當海洋拯救人類

如今全球人口已超過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。儘管科學家們缺乏關於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，被稱為海洋同位素階段6（MIS6），一直持續到大約12.3萬年前。

關於非洲在冰期階段6的環境條件的詳細記錄並不存在，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，而且沙漠的範圍可能相對於現代顯著擴大。大部分陸地將變得不適宜居住。當地球被這種冰冷的環境所控制時，人口數量驟降，只有一部分人成為了倖存人口的貢獻者。遺傳學家們仍在爭論這個種群有多小，但可能只有數百人。瓶頸期的時間估計傾向於大約15萬年前。鑑於現代人類狹窄的遺傳多樣性，主要的祖先種群很可能是一個單一的群體，也許是一個民族語言群體，他們居住在一個地區，然後向外擴散，在移動過程中與其他種群混合。

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1990年代初期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的人口崩潰來解釋。我想知道，在氣候災難期間，我們的祖先在哪裡設法生存下來？只有少數幾個地區可能擁有支援狩獵採集者的自然資源。古人類學家們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，在艱難時期將是一個特別好的避難所。因此，在1991年，我決定去那裡尋找可以追溯到冰期階段6的遺址。

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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16.4萬至3.5萬年前（即瓶頸期和人口開始恢復之後）所開展活動的非凡記錄。這些洞穴中的沉積物，加上對那裡古代環境的分析，使我們能夠拼湊出一個合理的說法，說明品尼高角的史前居民如何在嚴峻的氣候危機中勉強維持生計。這些遺骸還駁斥了關於認知現代性在解剖學現代性之後很久才進化的持久觀念：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奪走了他們狩獵和採集的動物和植物而滅絕時，品尼高角的幸運居民卻在享用海鮮、富含碳水化合物的植物以及大型哺乳動物，儘管氣候惡劣，但這些生物在那裡大量繁殖。隨著冰期階段6經歷相對溫暖和寒冷的階段迴圈，海平面上升和下降，古代海岸線前進和後退。但只要人們追蹤海岸線，他們就能獲得令人羨慕的豐厚資源。

沿海聚寶盆

從生存的角度來看，非洲南部邊緣地區之所以具有吸引力，在於其獨特的動植物組合。那裡有一條狹長的土地，擁有世界上單位面積最高的植物多樣性，緊貼海岸線。這條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種植物物種，其中約64%僅在那裡生存。事實上，在開普植物區中心，開普敦上空聳立著著名的桌山，其植物物種比整個英國還要多。在該地區出現的植被群落中，最廣泛的兩種是弗恩博斯和瑞諾斯特維爾德，它們主要由灌木組成。對於配備挖掘棍的人類覓食者來說，它們提供了一種有價值的商品：這些群落中的植物產生了世界上最多樣化的地下能量儲存器官——例如塊莖、球莖和球莖狀莖。

地下球莖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。主導開普植物區的球莖和球莖狀莖也特別有吸引力，因為與許多高纖維的地下球莖相比，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。）而且由於地下球莖適應乾燥條件，它們在乾旱的冰期階段很容易獲得。南非最近的研究表明，這些物種中的許多物種都很容易獲取，並且富含卡路里。

南部海岸還提供了極佳的蛋白質來源。在近海，來自本格拉上升流的富含營養的冷水與溫暖的厄加勒斯洋流的碰撞，在南部海岸沿線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中孕育了多樣而茂密的貝類床。貝類是蛋白質和omega-3脂肪酸的非常優質的來源。與地下球莖一樣，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。我們團隊最近的研究表明，在這些冰期階段，還存在第三種食物資源：大型哺乳動物，如羚羊和斑馬。當海平面下降時，洞穴前方的平原暴露出來，我們的研究表明，草原主導著這片平原，成群的大型哺乳動物在這片草原上遷徙。簡而言之，該地區在冰期提供了前所未有的三種主要食物型別的集中地。

去撿貝殼

生存技能

即使沒有羚羊，南部海岸憑藉其來自貝類的富含卡路里、營養豐富的蛋白質和來自地下球莖的低纖維、富含能量的碳水化合物的組合，也為早期現代人類在冰期階段6提供了一種理想的飲食。此外，婦女可以自行獲取這兩種資源，使她們不必依賴男人為她們和她們的孩子提供高質量的食物。我們尚未發掘出PP13B的居住者正在食用地下球莖的證據——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地下球莖的證據。但我們已經找到了他們食用貝類的明確證據。巴塞羅那大學當時的安東尼埃塔·傑拉爾迪諾對在該遺址發現的貝殼進行的研究表明，人們正在從海邊採集棕色貽貝和當地稱為鮑螺的海螺。他們偶爾也吃海洋哺乳動物，如海豹和鯨魚。

