Чтобы точно задокументировать перемены в окружающей среде, почти наверняка оказавшие влияние на стремительную эволюцию гоминидов в эпоху плейстоцена, использовались методы измерения и калибровки, разработанные во второй половине XX века. Такие методы включали, в частности, измерение соотношения тяжелых и легких изотопов кислорода в кернах, полученных путем бурения океанского дна и ледяных шапок в Антарктиде и Гренландии. Все эти образцы содержат точные и поддающиеся интерпретации данные о состоянии окружающей среды в разные периоды, в частности об объеме полярных ледяных шапок, а значит, и о мировых температурах. Информация такого рода дает нам гораздо лучшее представление о климате прошлых эпох, чем традиционная гляциология.

Исследование кернов показало, что эпизодическое ухудшение мирового климата начало происходить уже достаточно давно, а чуть менее 2,5 миллиона лет назад на Земле началось существенное похолодание. Сегодня эта дата считается официальным началом эпохи плейстоцена (хотя многие до сих пор с ностальгией вспоминают другую временную границу — 1,8 миллиона лет назад). Начиная с этого времени мировые температуры то падали, то повышались в пределах вполне регулярных циклов длительностью 41 тысяча лет, что объяснялось циклическими изменениями в наклоне земной оси.

Упрощенное изображение кривой изменения мировых температур за последние 3 миллиона лет, построенной на основании анализа соотношения изотопов кислорода в керне из океанского дна. Рисунок Дженнифер Стеффи

Немногим более одного миллиона лет назад постоянное охлаждение океанов под воздействием антарктических ледяных шапок запустило последовательность всем известных ледниковых периодов, повторявшихся каждые 100,000 лет. В это время северные полярные льды продвигались в более низкие широты, на территорию Евразии и Северной Америки. Для Африки это означало уменьшение количества осадков и большую переменчивость климата. Но самым важным фактором для древних гоминидов было то, что эти глобальные климатические перемены не проходили гладко. Между самыми холодными годами ледниковых периодов и самыми теплыми днями межледниковья происходило бесчисленное количество температурных колебаний. Именно из-за них поздние этапы эволюции рода Homo имели место в совершенно нестабильной климатической и экологической обстановке.

Изучение кернов, равно как и результаты многочисленных исследований на суше, показывают, что кратковременные колебания климата были привычными для гоминидов, даже несмотря на то, что технологические традиции обычно существовали достаточно долго. Рассуждая о влиянии климата на развитие гоминидов (хотя, конечно, вряд ли климатические явления учитывали их удобство или потребности в физической адаптации), нужно помнить, что оно имело последствия не только для окружающей среды, но и для географии нашей планеты в целом. Колебания температур и уровня влажности заставляли зоны роста растений перемещаться на север или на юг, на возвышенности или в долины. Очертания берегов менялись с подъемом или спадом уровня моря, когда испаряющаяся морская вода, превращающаяся в снег и дождь, сначала оказывалась замороженной в ледяных шапках во время обледенений, а затем вновь оттаивала в период межледниковья. То, что когда-то было островом, могло всего через несколько тысяч лет превратиться в полуостров.

Эпоха плейстоцена создала идеальные условия для изменения биоты. В Африке климат постоянно колебался от более влажного до более сухого. Постепенное уменьшение влажности 2,8,  1,7 и 1 миллион лет назад привело к возникновению открытых пространств и существенным изменениям в фауне континента, хотя после того, как оставшиеся виды прошли «закалку» климатическими переменами, возникновение новых из них и исчезновение старых проходило уже не так явно — по крайней мере до конца плейстоцена. Эти даты также совпадают с важными событиями в истории гоминидов: 2,5 миллиона лет назад произошел важный когнитивный скачок и появились первые каменные орудия, а 1,8 миллиона лет назад возникла современная форма тела, а размеры мозга начали увеличиваться.

Соответственно, динамика развития гоминидов была необычной. Примерно 2 миллиона лет назад они начали демонстрировать гораздо более высокую частоту эволюционных инноваций, чем все остальные группы млекопитающих, в результате чего современные люди существенно более отличаются от своих предков того времени, чем все прочие организмы на Земле — от своих. Почему же, пока все остальные виды продолжали жить обычной жизнью, с гоминидами происходили такие активные изменения? Очевидно, что основанием для этого служила неустойчивая среда обитания, которая постоянно сокращала их популяцию. Но должен был существовать и дополнительный фактор, влиявший только на гоминидов Таким фактором, скорее всего, являлась материальная культура. Способностью изменять окружающую реальность с помощью культуры обладали только гоминиды, и это могло повлиять на темпы их эволюционного развития одним из двух возможных способов.

Во-первых, с течением времени метательные орудия развивались и гоминиды становились все более и более опасными хищниками. Обладание оружием, способным убивать на расстоянии, способствовало возникновению между разными группами гоминидов невиданной доселе конкуренции. Возможно, под ее влиянием у них развивались поведенческие склонности, схожие с теми, которые демонстрируют шимпанзе в сложных природных условиях — они вступают в организованные конфликты с соседними группами себе подобных. Подобное антагонистическое взаимодействие должно было запустить очень сильный механизм внутригрупповой селекции, победить в которой могли только особи, демонстрировавшие наиболее успешное поведение, а также обладавшие соответствующими физическими или умственными свойствами. Однако сложно поверить, что в ближайшее время археологическая летопись пополнится настолько, чтобы это предположение можно было проверить.

Во-вторых, наличие материальной культуры, то есть огня и, скорее всего, умения шить одежду и строить жилища, позволяло популяциям гоминидов расселяться на более широкие территории в благоприятные времена. Минусом такой экспансии было то, что популяции становились более уязвимыми для географических и демографических факторов, если (вернее, когда) условия окружающей среды ухудшались. Это приумножало изолирующий эффект фрагментации, и в этом смысле материальная культура могла становиться дополнительным фактором влияния на обновление популяции и эволюционные изменения гоминидов.