Abstract The Miocene is a key time in the evolution of African mammals and their ecosystems witnessing the origin of the African apes and the isolation of eastern coastal forests through an expanding biogeographic arid corridor. Until recently, however, Miocene sites from the southeastern regions of the continent were unknown. Here we report discovery of the first Miocene fossil teeth from the shoulders of the Urema Rift in Gorongosa National Park, Mozambique, at the southern East African Rift System. We provide the first 1) radiometric age determinations of the fossiliferous Mazamba Formation, 2) reconstructions of past vegetation in the region based on pedogenic carbonates and fossil wood, and 3) description of fossil teeth from the southern rift. Gorongosa is unique in the East African Rift System in combining marine invertebrates, marine vertebrates, terrestrial mammals, and fossil woods in coastal paleoenvironments. The Gorongosa fossil sites offer the first evidence of persistent woodlands and forests on the coastal margins of southeastern Africa during the Miocene, and an exceptional assemblage of fossil vertebrates including new species. Further work will allow the testing of hypotheses positing the formation of a northeast-southwest arid corridor isolating species on the eastern coastal forests from those elsewhere in Africa. Brief The Miocene is a key time in the evolution of African mammals and their ecosystems encompassing hominine origins and the establishment of an arid corridor that isolated eastern Africa’s coastal forests. Until now, however, Miocene sites from southeastern Africa have been unknown. We report the discovery of the first Miocene fossil sites from Gorongosa National Park, Mozambique, and show that these sites formed in coastal settings. We provide radiometric ages for the fossiliferous sediments, reconstructions of past vegetation based on stable isotopes and fossil wood, and a description of the first fossil teeth from the region. Gorongosa is the only paleontological site in the East African Rift that combines fossil woods, marine invertebrates, marine vertebrates, and terrestrial mammals. Gorongosa offers the first evidence of persistent woodlands and forests on the coastal margins of southeastern Africa during the Miocene.

The fact that rapid brain size increase was clearly a key aspect of human evolution has prompted many studies focussing on this phenomenon 1–4 , and many suggestions as to the underlying evolutionary patterns and processes 5–10 . No study to date has however separated out the contributions of change through time within-vs. between-hominin species whilst simultaneously incorporating effects of body size. Using a phylogenetic approach never applied before to palaeoanthropological data, we show that brain size increase across ~ 7 million years of hominin evolution arose from increases within individual species which account for an observed overall increase in relative brain size. Variation among species in brain size after accounting for this effect is associated with body mass differences but not time. In addition, our analysis also reveals that the within-species trend escalated in more recent lineages, implying an overall pattern of accelerating brain size increase through time.

A large brain relative to body mass is considered a distinguishing hominin trait. It has frequently been related to a suite of social, behavioral, technological, and other cognitive adaptations that differentiate humans from other species. The processes underlying large brain size evolution have therefore been a subject of rigorous scientific debate. Many hypotheses have been proposed to explain how climate and environment drive the selection of larger brain sizes, but monotonic influences of climate-environmental selective pressures are often assumed and rarely have between- and within-species effects been considered. Here, we apply Bayesian phylogenetic comparative techniques to the hominin fossil record to test the effect of climatic and environmental pressures (C-E) on brain size evolution, whilst simultaneously accounting for body mass and chronological age. We find that colder and more variable temperatures have a positive within-species effect on brain size evolution, likely related to biological adaptations to mitigate against hypothermia. However, in Homo, the strength of this effect diminishes over time suggesting that in later species (Homo sapiens and Homo neanderthalensis) brain sizes were less affected by C-E conditions.

The fact that rapid brain size increase was clearly a key aspect of human evolution has prompted many studies focusing on this phenomenon, and many suggestions as to the underlying evolutionary patterns and processes. No study to date has however separated out the contributions of change through time within vs. between hominin species while simultaneously incorporating effects of body size. Using a phylogenetic approach never applied before to paleoanthropological data, we show that relative brain size increase across ~7 My of hominin evolution arose from increases within individual species which account for an observed overall increase in relative brain size. Variation among species in brain size after accounting for this effect is associated with body mass differences but not time. In addition, our analysis also reveals that the within-species trend escalated in more recent lineages, implying an overall pattern of accelerating relative brain size increase through time.