自然科普:漫漫演化史,追溯智人的進(jìn)化時間線
來源:新浪科技
發(fā)布時間:2021-02-21
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  新浪科技訊 北京時間2月20日消息,現(xiàn)代人類在進(jìn)化史上已經(jīng)走過了一段漫長的征程,而這一切都是從用雙腿邁出的第一步開始的。大約六百萬年前,我們已知最早的祖先之一——乍得沙赫人的運(yùn)動方式開始逐漸從猿類向人類轉(zhuǎn)變。但又過了五百多萬年,智人才開始出現(xiàn)。在這段漫長的過渡時期里,許多不同的人類物種先后出現(xiàn)、演化和消亡,有時還會相互混雜和通婚。隨著時間的流逝,他們的身體、大腦、思維能力逐漸發(fā)生了變化,使用的工具和技術(shù)也在不斷改變。

  為了弄清智人是如何從這些古老的人族(包括現(xiàn)代人類、以及我們已經(jīng)滅絕的近親物種和祖先)演化而來的,科學(xué)家一直在挖掘遠(yuǎn)古骨骼和石制工具,開展基因分析,并試圖重現(xiàn)影響人類祖先演化的、變化多端的環(huán)境。

  這些證據(jù)越來越有力地證明,智人起源于非洲,不過起源的時間和地點(diǎn)也許并不唯一。相反,人類祖先似乎是在非洲各個宜居地區(qū)分群而居,在相對隔絕的環(huán)境中經(jīng)歷了身體和文化上的進(jìn)化,直到非洲的地形環(huán)境受氣候影響發(fā)生變化,促使他們相互混合,彼此交換基因、工具和技術(shù),最終形成了現(xiàn)代人類獨(dú)特的基因組成。

  “在智人開始出現(xiàn)的那段時期,東非地區(qū)的條件非常有利,吸引了很多人類從非洲各地遷移至此?!泵绹访苌瓕W(xué)會人類起源項(xiàng)目主管里克?波茨指出,“這樣的環(huán)境非常適合來自非洲各地的種族進(jìn)行基因混合。這說明人類基因組就是在非洲形成的。每個人都可以算作非洲人,但并非只來自非洲的某一地區(qū)、而是各地混雜的產(chǎn)物。”

  每當(dāng)科學(xué)家做出新發(fā)現(xiàn),都會向我們對人類進(jìn)化史的了解中增添關(guān)鍵一筆。在智人進(jìn)化的時間線中,就有許多這樣的重要證據(jù),記錄了我們的進(jìn)化過程。

  55萬至75萬年前:智人的開始

  基因可以比化石更好地幫助我們了解人類的遷移、行動與進(jìn)化史,以及我們的祖先或歷史上交配對象的歷史。

  目前發(fā)現(xiàn)的最古老的早期人類近親DNA來自西班牙阿塔波卡地區(qū)的胡瑟裂谷??茖W(xué)家在其中找到了來自28個人類的數(shù)千枚牙齒與碎骨。2016年,科學(xué)家十分費(fèi)勁地從這些有著43萬年歷史的人類遺骸中梳理出了部分基因組,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些人類竟是已知最早的尼安德特人,是我們最為熟悉的人類近親之一??茖W(xué)家用分子鐘估算了最早的尼安德特人基因組與現(xiàn)代人類基因組之間的差別需要多久才能積累而成。在此基礎(chǔ)上,研究人員提出,二者的共同祖先大概生活于距今55萬年至75萬年前。

  這當(dāng)中的誤差幅度足有20萬年,說明基因分析并不適用于精準(zhǔn)的年代測定?!翱偟膩碚f,利用基因測定年代做不到十分精確?!痹谄樟炙诡D大學(xué)研究人類基因組進(jìn)化史的約書亞?阿吉指出,“基因更適合進(jìn)行定性分析,比如事件發(fā)生的順序、以及相對的時間范圍等等?!痹谶z傳學(xué)出現(xiàn)之前,物種開始分化的時間是通過科學(xué)家能找到的最古老的化石來估測的。就拿智人來說,已知最早的智人遺骸只能追溯到約30萬年前,因此基因研究可以比化石更好地判定人類進(jìn)化過程中的分化時間點(diǎn)。

