人類起源的新科學

科學家們沉浸在新鮮的見解中,不得不修改人類故事的幾乎每一個章節

穿過郵筒,登上龍背,沿著滑槽而下,到達迷宮盒。去年秋天,全世界透過推文、部落格和影片關注著科學家們探索位於南非約翰內斯堡郊外的新星(Rising Star)地下洞穴系統的這些奇特地標。狹窄的通道和陡峭的下降使得工作困難而危險。然而,研究人員的目光都集中在獎品上:已滅絕的人類家族成員的化石遺骸。古人類學野外工作通常是秘密進行的,但這一次,科學家們沿途釋出了激動人心的多媒體資訊,供所有人觀看。

洞穴探險者在九月份勘察著名人類搖籃地區鮮為人知的洞穴時發現了這些骨骼。研究人員確信這些骨骼很重要,即使不知道它們的年代和物種:人類化石記錄中代表的大多數個體要麼是頭骨碎片,要麼是頸部以下的骨骼。而這次發現兩者都有。僅頭骨和骨骼遺骸的關聯就足以使這一發現在任何人類起源教科書中佔據顯著位置。在挖掘者開始挖掘骨骼後,他們意識到自己掌握著更大的發現。洞穴地面上不僅僅是一個個體的遺骸,正如他們最初認為的那樣,而是許多——整個人類早期人群。

在總共四周的兩次短暫考察中,由約翰內斯堡金山大學古人類學家李·伯傑 (Lee Berger) 指導的團隊從地下 30 米的棲息地搬運了 1500 多塊骨骼和骨骼碎片到考察隊的科學帳篷,研究人員在那裡對化石進行了編目,並將裝滿祖先遺骸的保險箱堆滿了一個又一個。令人難以置信的是,他們只觸及了表面:無數的骨骼在洞穴室中等待著。以這樣的速度,新星遺址有望成為有記錄以來最豐富的人類化石遺址之一。


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這項發現的確切意義尚不清楚。儘管該團隊公開了回收工作,但它對科學細節保密。也許這些骨骼代表著科學界的新物種,就像伯傑和他的同事幾年前在附近的馬拉帕 (Malapa) 遺址發現的化石一樣,為我們人類屬 (Homo) 的神秘起源提供了線索。也許從該遺址大量個體中會浮現出一種模式,揭示其社會群體的結構。可能,將人類遺骸與該遺址的任何動物遺骸進行比較,將闡明它們最初是如何最終進入洞穴的。答案即將揭曉:發現團隊目前正在準備其對骨骼的正式描述和分析以供發表。

我們觀察者可能還不知道這些化石將如何改寫我們的起源故事,但歷史告訴我們,它們確實會改寫它。自新千年開始以來,新星遺址的發現只是最新的一系列發現之一,這些發現顛覆了人類進化的基石。新的化石正在為我們的家譜新增分支;氣候資料正在揭示我們的祖先進化出其標誌性特徵的條件;靈長類動物研究正在準確地確定我們在認知上與類人猿表親的區別;DNA 分析正在闡明古代人口如何互動——以及我們物種如何持續變化。科學家們沉浸在大量新鮮的見解中,不得不修改人類傳奇的幾乎每一個章節,從人類的黎明到智人 (Homo sapiens) 戰勝尼安德特人和其他古老物種。人類起源的科學從未像現在這樣重要;我們的故事也從未如此引人入勝。

為了理解古人類學近年來取得了多大的進步,讓我們回顧 20 世紀 90 年代末,那時科學家們似乎對我們的進化有了相當好的把握。人類的化石記錄相對豐富(特別是與當時不存在的我們最近的現存親屬——非洲類人猿的記錄相比),而且在適用的情況下,遺傳證據似乎與化石故事相符。那時,簡而言之,傳統的觀點是,最早的原始人類(包括現代人類及其已滅絕的親屬的群體)出現在東非,時間在 440 萬年前的某個時候,其次是我們的人屬 (Homo),時間略多於 200 萬年前。原始人類直到一百多萬年前才離開非洲大陸,之後他們開始滲透到舊世界的其他地區。當他們在這些新的地區定居時,新的 Homo 物種出現了,包括歐亞大陸的尼安德特人。這些物種繁榮了數十萬年,直到來自非洲的新物種開始遍佈全球。憑藉高人一等的智慧、尖端的技術和口才的天賦,智人 (H. sapiens) 橫掃世界,將尼安德特人和其他古老形式推向滅絕,並崛起為顯赫地位。沒有混雜,沒有將尼安德特人基因帶入下一代的混血愛情結晶,只是新衛隊徹底取代舊衛隊,其中智人 (H. sapiens) 充其量是勝過,最壞的情況是殺死了它在走出非洲時遇到的原始人類。到大約 3 萬年前,我們是最後站立的原始人類物種。故事就是這樣。

