目前全球人口已接近70億，很難想象智人曾經是一種瀕危物種。然而，對現代人DNA的研究表明，我們的祖先確實經歷過一次劇烈的人口下降。儘管科學家們尚不清楚我們物種起源和近乎滅絕的精確時間線，但我們可以從化石記錄中推斷出，我們祖先在大約19.5萬年前不久出現在整個非洲。那時氣候溫和，食物充足；生活美好。但大約在19.5萬年前，情況開始惡化。地球進入了一個漫長的冰期，稱為海洋同位素階段6（MIS6），一直持續到大約12.3萬年前。
非洲在冰期階段6的環境條件的詳細記錄不存在，但根據最近、更廣為人知的冰期階段，氣候學家推測當時幾乎肯定是寒冷和乾旱的，而且沙漠可能相對於現代範圍顯著擴張。大部分陸地將變得不適宜居住。當地球處於這種冰冷狀態時，人口數量急劇下降——從超過10,000個繁殖個體驟降至僅數百個。關於人口瓶頸究竟何時發生以及人口變得多麼小的估計在基因研究中各不相同，但所有研究都表明，今天活著的每個人都來自一個在這次全球降溫階段的某個時候生活在非洲某個地區的小種群。
我的職業生涯始於東非的考古學家，研究現代人類的起源。但當我在20世紀90年代初瞭解到遺傳學家開始談論的人口瓶頸時，我的興趣開始轉移。今天的人類相對於許多人口規模和地理範圍小得多的其他物種，表現出非常低的遺傳多樣性——這種現象最好透過早期智人人口崩潰的發生來解釋。我想知道，我們的祖先在氣候災難期間是如何設法生存下來的？只有少數幾個地區可能擁有支援狩獵採集者的自然資源。古人類學家就哪些地區是理想地點爭論不休。非洲南部海岸，全年盛產貝類和可食用植物，在我看來，似乎是艱難時期的特別好的避難所。因此，在1991年，我決定去那裡尋找可追溯到冰期階段6的遺址。
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我在那個沿海地區內的搜尋並非隨機。我必須找到一個足夠靠近古代海岸線的庇護所，以便於獲取貝類，並且地勢要足夠高，以至於其考古沉積物不會在12.3萬年前氣候變暖和海平面上升時被沖走。1999年，我的南非同事彼得·尼爾森（Peter Nilssen）和我決定調查他在尖峰角（Pinnacle Point）發現的一些洞穴，尖峰角是莫塞爾灣鎮附近的一個海岬，突出到印度洋中。我們沿著陡峭的懸崖峭壁向下攀爬，偶然發現了一個看起來特別有希望的洞穴——一個簡稱為PP13B的洞穴。位於洞穴口附近的沉積物的侵蝕暴露了清晰的考古遺蹟層，包括爐膛和石器。更棒的是，一個沙丘和一層石筍覆蓋了這些人活動的遺蹟，這表明它們非常古老。從各方面來看，我們都中了頭彩。第二年，在當地一位鴕鳥養殖戶為我們建造了一個180級的木製階梯，以便更安全地進入遺址後，我們開始挖掘。
從那時起，我的團隊在PP13B和附近其他遺址的挖掘中，發現了居住在該地區的人們在大約16.4萬年前至3.5萬年前（即瓶頸時期和人口開始恢復之後）進行的活動的非凡記錄。這些洞穴中的沉積物，加上對當地古代環境的分析，使我們能夠拼湊出一個看似合理的描述，說明尖峰角史前居民如何在嚴峻的氣候危機中勉強維持生計。這些遺蹟也駁斥了長期以來的觀點，即認知現代性是在解剖學現代性之後很久才進化出來的：即使在PP13B最古老的考古層中，也存在行為複雜性的證據。這種先進的智力無疑為物種的生存做出了重大貢獻，使我們的祖先能夠利用海岸上可用的資源。