圖為對海德堡人的面部還原結(jié)果。海德堡人是現(xiàn)代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人共同祖先的熱門人選。圖為對海德堡人的面部還原結(jié)果。海德堡人是現(xiàn)代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人共同祖先的熱門人選。

  雖然我們的基因清楚地顯示,現(xiàn)代人類、尼安德特人與丹尼索瓦人(一支神秘的人種,在我們的DNA中留下了大量痕跡,但目前找到的牙齒與骨骼遺骸卻很少)的確擁有共同的祖先,但無法判定其身份。生活在20萬至70萬年前的海德堡人是個熱門“人選”。這一人種在非洲的一支似乎最后演化成了智人,而在歐洲的一支最終則演化成了尼安德特人與丹尼索瓦人。

  假如能找到年代更久遠(yuǎn)的DNA,整件事的來龍去脈就會更加清楚,但能不能找到就是個未知數(shù)了。很不幸,DNA記錄需要在低溫、干燥、穩(wěn)定的環(huán)境中才能長時間保存,而這種環(huán)境在非洲可不常見。非洲發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)古人類基因組歷史很少有超過一萬年的。

  “智人的進(jìn)化大約開始于80萬至30萬年前,而我們在非洲發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)古DNA連這個時間段的邊都碰不到。”馬克斯?普朗克人類歷史科學(xué)研究所的考古科學(xué)家埃莉諾?塞利指出。

  30萬年前:目前發(fā)現(xiàn)的最古老的智人化石

  作為遠(yuǎn)古人類留下的遺骸,化石主要能幫助我們了解他們生前是什么模樣。但骨頭或牙齒能提供的信息十分有限,據(jù)此做出的解讀也是五花八門。雖然人類遺骸可以保存數(shù)十萬年之久,但它們的形態(tài)學(xué)特征范圍太過廣泛,科學(xué)家有時無法準(zhǔn)確判定它們究竟是智人、還是其它人種留下的。

  化石往往現(xiàn)代特征與原始特征兼有,并且這些特征并不會一致朝現(xiàn)代人類的解剖結(jié)構(gòu)演變。在不同的地點(diǎn)與時間點(diǎn)上,部分特征似乎會發(fā)生變化,說明獨(dú)立進(jìn)行的解剖學(xué)演變最終會造就長相迥異的人類。

  由于人們在南非和東非都發(fā)現(xiàn)了大量早期人類留下的證據(jù),因此從來沒有科學(xué)家提出過,智人最早生活在現(xiàn)今的摩洛哥地區(qū)(位于非洲西北部)。但在摩洛哥的Jebel Irhoud考古遺跡中,科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)了一些有著30萬年歷史的頭骨、下顎骨、牙齒等化石碎片,成為了目前發(fā)現(xiàn)的最古老的智人遺骸。

在Jebel Irhoud發(fā)現(xiàn)的、已知最早的智人化石的還原圖。在Jebel Irhoud發(fā)現(xiàn)的、已知最早的智人化石的還原圖。

  在Jebel Irhoud發(fā)現(xiàn)的五名古人類的遺骸呈現(xiàn)出了一些現(xiàn)代人的面部特征,但也有一些偏向于古人類的特征,比如細(xì)長的顱骨等等。此處發(fā)現(xiàn)的人類遺骸雖然無法證明這里就是人類的起源地,但可以說明,早在這一時期,人類就已經(jīng)遍布非洲各地了。

  非常古老的智人化石一般都來自南非的弗洛里斯巴遺址(距今約26萬年)、以及埃塞俄比亞奧莫河沿岸的基比什遺址(距今約19.5萬年)。

  科學(xué)家在埃塞俄比亞赫托發(fā)現(xiàn)的兩個16萬年前的成年人類頭骨被劃入了“長者智人”一類,因?yàn)樗鼈兣c普通智人存在一些細(xì)微的形態(tài)差別,如個頭更大等等。但除此之外,它們與現(xiàn)代人類十分相像,有些科學(xué)家甚至提出,它們也許根本就不是什么亞種。在坦桑尼亞加洛巴發(fā)現(xiàn)的一枚頭骨也被判定為智人頭骨,擁有12萬年歷史,既有許多遠(yuǎn)古人類的特征,又有一些更偏向于現(xiàn)代人類的特征,如面容更平緩、眉骨更低等等。

