The measurement of the marks on fossilized teeth provides palaeontologists with direct evidence of what an individual ate in the past. The conventional approach to dental ‘microwear’ treats it as a set of features arbitrarily defined by individual observers on a two-dimensional image. A new approach eliminates some of the vagaries associated with the method by treating the worn surfaces as textures and measuring them in three dimensions. Use of this technique on a series of South African australopithecines suggests that the ‘gracile’ Australopithecus africanus ate more tough foods than Paranthropus robustus, and that Paranthropus ate more hard, brittle items as part of more varied diet. Reconstructing the diets of extinct hominins is essential to understanding the paleobiology and evolutionary history of our lineage. Dental microwear, the study of microscopic tooth-wear resulting from use1,2,3,4, provides direct evidence of what an individual ate in the past. Unfortunately, established methods5,6,7,8,9,10 of studying microwear are plagued with low repeatability and high observer error11. Here we apply an objective, repeatable approach for studying three-dimensional microwear surface texture to extinct South African hominins. Scanning confocal microscopy12,13 together with scale-sensitive fractal analysis14,15,16,17,18,19 are used to characterize the complexity and anisotropy of microwear. Results for living primates show that this approach can distinguish among diets characterized by different fracture properties. When applied to hominins20, microwear texture analysis indicates that Australopithecus africanus microwear is more anisotropic, but also more variable in anisotropy than Paranthropus robustus. This latter species has more complex microwear textures, but is also more variable in complexity than A. africanus. This suggests that A. africanus ate more tough foods and P. robustus consumed more hard and brittle items, but that both had variable and overlapping diets.

A quantitative analysis of occlusal microwear on the protoconal facets of maxillary permanent second molars of southern African specimens of Australopithecus and Paranthropus reveals that the latter display significantly greater numbers of microwear features as well as significantly higher percentage incidences of pitting on both Phase I and Phase II facets. Wear scratches also tend to display significantly greater degrees of directional heterogeneity on Paranthropus crowns; this increased variability of jaw movement through both Phase I and especially Phase II of mastication may reflect differences in the mechanical properties of the food items triturated by these two taxa. Wear scratches are, on average, significantly shorter but wider, and pits are significantly larger on the occlusal surfaces of Paranthropus molars. Comparisons with microwear feature dimensions recorded for extant primates suggest that the diet of Paranthropus entailed the mastication of harder items than composed the dietary staples of Australopithecus. Taken in conjunction with the differences in dental proportions and craniofacial morphology exhibited by Australopithecus and Paranthropus, the details of occlusal microwear indicate that the diets of these taxa were qualitatively different. The inferred dietary differences and the differences in trophic adaptations do not appear to be related solely to purported differences in estimated body sizes.

The Later- and Middle Stone Age levels at Blombos Cave (BBC) were excavated over four field seasons between 1992 and 1999. Here we report on the results from the Middle Stone Age (MSA) levels. The taphonomy and depositional history of the MSA levels is complex due to faulting, folding and spalling. Careful observations during excavation have assisted in understanding some of these taphonomic and site formation processes; microstratigraphic analysis, currently in progress, will add to this information. The uppermost MSA level, the Still Bay phase, contains high densities of bifacial points, the fossile directeur of the Still Bay Industry. Placing the Still Bay within the MSA culture sequence has been problematic in the past because Still Bay assemblages are rarely found in situ and previous excavations were inadequately recorded. However with the regional data discussed in the text, the Still Bay can be securely placed before the Howiesons Poort dated at 65–70 ka. Flaked stone makes up the greatest proportion of all artefacts with the highest incidence of retouch and use of fine grained, non-local materials found in the Still Bay levels. The ochre assemblage is remarkable for the mass of material compared to other MSA sites. Finds uncommon in an MSA context are two pieces of ochre from the Still Bay phase engraved with a geometric design; a fragment of deliberately engraved bone; also, 28 shaped and polished bone tools recovered mainly from a phase just below the Still Bay. Blombos Cave is the first site where well preserved faunal remains have been recovered in association with the Still Bay allowing for unique insights into human subsistence behaviour and palaeoenvironmental reconstruction. Large fish bones, marine shells, seals and dolphins attest to extensive exploitation of aquatic resources and a wide range of terrestrial animals were hunted and gathered. The few human teeth recovered are heavily worn and damaged thus the issue of morphological modernity cannot be addressed. The BBC findings are a useful adjunct to findings from other MSA coastal sites in the southern Cape, especially Klasies River (KR) and Die Kelders Cave 1 (DK1); uniquely, BBC provides insights into human behaviour during a phase of the MSA never before studied in detail.

