Correlated traits and autapomorphies of Homo erectus

Thickened cranial vault and parasagittal keeling: Correlated traits and autapomorphies of Homo erectus?

Antoine Balzeau

Source - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0047248413000651

Journal of Human Evolution,  Volume 64, Issue 6, June 2013, Pages 631–644

Abstract

Homo erectus sensu lato (s.l.) is a key species in the hominin fossil record for the study of human evolution, being one of the first species discovered and perhaps the most documented, but also because of its long temporal range and having dispersed out of Africa earlier than any other human species. Here I test two proposed autapomorphic traits of H. erectus, namely the increased thickness of the upper cranial vault and parasagittal keeling. The definition of these two anatomical features and their expression and variation among hominids are discussed. The results of this study indicate that the upper vault in Asian H. erectus is not absolutely thicker compared with fossil anatomically modern Homo sapiens, whereas Broken Hill and Petralona have values above the range of variation of H. erectus. Moreover, this anatomical region in Asian H. erectus is not significantly thicker compared with Pan paniscus. In addition, these results demonstrate that cranial vault thickness should not be used to make hypotheses regarding sexual attribution of fossil hominin specimens. I also show that the relation between relief on the external surface of the upper vault, parasagittal keeling and bregmatic eminence, and bone thickness is complex. In this context, the autapomorphic status of the two analysed traits in H. erectus may be rejected.

Nevertheless, different patterns in the distribution of bone thickness on the upper vault were identified. Some individual variations are visible, but specificities are observable in samples of different species. The pattern of bone thickness distribution observed in Asian H. erectus, P. paniscus, possibly australopiths, and earlyHomo or Homo ergaster/erectus appears to be shared by these different species and would be a plesiomorphic trait among hominids. In contrast, two apomorphic states for this feature were identified for Neandertals and H. sapiens.

Figure 1. Illustration of the protocol employed to characterize individual variation in bone thickness of the upper vault (A), visualization of bone thickness variation using a white to black chromatic scale ranging from 2 mm to 22 mm also used in Figure 3, Figure 4 and Figure 6 (B) and using a coloured scale with values adapted to the variation observed in this specimen (i.e., from 3.0 mm to 15.5 mm) also used in Fig. 9 (C).

Résumé

Homo erectus sensu lato (s.l.) est une espèce clé au sein du registre fossile, étant l'une des premières découvertes et peut être la mieux documentée, mais aussi en raison de sa grande extension chronologique et ayant joué un rôle dans les premières migrations humaines hors du continent africain. Nous testons ici deux caractères supposés autapomorphes pour l'espèce H. erectus, en l'occurrence une épaisseur plus importante de la voûte crânienne et la présence de carènes parasagittales. Plus généralement, nous discutons la définition de ces caractères, ainsi que leur expression et variation chez les hominidés. Nous observons que la partie supérieure de la voûte chez H. erectus n'est pas plus épaisse en valeurs absolues que chez les Hommes modernes fossiles, alors que les valeurs pour Broken Hill et Petralona sont dans la variation observée chez H. erectus. Par ailleurs, cette partie anatomique n'est pas significativement plus épaisse en valeurs relatives en comparaison avec Pan paniscus. Nos résultats montrent aussi que l'épaisseur crânienne ne doit pas être utilisée pour proposer des hypothèses sur l'attribution sexuelle de spécimens fossiles d'homininés. Nous montrons aussi que la relation entre les reliefs sur la surface externe de la voûte, les carènes parasagittale et l'éminence bregmatique, ainsi qu'avec l'épaisseur osseuse est complexe. Dans ce contexte, le statut autapomorphe pour H. erectus des deux caractères analysés peut être rejeté.

Néanmoins, nous avons identifié plusieurs schémas de distribution de l'épaisseur crânienne pour la partie supérieure de la voûte. Le schéma de distribution de l'épaisseur osseuse observé chez H. erectus, chezP. paniscus et probablement chez les australopithèques, premiers représentants du genre Homo et Homo ergaster/erectus africains comme nous avons pu l'observer sur quelques spécimens ici, apparait être partagé entre ces espèces et serait un caractère plésiomorphe au sein des hominidés. Au contraire, nous avons aussi identifié deux états apomorphes différents pour ce caractère, respectivement chez les Néandertaliens et chez Homo sapiens.