Die Toba-Katastrophentheorie ist die Idee, dass ein Bevölkerungsengpass in der Vergangenheit der Menschheit, der aus Genanalysen abgeleitet wird, durch einen Supervulkanausbruch vor 75,000 Jahren auf dem Toba-See, dem heutigen Indonesien, verursacht wurde. Die Toba-Katastrophentheorie wurde erstmals 1998 von Stanley H. Ambrose von der University of Illinois in Urbana-Champaign vorgeschlagen. Laut Genanalyse ist die genetische Vielfalt des Menschen im Vergleich zu ähnlichen Arten tatsächlich ziemlich gering, und alle heute lebenden Menschen stammen von einer Population von 1,000 – 10,000 Brutpaaren ab, die 50,000 – 150,000 Jahre vor der Gegenwart lebten. Dies wird als Bevölkerungsengpass bezeichnet.
Die Toba-Katastrophentheorie wird durch geologische Beweise (Eisbohrkerne aus Grönland) gestützt, die eine erhebliche Veränderung des globalen Klimas im Laufe der Zeit zeigen. Die Genanalyse von menschlichen Haarläusen unterstützt sogar die Idee. Anekdotische Beweise aus dem Jahr 1816, dem sogenannten „Jahr ohne Winter“ – verursacht durch den kolossalen Ausbruch des Mt. Tambora, ebenfalls in Indonesien – zeigen, dass die menschliche Bevölkerung während vulkanischer Winter enorme Verluste erleidet. Der Ausbruch des Mt. Toba hat schätzungsweise 2800 Kubikkilometer pyroklastisches Material freigesetzt, eine 670 auf dem Volcanic Explosivity Index („Mega-Kolossal“), etwa 8-mal größer als der größte Vulkanausbruch der letzten zweitausend Jahre.
Laut Dr. Ambrose sank die Temperatur unmittelbar nach dem Ausbruch weltweit um etwa 5 °C (11 °F). Dies war auf Staub hoch in der Atmosphäre zurückzuführen, der die Sonne verdunkelte, und der Effekt hätte sechs Jahre angehalten. Ambrose behauptet weiter, dass die Explosion des Mt. Toba die Ursache für das Ende der letzten Zwischeneiszeit war – die, vielleicht nicht zufällig, ungefähr zur gleichen Zeit wie die Eruption endete. Der stärkste Temperaturabfall wäre in den ersten tausend Jahren nach dem Ausbruch aufgetreten, in dem der Engpass aufgetreten sein soll. Es folgte eine neunzehntausendjährige Eiszeit, die Würm-Eiszeit.
Die Toba-Katastrophentheorie erklärt auch die große scheinbare Variation des Menschen trotz unserer relativ geringen genetischen Vielfalt. Ambrose glaubt, dass die Menschen den Engpass in mehreren isolierten, sich nicht ineinander kreuzenden Taschen überlebt haben. Tropische Refugien in Afrika wären die wenigen Orte, an denen Menschen überlebt haben. Die Gesamtzahl der Brutpaare auf der Erde hätte während eines Jahrtausends niemals 10,000 überschritten. Nach den 1000 Jahren hätten fortgesetzte Wanderungen die Brutpopulationen schnell wieder in Kontakt gebracht und sie daran gehindert, sich in verschiedene Arten abzuzweigen.
Die Toba-Katastrophentheorie wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft mit gemischten Reaktionen behandelt. Im Allgemeinen scheint es, als ob sich auf seiner Seite Beweise häufen. Da so kleine Populationen nur begrenzte Artefakte hinterlassen hätten, sind genetische und klimatische Studien unsere einzige Hoffnung auf mehr Wissen.