當非洲大陸其他地方的智人種群因寒冷和乾旱而導致他們狩獵和採集的動物和植物死亡時，尖峰角幸運的居民卻在享用海鮮和富含碳水化合物的植物，儘管氣候惡劣，這些植物仍然在那裡大量繁殖。隨著冰期階段6經歷相對溫暖和寒冷的階段，海洋上升和下降，古代海岸線前進和後退。但是，只要人們追蹤海岸線，他們就能獲得令人羨慕的饋贈。
海岸的富饒
從生存的角度來看，非洲南部邊緣地區之所以具有吸引力，在於其獨特的植物和動物組合。在那裡，一條狹長的土地包含了世界上單位面積內植物多樣性最高的地區，緊貼著海岸線。這片9萬平方公里的狹長地帶被稱為開普植物區，擁有驚人的9000種植物，其中約64%僅在那裡生長。事實上，在開普植物區中心開普敦上空聳立的著名的桌山，其植物種類比整個英國還要多。在這一區域出現的植被群落中，最廣泛的兩種是弗恩博斯（fynbos）和雷諾斯特維爾德（renosterveld），它們主要由灌木組成。對於配備挖掘棒的人類覓食者來說，它們提供了一種有價值的商品：這些類群中的植物產生了世界上最多樣化的地下能量儲存器官——如塊莖、球莖和球莖狀根。
塊莖狀根是現代狩獵採集者的重要食物來源，原因有幾個。它們含有大量的碳水化合物；它們在一年中的某些時候可靠地達到碳水化合物含量的峰值；而且，與地上水果、堅果和種子不同，它們幾乎沒有捕食者。開普植物區占主導地位的球莖和球莖狀根也特別有吸引力，因為與許多高纖維的塊莖狀根相比，它們的纖維含量相對於它們所含的富含能量的碳水化合物量而言較低，這使得它們更容易被兒童消化。（烹飪進一步提高了它們的消化率。）而且由於塊莖狀根是對乾燥條件的適應，它們在乾旱的冰期階段很容易獲得。
儘管南部海岸不是大型哺乳動物的主要狩獵場，但它也提供了極好的蛋白質來源。就在近海，來自本格拉上升流的富含營養的冷水和溫暖的阿古拉斯洋流的碰撞，在南部海岸形成了冷暖渦流的混合。這種多樣的海洋環境在岩石潮間帶和沙灘上孕育了多樣且密集的貝類床。貝類是非常高質量的蛋白質和omega-3脂肪酸來源。與塊莖狀根一樣，冰期降溫不會減少它們的數量。相反，較低的海洋溫度會導致貝類更加豐富。
生存技能
憑藉來自貝類的熱量密集、營養豐富的蛋白質和來自塊莖狀根的低纖維、富含能量的碳水化合物的結合，南部海岸本應為早期現代人在冰期階段6提供理想的飲食。此外，婦女可以獨自獲得這兩種資源，使她們擺脫了依賴男人為她們和她們的孩子提供高質量食物的局面。我們尚未挖掘出PP13B的居民食用塊莖狀根的證據——如此古老的遺址很少能儲存有機遺骸——儘管該地區較年輕的遺址包含大量食用塊莖狀根的證據。但我們已經發現了他們食用貝類的明確證據。巴塞羅那大學的安託涅塔·傑拉迪諾（Antonieta Jerardino）對遺址中發現的貝殼進行的研究表明，人們從海邊採集了棕色貽貝和當地稱為阿里克魯克爾（alikreukel）的海螺。他們偶爾也吃海洋哺乳動物，如海豹和鯨魚。