  考慮到這些差異,專家對“究竟哪些化石遺骸能夠代表現(xiàn)代人類”這一問題一直爭論不休,以致于有些人提出,不如將這些化石都視作同一個多樣化群組的一部分,從而將這個問題簡化。

  “距今4萬至10萬年前的所有化石都擁有各式各樣的遠(yuǎn)古與現(xiàn)代特征,因此無法判定這些古老的化石中究竟哪些屬于我們這一支、哪些屬于演化到最后滅絕了的世系。”塞利指出,“目前最好的模型認(rèn)為,這些化石全都屬于早期智人,這也與其材料文化體現(xiàn)的情況相一致。”

  正如塞利所言,非洲的材料文化在大約30萬年前發(fā)生了一次大范圍轉(zhuǎn)變,笨重的手持石制工具逐漸變成了較為精細(xì)的刀刃和矛頭,即我們所說的中石器時代工具。

  那么,化石究竟是從什么時候開始完整體現(xiàn)出現(xiàn)代人類的所有代表性特征的呢?從奧莫河畔基比什遺址發(fā)掘的一枚19.5萬年前的頭骨看上去十分類似現(xiàn)代人類,而另一枚在尼日利亞Iwo Eleru洞穴中發(fā)現(xiàn)的頭骨擁有許多遠(yuǎn)古特征,距今卻僅有1.3萬年歷史。這種矛盾說明,整個進(jìn)化過程也許并不是線性的,并不是到了某個時間點(diǎn)之后、所有人就突然全都變成了現(xiàn)代人類。

  30萬年前:文物顯示,工具發(fā)生了重大變革

  我們的祖先早從330萬年前就開始使用石制工具了。到了175萬年前,他們已經(jīng)形成了阿舍利文化,開始使用笨重的手斧等切割工具。這些工具隨后流行了近150萬年之久。一直到40萬年前,在現(xiàn)今的德國地區(qū),人們才開始通過投擲矛頭抓捕大型獵物,這在當(dāng)時已經(jīng)是非常先進(jìn)的工具了。但擲矛時必須靠近獵物才行,這顯然對使用造成了限制,有時還會將人置于危險之中。

  隨著我們的祖先在解剖結(jié)構(gòu)上越來越接近當(dāng)代人類,他們的生活方式和創(chuàng)造的工具也在隨之變化。

右側(cè)的兩個物體是32萬年至50萬年前的工具碎片。其余工具都是在同一時期、同一區(qū)域使用過的石制工具。右側(cè)的兩個物體是32萬年至50萬年前的工具碎片。其余工具都是在同一時期、同一區(qū)域使用過的石制工具。

  邁入距今約30萬年的中石器時代后,人類的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一次重大飛躍。他們開始將經(jīng)過精細(xì)制作的銳利工具固定在把手和矛桿上,大大增強(qiáng)了捕獵威力。科學(xué)家在肯尼亞南部發(fā)現(xiàn)的一些29.8萬至32萬年前的擲矛就是當(dāng)時的一大創(chuàng)新。有了這樣的工具,就可以殺死各種擅長躲避、或者危險的獵物了?!斑@從根本上改變了這些早期智人與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)、以及與其他人類的互動方式?!?/p>

  用來剝皮、削木頭的刮削器和尖狀器也是在這一時期出現(xiàn)的。到了9萬年前,人們已經(jīng)開始用骨頭制成的帶刺矛頭來捕魚了。

  就像化石一樣,在不同的時間和地點(diǎn),工具都發(fā)生了進(jìn)步,說明不同的人類種群都在發(fā)展工具技術(shù),并且后來可能還相互分享了這些技術(shù)。這些種群中也許還包括其它不屬于我們這一支的人類世系。

  去年,科學(xué)家在印度金奈附近發(fā)現(xiàn)了一系列遠(yuǎn)古工具,其中包括一些精細(xì)的石刃,時間可以追溯到至少25萬年前。這與現(xiàn)代人類出現(xiàn)在非洲的時間如此接近,說明其它人種或許也獨(dú)立發(fā)明出了這些技術(shù),或者是部分現(xiàn)代人類比目前認(rèn)為的時間更早地離開了非洲、然后將這些技術(shù)傳播到了其它地區(qū)。