The Plio-Pleistocene hominin Paranthropus boisei had enormous, flat, thickly enameled cheek teeth, a robust cranium and mandible, and inferred massive, powerful chewing muscles. This specialized morphology, which earned P. boisei the nickname "Nutcracker Man", suggests that this hominin could have consumed very mechanically challenging foods. It has been recently argued, however, that specialized hominin morphology may indicate adaptations for the consumption of occasional fallback foods rather than preferred resources. Dental microwear offers a potential means by which to test this hypothesis in that it reflects actual use rather than genetic adaptation. High microwear surface texture complexity and anisotropy in extant primates can be associated with the consumption of exceptionally hard and tough foods respectively. Here we present the first quantitative analysis of dental microwear for P. boisei. Seven specimens examined preserved unobscured antemortem molar microwear. These all show relatively low complexity and anisotropy values. This suggests that none of the individuals consumed especially hard or tough foods in the days before they died. The apparent discrepancy between microwear and functional anatomy is consistent with the idea that P. boisei presents a hominin example of Liem's Paradox, wherein a highly derived morphology need not reflect a specialized diet.

The East African hominin Paranthropus boisei was characterized by a suite of craniodental features that have been widely interpreted as adaptations to a diet that consisted of hard objects that required powerful peak masticatory loads. These morphological adaptations represent the culmination of an evolutionary trend that began in earlier taxa such as Australopithecus afarensis , and presumably facilitated utilization of open habitats in the Plio-Pleistocene. Here, we use stable isotopes to show that P. boisei had a diet that was dominated by C 4 biomass such as grasses or sedges. Its diet included more C 4 biomass than any other hominin studied to date, including its congener Paranthropus robustus from South Africa. These results, coupled with recent evidence from dental microwear, may indicate that the remarkable craniodental morphology of this taxon represents an adaptation for processing large quantities of low-quality vegetation rather than hard objects.

Carbon isotope studies of early hominins from southern Africa showed that their diets differed markedly from the diets of extant apes. Only recently, however, has a major influx of isotopic data from eastern Africa allowed for broad taxonomic, temporal, and regional comparisons among hominins. Before 4 Ma, hominins had diets that were dominated by C 3 resources and were, in that sense, similar to extant chimpanzees. By about 3.5 Ma, multiple hominin taxa began incorporating 13 C-enriched [C 4 or crassulacean acid metabolism (CAM)] foods in their diets and had highly variable carbon isotope compositions which are atypical for African mammals. By about 2.5 Ma, Paranthropus in eastern Africa diverged toward C 4 /CAM specialization and occupied an isotopic niche unknown in catarrhine primates, except in the fossil relations of grass-eating geladas ( Theropithecus gelada ). At the same time, other taxa (e.g., Australopithecus africanus ) continued to have highly mixed and varied C 3 /C 4 diets. Overall, there is a trend toward greater consumption of 13 C-enriched foods in early hominins over time, although this trend varies by region. Hominin carbon isotope ratios also increase with postcanine tooth area and mandibular cross-sectional area, which could indicate that these foods played a role in the evolution of australopith masticatory robusticity. The 13 C-enriched resources that hominins ate remain unknown and must await additional integration of existing paleodietary proxy data and new research on the distribution, abundance, nutrition, and mechanical properties of C 4 (and CAM) plants.

Examining seasonal mortality patterns can yield insights into the drivers of mortality and thus potential selection pressures acting on individuals in different environments. We compiled adult and juvenile mortality data from nine wild non-human primate taxa to investigate the role of seasonality in patterns of mortality and address the following questions: Is mortality highly seasonal across species? Does greater environmental seasonality lead to more seasonal mortality patterns? If mortality is seasonal, is it higher during wet seasons or during periods of food scarcity? and Do folivores show less seasonal mortality than frugivores? We found seasonal mortality patterns in five of nine taxa, and mortality was more often tied to wet seasons than food-scarce periods, a relationship that may be driven by disease. Controlling for phylogeny, we found a positive relationship between the degree of environmental seasonality and mortality, with folivores exhibiting more seasonal mortality than frugivores. These results suggest that mortality patterns are influenced both by diet and degree of environmental seasonality. Applied to a wider array of taxa, analyses of seasonal mortality patterns may aid understanding of life-history evolution and selection pressures acting across a broad spectrum of environments and spatial and temporal scales.

Abstract Frontal size variation is comparatively poorly sampled among sub‐Saharan African populations. This study assessed frontal sinus size in a sample of Khoe‐San skeletal remains from South African Later Stone Age contexts. Volumes were determined from CT scans of 102 adult crania; individual sex could be estimated in 82 cases. Sinus volume is not sexually dimorphic in this sample. The lack of frontal sinus aplasia is concordant with the low incidences recorded for other sub‐Saharan African and most other global populations save those that inhabit high latitudes. There is considerable variation in frontal sinus size among global populations, and the Khoe‐San possess among the smallest. The Khoe‐San have rather diminutive sinuses compared to sub‐Saharan Bantu‐speaking populations but resemble a northern African (Sudanese) population. Genetic studies indicate the earliest population divergence within Homo sapiens to have been between the Khoe‐San and all other living groups, and that this likely occurred in Africa during the span of Marine Isotope Stages 8–6. There is scant information on frontal sinus development among Late Quaternary African fossils that are likely either closely related or attributable to Homo sapiens . Among these, the MIS 3 cranium from Hofmeyr, South Africa, exhibits distinct Khoe‐San cranial affinities and despite its large size has a very small frontal sinus. This raises the possibility that the small frontal sinuses of the Holocene South African Khoe‐San might be a feature retained from an earlier MIS 3 population.