以前，已知人類系統地利用海洋資源的最古老例子可追溯到12萬年前。但是，以色列地質調查局的米里亞姆·巴爾-馬修斯（Miryam Bar-Matthews）和澳大利亞臥龍崗大學的澤諾比亞·雅各布斯（Zenobia Jacobs）進行的年代分析表明，PP13B的人們在更早的時候就靠海為生了：正如我們在2007年《自然》雜誌上報道的那樣，那裡的海洋覓食可以追溯到驚人的16.4萬年前。到11萬年前，選單已擴充套件到包括帽貝和沙貽貝等物種。
這種覓食比看起來更困難。貽貝、帽貝和海螺生活在危險的潮間帶岩石上，在那裡，湧入的湧浪很容易擊倒不幸的採集者。沿著南部海岸，只有在太陽和月亮對齊時，才有可能在低潮時進行安全且收益足夠高的收穫，此時太陽和月亮對水的漲落施加最大的引力。由於潮汐與月相有關，每天提前50分鐘，我推測居住在PP13B的人們——16.4萬年前，由於海平面較低，PP13B位於內陸更遠的地方，距離水邊兩到五公里——就像現代沿海居民長期以來所做的那樣，使用某種陰曆來安排他們的海岸之旅。
在早在16.4萬年前的尖峰角，有證據表明，收穫貝類並非唯一的先進行為。在石器工具中，有大量的“細石葉”——微小的薄片，長度是寬度的兩倍——它們太小，無法用手揮舞。相反，它們一定是被固定在木製杆子上，用作投射武器。複合工具的製作表明了相當大的技術訣竅，而PP13B的細石葉是其中最古老的例子之一。但我們很快了解到，這些微小的工具比我們想象的還要複雜。
在南非沿海考古遺址發現的大多數石器工具都是用一種叫做石英岩的石頭製成的。這種粗粒岩石非常適合製作大型薄片，但很難將其塑造成小型精細工具。為了製造細石葉，人們使用了細粒岩石，稱為矽質岩。不過，在考古矽質岩中，有一些奇怪之處，這是我的團隊中的石器工具剝片專家、亞利桑那州立大學人類起源研究所的凱爾·S·布朗（Kyle S. Brown）觀察到的。在多年收集了來自海岸各地的矽質岩後，布朗確定，在其原始形態下，這種岩石永遠不會呈現尖峰角和其他地方的矽質岩工具中看到的有光澤的紅色和灰色。此外，原始矽質岩實際上不可能塑造成細石葉。我們想知道，工具製造者在哪裡找到了他們優質的矽質岩？
這個問題的一個可能的答案來自尖峰角5-6號洞穴，2008年的一天，我們在那裡發現了一大塊嵌入灰燼中的矽質岩。它具有與該地區其他考古沉積物中發現的矽質岩相同的顏色和光澤。鑑於石頭與灰燼的關聯，我們問自己，古代工具製造者是否可能將矽質岩暴露於火中，使其更容易加工——這種策略已在北美和澳大利亞土著人的民族誌記載中得到證實。為了找出答案，布朗小心地“烹製”了一些原始矽質岩，然後嘗試對其進行剝片。它剝落得非常棒，剝落的表面閃耀著與我們遺址文物中看到的光澤相同的光澤。因此，我們得出結論，石器時代的矽質岩也經過了熱處理。
然而，我們面臨著一場艱苦的戰鬥，以說服我們的同事相信這一非凡的主張。考古學界普遍認為，法國的索魯特文化人在大約2萬年前發明了熱處理技術，並用它來製作他們精美的工具。為了支援我們的論點，我們使用了三種獨立的技術。波爾多大學的尚塔爾·特里博洛（Chantal Tribolo）進行了稱為熱釋光分析的技術，以確定尖峰角的矽質岩工具是否是故意加熱的。然後，澳大利亞新南威爾士大學的安迪·赫里斯（Andy Herries）採用了磁化率，該技術尋找岩石磁化能力的改變——這是富含鐵的岩石暴露於熱量的另一個指標。最後，布朗使用光澤度計測量加熱和剝片後產生的光澤，並將其與他製作的工具上的光澤進行比較。我們去年在《科學》雜誌上詳細介紹了我們的結果，結果表明，在7.2萬年前，有意的熱處理是尖峰角的主要技術，那裡的人們早在16.4萬年前就斷斷續續地使用了它。