  10萬至21萬年前:化石顯示智人開始在非洲之外的地區(qū)生存

  許多基因溯源分析結(jié)果都顯示,智人起源于非洲大陸。但智人似乎從很早開始表現(xiàn)出了熱愛四處游蕩的傾向,遠(yuǎn)比科學(xué)家之前猜測的時間早得多。

  在以色列迦密山山坡上一座倒塌的洞穴中發(fā)現(xiàn)的一塊下顎骨說明,現(xiàn)代人類17.7萬至19.4萬年前曾在地中海沿岸生活過。這些下顎骨與牙齒不僅與現(xiàn)代人類極其相似,科學(xué)家還在同一座洞穴里發(fā)現(xiàn)了一些精致的手斧和燧石。

圖為在以色列卡夫扎發(fā)現(xiàn)的一枚頭骨,現(xiàn)存于美國自然歷史博物館。圖為在以色列卡夫扎發(fā)現(xiàn)的一枚頭骨,現(xiàn)存于美國自然歷史博物館。

  在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的其它考古遺跡(如以色列卡夫扎)則要晚一些,可以追溯至10萬至13萬年前,說明人類曾長時間居于此地??茖W(xué)家在卡夫扎發(fā)現(xiàn)人類遺骸時,還找到了一些紅赭石碎塊、以及用赭石染色的工具。他們認(rèn)為,這是人類有意識舉辦的最早的葬禮。

  而在中國南部的石灰?guī)r洞中,人們發(fā)現(xiàn)了更多介于8萬年至12萬年前的證據(jù)。例如,在廣西省智人洞中發(fā)現(xiàn)的一塊帶有兩顆牙齒的下頜骨有著10萬年歷史,它保留了部分遠(yuǎn)古人類的特征,如較為后縮的下巴,但在其它方面卻十分接近現(xiàn)代人類,因此或許可以代表智人。此外,人們還在湖南省道縣的一座山洞中發(fā)現(xiàn)了一系列人類牙齒,與我們的牙齒簡直相差無幾,說明在距今8萬至12萬年前,智人便已經(jīng)在距非洲萬里之遙的地方繁衍生息了。

  人類遷徙的時間甚至可能比這還要早。一些人認(rèn)為,有證據(jù)顯示,人類早在21萬年前就已經(jīng)來到歐洲了。雖然在歐洲發(fā)現(xiàn)的大部分人類遺骸都引發(fā)過學(xué)術(shù)討論,但鮮少能達(dá)到在希臘南部阿匹迪瑪發(fā)現(xiàn)的頭骨碎片那樣的程度。這些頭骨碎片或許已有20萬年歷史,可能是在非洲之外發(fā)現(xiàn)的最古老的現(xiàn)代人類化石。然而,這處考古遺跡掀起了很大爭議。部分學(xué)者認(rèn)為,這些受損嚴(yán)重的人類遺骸與現(xiàn)代人類并不是很相像,倒更像是尼安德特人(就在同一個洞穴中幾英尺之外的地方,人們也找到了尼安德特人的遺骸)。還有人質(zhì)疑在這處遺址開展的年代分析的精確度,因?yàn)檫@些化石在很久之前就脫離了其原本所在的地質(zhì)層。

  雖然在這一時期,非洲之外的地區(qū)生活著多個人類種群,但它們最終都與我們的進(jìn)化歷程無關(guān)?;?qū)W可以揭露哪些人種是我們在很久很久之前的祖先,而哪些的人種后代則逐漸走上了絕路。

  “當(dāng)然,遠(yuǎn)古人類也許曾不止一次走出非洲。”阿吉指出,“問題在于,他們是否都對現(xiàn)代人類的進(jìn)化做出了貢獻(xiàn)?如今我們可以肯定地回答:并沒有?!?/p>

