Inicialmente, a través de la arqueología. Los descubrimientos fortuitos y las excavaciones deliberadas que comenzaron en el siglo XIX nos dieron los esqueletos de algunos primeros homínidos y australopitecinos. Un estudio detallado de estos esqueletos a lo largo de muchas décadas produjo una cronología. La comparación de los huesos con los de los humanos modernos y otros primates nos enseñó acerca de su fisiología. El estudio de los artefactos encontrados con ellos nos enseñó sobre su cultura (esto se aplica más a los homínidos que a los australopitecinos).
En la segunda mitad del siglo XX, los académicos comenzaron a utilizar otros métodos. Podemos aprender sobre el comportamiento de los australopitecinos, por ejemplo, estudiando los chimpancés y otros primates y haciendo inferencias. Además, todavía hay algunas sociedades de cazadores-recolectores entre los humanos modernos, que probablemente tengan un estilo de vida similar al de los humanos paleolíticos.
Finalmente, alrededor de la década de 1990, los académicos comenzaron a usar el ADN para estudiar la evolución humana. El estudio del ADN mitocondrial y del cromosoma Y de las personas, que se transmiten directamente de padres a hijos sin recombinación, puede informarnos sobre la migración de la población. Obtener el ADN de huesos antiguos es complicado, pero existen algunas técnicas modernas que pueden manejarlo con muestras bien conservadas. Esto puede permitir a los científicos comparar los genomas de los humanos modernos con nuestros antepasados, y decirnos cuán estrechamente relacionados estamos con las diferentes especies.
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