熱處理過程證明了兩種獨特的現代人類認知能力。首先，人們認識到他們可以大幅改變原材料以使其有用——在這種情況下，透過加熱來改造石頭的特性，從而將低質量的岩石變成高質量的原材料。其次，他們可以發明和執行一系列漫長的過程。製造矽質岩刀片需要一系列精心設計的步驟：建造一個沙坑以隔離矽質岩，將溫度緩慢升高到350攝氏度，保持溫度穩定，然後緩慢降低溫度。創造和執行該序列並將技術代代相傳可能需要語言。一旦建立起來，這些能力無疑幫助我們的祖先戰勝了他們在離開非洲後遇到的古老人類物種。特別是，在尖峰角檢測到的複雜火技術將使早期現代人在進入尼安德特人寒冷土地時具有明顯的優勢，而尼安德特人似乎缺乏這種技術。
從一開始就很聰明
除了精通技術外，尖峰角的史前居民還具有藝術天賦。在PP13B序列的最古老層中，我的團隊挖掘出了數十塊赤鐵礦（氧化鐵），它們經過各種雕刻和研磨，製成細粉，可能與動物脂肪等粘合劑混合製成油漆，可以塗在身體或其他表面上。這種裝飾通常編碼有關社會身份或其他重要文化方面的資訊——也就是說，它們是象徵性的。我和我的許多同事認為，這種赭石構成了有記錄以來最早的明確的象徵行為例子，並將這種習俗的起源推回了數萬年。象徵性活動的證據也出現在序列的後期。可追溯到大約11萬年前的沉積物包括紅色赭石和貝殼，這些貝殼顯然是因其美學吸引力而被收集的，因為當它們從深水家園被衝上岸時，任何肉都早已消失了。我認為這些裝飾性貝殼，以及海洋覓食的證據，表明人們首次開始將對海洋的明確承諾融入他們的世界觀和儀式中。
尖峰角早熟的象徵主義和先進技術的表達，對於理解我們物種的起源具有重大意義。來自衣索比亞的化石表明，解剖學上的現代人類至少在19.5萬年前就已經進化出來了。然而，現代思維的出現更難確定。古人類學家在考古記錄中使用各種替代物，試圖識別認知現代性的存在和範圍。使用需要看似不相關的現象的局外人聯絡和漫長的生產鏈的技術（如用於工具製造的岩石熱處理）製成的文物是一種替代物。藝術或其他象徵性活動的證據是另一種替代物，透過月相等替代物追蹤時間也是如此。多年來，這些行為的最早例子都是在歐洲發現的，並且可以追溯到4萬年前之後。根據該記錄，研究人員得出結論，在我們物種的起源和我們無與倫比的創造力的出現之間存在很長的滯後時間。
但是，在過去的10年中，在南非的許多遺址工作的考古學家發現了複雜的行為例子，這些例子比歐洲的同類例子早得多。例如，在南非工作的考古學家伊恩·沃茨（Ian Watts）描述了可追溯到12萬年前的遺址中成百上千塊加工過和未加工過的赭石。有趣的是，這種赭石，以及尖峰角的赭石，往往是紅色的，儘管當地礦物的來源呈現出各種色調，這表明人類有選擇地整理紅色碎片——可能將紅色與月經和生育力聯絡起來。亞利桑那州立大學的博士生喬斯林·A·伯納切茲（Jocelyn A. Bernatchez）認為，這些赭石碎片中的許多最初可能是黃色的，然後經過熱處理變成紅色。在布隆博斯洞穴（Blombos Cave），位於尖峰角以西約100公里處，挪威卑爾根大學的克里斯托弗·S·亨希爾伍德（Christopher S. Henshilwood）發現了帶有系統性雕刻的赭石碎片、用蝸牛殼製成的珠子和精製的骨器，所有這些都可追溯到大約7.1萬年前[參見凱特·王（Kate Wong）的“現代思維的黎明”；《大眾科學》，2005年6月]。這些遺址，以及尖峰角的遺址，駁斥了現代認知在我們血統中進化較晚的主張，而是表明我們的物種在其誕生之初就具有這種能力。