  5萬至6萬年前:基因與氣候重建顯示,人類走出了非洲

圖為阿拉伯半島的數(shù)字渲染圖??茖W(xué)家認(rèn)為,人類大約5.5萬年前從非洲遷徙至此。圖為阿拉伯半島的數(shù)字渲染圖。科學(xué)家認(rèn)為,人類大約5.5萬年前從非洲遷徙至此。

  近年來發(fā)表的多項(xiàng)基因研究顯示,從歐洲人到澳大利亞土著,目前世界上的所有非非洲人的祖先都曾在5萬至6萬年前開始的一次大規(guī)模遷徙中離開了非洲。對當(dāng)時氣候的重建結(jié)果顯示,這段時間內(nèi)有幾個時期的海平線較低,為人類走出非洲、前往阿拉伯半島和中東地區(qū)創(chuàng)造了有利條件。距今約5.5萬年的一段時期便是其中之一。

  “僅僅通過分析現(xiàn)代人的DNA,我們就能推演出一個相當(dāng)準(zhǔn)確的人類進(jìn)化史大綱?!卑⒓赋?,“也許在5萬至6萬年前,一群人類離開了非洲,然后逐漸分散到全球各地,最后散布到了世界上所有宜居地區(qū)?!?/p>

  雖然在此之前,前往中東或中國的非洲人也許與當(dāng)時在世的一些遠(yuǎn)古人族進(jìn)行了通婚,但這些世系最終似乎逐漸淡出了歷史、或是被后來的遷徙活動掩蓋了。

  1.5萬至4萬年前:基因與化石顯示,智人成為了唯一存活下來的人種

  在地球歷史上的大部分時間里,智人都不是唯一的人類。我們一度與其它人種共同生活在這個世界上,并且基因顯示,我們曾頻繁與多個人種通婚,包括一些我們尚未辨明身份的人種。但隨著時間的流逝,這些人種一個接一個地謝幕,最終只剩下智人,成為了全人類的代表。從進(jìn)化的時間尺度來看,有些人種直到“不久前”才剛剛消失。

圖為弗洛里斯人的面部還原圖。這支人種一直存活到距今5萬年前。圖為弗洛里斯人的面部還原圖。這支人種一直存活到距今5萬年前。

  印度尼西亞弗洛里斯島上的化石證據(jù)顯示,當(dāng)?shù)卦钪粋€有趣的早期人種,綽號“小矮人”。弗洛里斯人似乎只存活到了五萬年前,此后他們究竟遭遇了什么,科學(xué)家就不得而知了。他們與如今生活在同一地區(qū)的Rampasasa侏儒人之間似乎沒有任何近親關(guān)系。
?

  此外,從歐亞大陸到葡萄牙,從英國到西伯利亞,這些地區(qū)一度都有尼安德特人的分布。但隨著智人在這些地區(qū)逐漸發(fā)展興盛,尼安德特人開始逐步退居幕后,在大約4萬年前淡出了歷史長河。不過有證據(jù)顯示,少數(shù)頑強(qiáng)的尼安德特人也許一直堅(jiān)持到了2.9萬年前。即使到了今天,仍能找到他們存在過的痕跡,因?yàn)楝F(xiàn)代人類基因組中就含有尼安德特人的DNA。

  我們的另一支近親——丹尼索瓦人則要更加神秘一些。由于他們留下的化石太少,科學(xué)家至今仍不確定他們究竟長什么樣,也不確定他們是否由不止一個人種構(gòu)成。近期在巴布亞新幾內(nèi)亞開展的一項(xiàng)人類基因組研究顯示,生活在該地區(qū)的人類也許一直到1.5萬年前還曾經(jīng)與丹尼索瓦人共同居住、并且通婚過,不過這一觀點(diǎn)尚存爭議。相比之下,丹尼索瓦人留下的基因“遺產(chǎn)”要確鑿得多。目前在世的許多亞洲人都有3%至5%的DNA是從丹尼索瓦人那里遺傳得來的。

  雖然我們的這些“近親”在基因上都對現(xiàn)代人類做出了一點(diǎn)貢獻(xiàn),但他們最終無一避免地走上了“絕路”,智人成為了唯一幸存的人類物種。這些人類物種的滅絕向我們拋出了一個也許永遠(yuǎn)得不到解答的問題——我們究竟為何會成為唯一幸存的人類呢?


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