以前已知的最早的人類系統地利用海洋資源的例子可以追溯到不到12萬年前。但以色列地質調查局的米里亞姆·巴爾-馬修斯和澳大利亞伍倫貢大學的澤諾比亞·雅各布斯進行的年代分析表明，PP13B的人們早在很久以前就靠海為生了：正如我們在2007年的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，湧入的海浪很容易將不幸的採集者擊倒。沿著南部海岸，只有在低潮時，當太陽和月亮對齊，對水的漲落施加最大的引力時，才有可能進行安全且回報足夠高的採集。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——像現代沿海居民一樣，使用某種陰曆來安排他們的海岸之旅。納爾遜·曼德拉大學的揚·德·溫克最近的一項研究發現，熟練的沿海覓食者可以獲得的貝類採集回報率超過了以前的回報率之王——大型哺乳動物狩獵！

挖掘晚餐

早在16.4萬年前，在品尼高角就發現了貝類採集，但這並不是唯一的先進行為。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，它們一定被附著在木製杆子上，用作投射武器。複合工具製造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由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、精細的工具。為了製造細石葉，人們使用了細粒岩石，稱為矽質岩。然而，考古矽質岩有些奇怪之處，正如我的團隊的石器工具剝片專家，現任開普敦大學的凱爾·S·布朗所觀察到的那樣。在多年從海岸各地收集矽質岩後，布朗確定，在其原始形態下，這種岩石永遠不會呈現出在品尼高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？

對這個問題的一個可能答案來自我們正在挖掘的另一個遺址，品尼高角洞穴5-6（PP5-6），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。它具有與在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。鑑於石頭與灰燼的聯絡，我們問自己，古代工具製造者是否可能將矽質岩暴露在火中，使其更易於加工——這種策略已在北美和澳大利亞原住民的民族誌記載中得到證實。為了找出答案，布朗小心地“烹飪”了一些原始矽質岩，然後嘗試將其剝片。它剝片效果極佳，剝片表面閃耀著與我們遺址中的人工製品相同的光澤。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，才能讓我們的同事相信這一非凡的說法。考古學界的普遍觀點是，法國的梭魯特文化人在大約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。波爾多蒙田大學的尚塔爾·特里博洛進行了稱為熱釋光分析的技術，以確定品尼高角的矽質岩工具是否經過有意加熱。然後，當時在澳大利亞新南威爾士大學的安迪·赫里斯採用了磁化率，這尋找岩石磁化能力的改變——鐵含量豐富的岩石中熱暴露的另一個指標。最後，布朗使用光澤計來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。我們在2009年的科學雜誌上發表的結果表明，有意熱處理是品尼高角在7.2萬年前的一種主要技術，那裡的人們早在16.4萬年前就斷斷續續地使用了它。2012年，在自然雜誌上的一項研究中，我們表明，品尼高角居民採用了一種全新的石器工具製造技術，稱為細石器技術，其時間遠遠早於世界其他任何地方。這項技術可以製造非常小、輕便的石制武器，代表了武器殺傷力的突破。

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屬性，從而將劣質岩石變成優質原材料。其次，他們可以發明和執行一系列漫長的過程。製造矽質岩細石葉需要一系列精心設計的步驟：建造一個沙坑來隔離矽質岩，將溫度緩慢升至350攝氏度，保持溫度穩定，然後緩慢降溫。建立和執行這一系列步驟，並將技術代代相傳，可能需要語言。一旦確立，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人類物種。特別是，在品尼高角檢測到的複雜的熱處理技術將為早期現代人類在進入尼安德特人的寒冷土地時提供明顯的優勢，尼安德特人似乎缺乏這種技術。當與一種新的極端合作形式以及細石器技術使先進的投射武器成為可能相結合時，現代人類橫掃非洲並征服了地球[參見柯蒂斯·W·馬林撰寫的“所有物種中最具侵略性的物種”；大眾科學，2015年8月]。

從一開始就很聰明

除了技術精湛之外，品尼高角的史前居民還具有藝術天賦。在PP13B序列的最古老層中，我的團隊發掘出了數十塊赤鐵礦（氧化鐵），這些赤鐵礦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顏料，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的例子，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。可以追溯到大約11萬年前的沉積物包括紅色赭石和貝殼，這些貝殼顯然是出於美學吸引力而收集的，因為當它們從深水家園被衝上岸時，任何肉都已經消失了很久。我認為這些裝飾性的貝殼，以及海洋覓食的證據，表明人們第一次開始將對海洋的明確承諾融入到他們的世界觀和儀式中。

