
Durante el periodo comprendido entre los 300.000 y los 200.000 años atrás, el Homo erectus evolucionó hacia el Homo sapiens. Debido al carácter progresivo de su evolución, resulta difícil identificar con precisión cuándo se produjo esta transición, por lo que los científicos se han dividido clasificando los fósiles de esta época como Homo erectus tardío o como Homo sapiens.
Aunque pertenecientes al mismo género, estos primeros Homo sapiens no presentan un aspecto idéntico al del hombre moderno. Los testimonios fósiles más recientes sugieren que el hombre moderno, Homo sapiens sapiens, apareció por primera vez hace más de 90.000 años. Existe cierto desacuerdo entre los científicos acerca de si la secuencia de fósiles homininos revela un desarrollo evolutivo continuo desde la primera aparición del Homo sapiens hasta el hombre moderno. Esta discrepancia se centra sobre todo en el lugar que ocupan los fósiles de Neandertal, clasificados dentro de la línea de evolución como Homo sapiens neanderthalensis. Los hombres de Neandertal (que reciben su nombre del valle de Neander, en Alemania, donde se halló uno de los primeros cráneos) ocupaban algunas zonas de Europa y del Oriente Próximo desde hace unos 100.000 años hasta los 30.000 o 35.000, momento en que desaparecieron del registro arqueológico europeo. En otras zonas del Viejo Mundo también se han encontrado fósiles de los primeros Homo sapiens.
La discrepancia acerca del hombre de Neandertal implica asimismo el interrogante sobre los orígenes evolutivos de las poblaciones del hombre moderno y de las distintas razas. Aunque no es posible establecer una definición exacta, dado que los seres modernos presentan una variación continua de una zona geográfica a otra, las poblaciones humanas muy distantes entre sí exhiben ciertas diferencias físicas, objeto de estudio en la clasificación de las razas y en la genética de poblaciones. Estas diferencias representan adaptaciones a las condiciones ambientales locales, un proceso que según algunos científicos comenzó con la llegada del Homo erectus al Viejo Mundo hace aproximadamente 1 millón de años. En su opinión, la evolución a partir del Homo erectus ha sido continua y localizada; es decir, las poblaciones locales han ido variando su aspecto a lo largo de los años. Los hombres de Neandertal y los primeros Homo sapiens se consideran descendientes del Homo erectus y son los antepasados del hombre moderno.
Otros científicos consideran la diferenciación racial como un fenómeno relativamente reciente. Según ellos, la época en que los Neandertal vivieron, no tan reciente, y sus rasgos —frente baja y abombada, cejas abultadas y cara grande carente de barbilla— son demasiado primitivos como para considerarlos nuestros antepasados. Estos científicos sostienen que el hombre de Neandertal perteneció a una línea evolutiva diferente que acabó por extinguirse. Según esta teoría, los orígenes del hombre moderno hay que buscarlos en el sur de África o en Oriente Próximo. Al evolucionar, entre 200.000 y 130.000 años atrás, estos primeros hombres modernos se propagaron por todo el mundo y sustituyeron a las poblaciones más primitivas de Homo sapiens. Además de algunos restos fragmentarios de fósiles procedentes del sur de África, esta teoría está avalada por las comparaciones de su ADN con miembros de poblaciones actuales. Estos estudios sugieren que los seres humanos están genéticamente relacionados y que proceden de un único antepasado común.
Al margen del resultado de esta discusión científica, los testimonios muestran que los primeros grupos de Neandertal y de Homo sapiens fueron muy hábiles a la hora de beneficiarse de la climatología de la Europa de los periodos glaciales. Es más, por primera vez en la evolución humana, los homininos comenzaron a enterrar a sus muertos, cuyos cuerpos acompañaban con herramientas de piedra, huesos animales e incluso flores.
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