Прежде чем получить какую-то возможность ответить на эти вопросы, нам нужно понять, как определить, какие области являются местами зарождения производства продовольствия, когда оно там возникло, и где и когда данное растение или животное было первоначально одомашнено. Наиболее однозначные указания на это нам дают результаты исследований археологов, идентифицирующих найденные ими остатки растений и животных. Большинство окультуренных видов морфологически отличаются от своих диких предков: скажем, крупный рогатый скот и овцы — меньшим размером; куры и садовые яблоки — наоборот, большим; посевной горох — более тонкой и мягкой семенной оболочкой; домашние козы — спиралевидной (вместо саблевидной) формой рогов. Таким образом, археологи способны опознать остатки одомашненных растений и животных, и когда место их обнаружения датируется, мы получаем убедительное доказательство существования производства продовольствия в такой-то местности в такое-то время; напротив, обнаружение остатков лишь диких животных на стоянке не дает такого доказательства и предположительно увязывает данное место и время с охотничье-собирательской стадией. Поскольку производители продовольствия, особенно на первых порах, продолжали собирать некоторые дикие растения и охотиться на диких животных, вполне естественно, что пищевые остатки на их стоянках, кроме одомашненных, часто включают и дикие виды.

Археологи датируют время существования производства продовольствия радиоуглеродным методом, применяемым к найденным на стоянках углеродосодержащим образцам. Этот метод берет за основу медленный распад радиоактивного изотопа углерод-14 — содержащегося в малых дозах в углероде, строительном материале всего живого на Земле, — в результате которого получается нерадиоактивный изотоп азот-14. Углерод-14 постоянно генерируется в атмосфере Земли под воздействием космического излучения. Растения поглощают атмосферный углерод, который, как мы знаем, характеризуется практически неизменным соотношением углерода-14 и преобладающего изотопа — углерода-12 (пропорция примерно один к миллиону). Этот растительный углерод далее становится строительным материалом тел травоядных животных, поедающих растения, и плотоядных животных, в свой черед поедающих травоядных. Как бы то ни было, после гибели растения или животного половина содержавшегося в нем углерода-14 распадается в устойчивый углерод-12 каждые 5700 лет — до тех пор, пока примерно сорок тысяч лет спустя его количество не станет слишком мало и его будет либо почти невозможно измерить, либо трудно отделить от контаминации более современными материалами, содержащими углерод-14. Таким образом, возраст образца с археологической стоянки можно вычислить по тому, каково в нем соотношение углерода-14 и углерода-12.

Радиоуглеродный анализ осложнен множеством технических проблем, из которых здесь нам следует остановиться на двух. Первая заключается в том, что до 80-х гг. XX в. радиоуглеродная датировка требовала относительно большого количества углерода (несколько граммов), какого просто нет в мелких семенах или костях. Поэтому ученые часто по необходимости прибегали к датировке материала «по ассоциации» — то есть, если пищевые образцы обнаруживали на той же стоянке или поблизости от анализируемых образцов, предполагалось, что первые были оставлены в то же время, что вторые. Как правило, «ассоциируемым» материалом служил древесный уголь из очага.

Однако археологические стоянки далеко не всегда соответствуют идеалу герметически запечатанной «капсулы времени», в которой хранятся материалы, заложенные в один и тот же день. Материалы разного времени происхождения способны смешиваться друг с другом по мере того, как черви, грызуны и другие агенты рыхлят землю и перемешивают ее пласты. Поэтому угольные остатки из очага могут в конце концов оказаться поблизости от остатков растений или животных, которых съели на несколько тысяч лет раньше или позже.