品尼高角早熟的象徵主義和先進技術的表現，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，解剖學意義上的現代人類至少在19.5萬年前就已進化，而很久以前在摩洛哥發現的最新年代測定的化石表明，該物種可能可以追溯到30萬年前。然而，現代思維的出現更難確定。古人類學家使用考古記錄中的各種替代指標來嘗試識別認知現代性的存在和範圍。使用需要看似無關現象的外部聯絡和漫長的生產鏈（如用於工具製造的岩石熱處理）的技術製造的人工製品是一種替代指標。藝術或其他象徵性活動的證據是另一種，透過諸如月相之類的替代指標跟蹤時間也是如此。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4萬年前以後。根據該記錄，研究人員得出結論，我們的物種起源與我們無與倫比的創造力的出現之間存在很長的滯後時間。

尖端技術

但在過去的25年左右，在南非的許多遺址工作的考古學家發現了一些先進行為的例子，這些例子比歐洲的對應物早得多。例如，在南非工作的考古學家伊恩·瓦茨描述了可以追溯到12萬年前的遺址中成百上千件加工過和未加工過的赭石。有趣的是，這種赭石，以及品尼高角的赭石，往往是紅色的，儘管當地的礦物來源呈現出多種色調，這表明人類有選擇地策展紅色赭石——可能將這種顏色與月經和生育力聯絡起來。當時在亞利桑那州立大學的喬斯林·A·伯納切茲認為，這些赭石碎片中的許多碎片最初可能是黃色的，然後經過熱處理變成紅色。而在品尼高角以西約100公里的布隆伯斯洞穴，挪威卑爾根大學和南非約翰內斯堡金山大學的克里斯托弗·S·亨希爾伍德發現了帶有系統雕刻的赭石碎片、蝸牛殼製成的珠子和精緻的骨器，所有這些都早於7萬年前。這些遺址，連同品尼高角的遺址，都駁斥了現代認知在我們血統中進化較晚的說法，而是表明我們的物種從一開始就具備這種能力。

我懷疑，這種複雜認知進化的驅動力是強大的長期選擇，這種選擇作用於增強我們祖先在乾旱環境中在精神上繪製許多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。唾手可得的貝類和其他豐富的食物一起提供了高質量的飲食，使人們變得不那麼遊牧，提高了他們的出生率並降低了他們的兒童死亡率。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，因為人們努力表達他們的社會身份並相互借鑑技術，這解釋了為什麼我們在PP13B看到如此複雜的習俗。

探測過去

追隨海洋

PP13B儲存了長期以來不斷變化的居住記錄，結合我的團隊獲得的當地氣候和環境變化的詳細記錄，揭示了我們的祖先如何在數千年間使用洞穴和海岸。對古代海岸線進行建模，現任職於亞利桑那州立大學的埃裡希·C·費舍爾表明，由於南非海岸外一個長而寬、緩坡的大陸架，即厄加勒斯淺灘，條件變化迅速而劇烈。在冰期，當海平面下降時，這個淺灘的很大一部分會暴露出來，使品尼高角與海洋之間的距離相當大——最多可達95公里。當氣候變暖，海平面上升時，海水再次推進到厄加勒斯淺灘之上，洞穴再次變成海邊。

我們小組最近的研究表明，當海水退去時，洞穴附近形成了一片草原，而弗恩博斯植物群仍然在洞穴以北持續存在。因此，當海岸適度遙遠時，人們的食物資源異常豐富：來自弗恩博斯植物群的地下球莖，來自海洋的貝類，以及草原上的大型獵物動物。當海岸進一步退去時，人們追隨海洋，以便他們始終可以獲得沿海食物。我們最近在2018年3月自然雜誌上發表的一篇文章中表明，這裡的人們在託巴超級火山爆發中倖存下來——豐富的資源基礎似乎使這成為可能。

我們在PP13B的挖掘中攔截了那些很可能是地球上每個人的祖先的人們，因為他們追隨著不斷變化的海岸線。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位於厄加勒斯淺灘的水下。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——費舍爾目前正在非洲東部龐多蘭地區進行的調查。

遺傳、化石和考古記錄相當一致地表明，現代人類從非洲大規模和長期遷徙的第一次浪潮發生在約7萬年前。但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，或者是否有幾個種群，只有一個種群最終產生了今天活著的所有人。

這些未知數為我的團隊和其他人提供了一個非常清晰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，填滿非洲大陸並繼續征服世界的人們的故事。