我懷疑這種複雜認知進化的驅動力是強大的長期選擇，旨在增強我們祖先在乾旱環境中從精神上繪製多種植物物種的位置和季節性變化的能力，並將這種積累的知識傳達給後代和其他群體成員。這種能力為許多其他進步奠定了基礎，例如掌握月相與潮汐之間的聯絡，並學會相應地安排他們的貝類狩獵之旅。唾手可得的貝類和塊莖狀根共同提供了一種高質量的飲食，使人們變得不那麼遊牧，提高了生育率，降低了兒童死亡率。這些變化導致更大的群體規模，這將促進象徵性行為和技術複雜性，因為人們努力表達自己的社會身份並相互借鑑技術，這解釋了為什麼我們在PP13B中看到了如此複雜的實踐。
追隨海洋
PP13B保留了長期變化的職業記錄，結合我的團隊獲得的當地氣候和環境變化的詳細記錄，揭示了我們的祖先在數千年中如何利用洞穴和海岸。佛羅里達大學的埃裡希·C·費舍爾（Erich C. Fisher）對古代海岸線隨時間推移進行建模，表明由於南非海岸外一塊長而寬、坡度平緩的大陸架——阿古拉斯淺灘，條件變化迅速而劇烈。在冰期，當海平面下降時，這片大陸架的大部分割槽域將暴露出來，使尖峰角與海洋之間產生相當大的距離——高達95公里。當氣候變暖，海平面上升時，海水再次湧上阿古拉斯淺灘，洞穴再次靠近海邊。
從跨越35萬年至5萬年前的石筍記錄中明顯的降雨和植被模式來看，我們看到弗恩博斯可能跟隨退去的海岸線向現已淹沒的大陸架延伸，然後再返回，使塊莖狀根和貝類保持近距離。至於人類，在這些人口密度低的時期，他們可以自由地瞄準景觀的最佳部分，那就是塊莖狀根和貝類的交匯處——所以我懷疑他們追隨了海洋。資源的追蹤將解釋為什麼PP13B似乎是間歇性地被佔用的。
我們在PP13B的挖掘攔截了很可能是在地球上每個人的祖先，當他們追隨不斷變化的海岸線時。然而，如果我對這些人及其與海岸的聯絡的看法是正確的，那麼祖先種群最豐富的記錄就在阿古拉斯淺灘的水下。在不久的將來，它將繼續留在那裡，受到大白鯊和危險洋流的守護。我們仍然可以透過檢查當前海岸上的遺址（如PP13B和我們正在挖掘的另一個遺址PP5-6）來檢驗人類追隨海洋的假設。但我們也可以研究大陸架陡峭下降且海岸始終靠近的地點——我的同事和我目前正在啟動的調查。
遺傳、化石和考古記錄在表明大約在5萬年前發生了現代人類首次大規模和長期的遷出非洲浪潮方面，相當一致。但是，關於導致這次大遷徙的事件的問題仍然存在。例如，我們仍然不知道，在冰期階段6結束時，非洲是否只剩下一個智人種群，還是有幾個種群，只有一個種群最終產生了今天活著的每個人。這些未知數為我的團隊和其他人提供了非常明確和令人興奮的未來研究方向：我們的實地考察需要針對冰期期間非洲的其他潛在祖先區域，並擴充套件我們對該階段之前氣候條件的瞭解。我們需要充實這些最終走出避難所、遍佈非洲大陸並繼續征服世界的人們的故事。