事實證明,自那時以來積累的化石和遺傳證據已經對我們起源的 CliffsNotes 記述的每個要素都提出了質疑或徹底否定。例如,來自查德北部朱拉卜沙漠的 700 萬年前的化石已將人類化石記錄延長了 200 多萬年,並提出了原始人類可能不是起源於東非而是起源於西非的可能性。而來自南非馬拉帕的近 200 萬年前的化石暗示,Homo 本身可能起源於非洲大陸的那個地區,而不是東非。

來自喬治亞共和國德馬尼西的化石,年代可追溯到 178 萬年前,表明原始人類開始走出非洲的時間比最初設想的早了幾十萬年,遠在 Homo 進化出長腿、擴大的大腦和精密的工具包之前,而這些工具包以前被認為是推動這種擴張的動力。而在印度尼西亞弗洛勒斯島上發現的微型原始人物種令人震驚,該物種一直生活到大約 17000 年前,這提出了我們的祖先甚至比德馬尼西化石所暗示的更早開始走出非洲的可能性:Homo floresiensis(印度尼西亞遺骸的名稱)的異常小的身體和大腦可能是來自南方古猿類祖先的特徵,該祖先在 200 萬年前或更早的時候開闢了一條走出非洲的道路。

可以說,人類奧德賽中最引人注目的改寫章節莫過於詳細描述智人 (H. sapiens) 崛起的章節。化石記錄現在描繪了一幅景象,智人 (H. sapiens) 遠非註定從一開始就統治世界的進化性灌籃,而是在剛出現不久就幾乎因氣候變化而滅絕。智人 (H. sapiens) 和古老物種之間的認知鴻溝也不像一些學者設想的那樣明顯。對動物骨骼製成的皮革拋光工具等複雜工具的發現表明,尼安德特人的技術比以前認為的要先進得多。他們用油漆、珠寶和羽毛裝飾身體的證據證明,尼安德特人社會沉浸在一度被認為是智人 (H. sapiens) 獨有的象徵性傳統中。事實證明,尼安德特人是愚笨的穴居人的觀念是無稽之談。

考慮到解剖學上的現代人類和尼安德特人之間的共性,遺傳學研究表明,這兩個群體雜交繁殖——頻繁到足以使當今非非洲人的基因組中高達 3% 是尼安德特人。而且,由於不同的人攜帶不同片段的尼安德特人 DNA,因此現代人身上存在的尼安德特人遺傳物質的總量遠高於此:根據最近的計算,至少為 20%。

尼安德特人並不是智人 (H. sapiens) 親熱的唯一古老人類。最近發現的丹尼索瓦人——一個透過從西伯利亞洞穴中發現的一塊神秘的 4 萬年前的手指骨中提取的 DNA 識別出的群體——也與我們的祖先發生了關係。此外,與古老原始人類的性行為實際上似乎對智人 (H. sapiens) 有益,使他們能夠獲得有助於他們生存的基因:例如,從尼安德特人那裡繼承的 DNA 似乎增強了免疫力。而來自丹尼索瓦人的基因變異幫助藏族人在高海拔地區生存。

然而,儘管有這麼多東西將我們與我們最近的進化親屬聯絡在一起,但有些特徵顯然將我們區分開來。在本期《大眾科學》特刊中,我們將探討那些使我們成為人類的特徵的演變——從我們直立的姿勢到我們無與倫比的合作能力。我們的故事分為三個章節。第一章考察了我們錯綜複雜的家譜以及有利於我們分支生存而排除其他分支的因素。第二章評估了人類與其他靈長類動物的不同之處,並考慮了這些特徵如何使我們走向繁榮。第三章思考了人類進化在技術修復從孤獨到疾病的一切事物的世界中的未來。

我們希望您喜歡這個歷時七百萬年創作的故事。當然,這不是最終定論。正如人類進化似乎正在加速一樣,古人類學發現的步伐也在加快。但我們不希望是其他任何方式。

大眾科學線上ScientificAmerican.com/sep2014/wong 上閱讀更多關於最近古人類學發現的資訊

凱特·王 (Kate Wong) 是一位屢獲殊榮的科學作家,也是《大眾科學》的高階編輯,專注於進化、生態學、人類學、考古學、古生物學和動物行為學。她對人類起源著迷,並且已經報道了 25 年以上。最近她開始痴迷於鳥類。她的報道帶她去了法國和克羅埃西亞的洞穴,那裡曾是尼安德特人的家園,肯亞圖爾卡納湖的岸邊尋找世界上最古老的石器,馬達加斯加的一次挖掘古代哺乳動物和恐龍的探險,南極洲冰冷的水域,那裡座頭鯨以磷蝦為食,以及在康涅狄格州進行的“大日子”比賽,在 24 小時內儘可能多地找到鳥類物種。凱特是唐納德·約翰森 (Donald Johanson) 的合著者,共同創作了《露西的遺產:人類起源的探索》。她擁有密歇根大學生物人類學和動物學理學學士學位。在 X(以前的 Twitter)上關注王 @katewong

更多作者:凱特·王 (Kate Wong)
大眾科學雜誌第 311 卷第 3 期本文最初以“進化改寫”為標題發表於《大眾科學雜誌》第 311 卷第 3 期 (),第 36 頁
doi:10.1038/scientificamerican0914-36
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