Peștera cu Oase foi realizada antes de melhorias recentes nas técnicas utilizadas para preparar amostras para radiocarbono. Por isso, a idade calculada poderá ser mais recente do que a idade real.

Nesse cenário, a coexistência local teria ocorrido mais cedo e durante um período mais curto.

Os pendentes podem revelar troca cultural

Os pendentes do Paleolítico Superior Inicial encontrados em Bacho Kiro apresentam uma semelhança notável com objetos encontrados em camadas da cultura Châtelperroniana na Grotte du Renne, em França.

Esses artefactos franceses foram produzidos pelos últimos neandertais.

A cronologia é particularmente importante: os objetos de Bacho Kiro são mais antigos.

Para os investigadores, este facto apoia a possibilidade de algumas das novidades comportamentais observadas entre os últimos neandertais terem surgido após contactos com grupos de "Homo sapiens" que chegavam à Europa.

Isso não significa que os neandertais fossem incapazes de desenvolver comportamentos complexos de forma independente. No entanto, a sequência cronológica encontrada em Bacho Kiro torna a influência cultural entre populações uma hipótese plausível para explicar determinados tipos de ornamentos e práticas.

Como os investigadores chegaram às conclusões

A equipa combinou várias técnicas para reconstruir a história do local.

As escavações seguiram protocolos arqueológicos rigorosos, com cada descoberta registada de acordo com a camada estratigráfica e as respetivas coordenadas tridimensionais.

Ferramentas, restos de fauna, amostras para ADN antigo e outros materiais foram catalogados individualmente.

O sedimento foi recolhido em recipientes identificados e peneirado com água através de malhas de 6 e 1,2 milímetros para recuperar pequenos vestígios.

Fotografias digitais foram realizadas diariamente, e as diferentes áreas da escavação foram também documentadas através de modelos tridimensionais produzidos por fotogrametria.

Proteínas identificaram ossos humanos

A técnica ZooMS foi essencial para distinguir restos humanos no meio de centenas de fragmentos aparentemente impossíveis de identificar.

Pequenas amostras, inferiores a 20 miligramas, foram retiradas dos ossos e dentes.

As proteínas de colagénio foram extraídas e analisadas por espectrometria de massa MALDI–TOF. Os padrões obtidos foram depois comparados com uma base de dados de diferentes espécies que viveram na Eurásia Ocidental durante o Pleistoceno Superior.

Foi desta forma que seis fragmentos de hominíneos foram reconhecidos entre os 1.271 exemplares analisados.

Datação direta dos fósseis

Pequenas amostras dos ossos humanos foram utilizadas para datação por espectrometria de massa com acelerador.

Os investigadores extraíram o colagénio, eliminaram potenciais contaminantes e converteram o material em grafite para medição.

Foram utilizados ossos de urso-das-cavernas com mais de 50 mil anos como controlo para avaliar eventuais contaminações introduzidas durante o processo laboratorial.

As datas finais foram calibradas através do conjunto de dados IntCal13 e do programa OxCal.

O molar foi reconstruído em três dimensões

O esmalte e a dentina do molar F6-620 foram analisados digitalmente.

A equipa reconstruiu em três dimensões a superfície que separa o esmalte da dentina e marcou diversos pontos anatómicos do dente.

Esses dados foram comparados com dentes de "Homo erectus", hominíneos arcaicos do Pleistoceno Médio, neandertais, "Homo sapiens" fósseis e humanos modernos.

A análise morfométrica voltou a posicionar o espécime de Bacho Kiro dentro da variação de "Homo sapiens".

ADN antigo tratado para evitar contaminações

Entre 29,3 e 64,7 miligramas de pó de osso ou dente foram retirados de sete exemplares de Bacho Kiro.

O ADN foi extraído através de um método baseado em sílica, adequado para material genético muito degradado.

As bibliotecas de ADN foram amplificadas e preparadas para sequenciação. De seguida, os investigadores enriqueceram especificamente as amostras para ADN mitocondrial humano.

A sequenciação foi realizada numa plataforma Illumina MiSeq.

Durante a análise informática, foram removidos duplicados, fragmentos demasiado curtos e sequências com baixa qualidade.

Uma árvore genética com humanos, neandertais e denisovanos

Os genomas mitocondriais reconstruídos foram alinhados com sequências de humanos modernos e antigos, além de neandertais, denisovanos e um indivíduo de Sima de los Huesos.

Um chimpanzé foi utilizado como referência externa para determinar a raiz da árvore evolutiva.

A análise filogenética confirmou que todos os indivíduos de Bacho Kiro analisados se inserem claramente na diversidade genética de "Homo sapiens".

Os investigadores também estimaram possíveis níveis de contaminação por ADN humano moderno através de dois métodos independentes.

Uma nova imagem dos primeiros europeus modernos

Bacho Kiro oferece uma rara combinação de fósseis diretamente datados, ADN antigo, ferramentas de pedra, artefactos de osso e ornamentos pessoais encontrados no mesmo contexto arqueológico.

Em conjunto, estas evidências sugerem que grupos de "Homo sapiens" chegaram aos Balcãs antes de 45 mil anos atrás e podem ter estado presentes na região já há cerca de 47 mil anos.

A descoberta também mostra que estas populações faziam parte de uma expansão muito mais ampla pela Eurásia.