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

  為(wei) 了弄清智人是如何從(cong) 這些古老的人族(包括現代人類、以及我們(men) 已經滅絕的近親(qin) 物種和祖先)演化而來的,科學家一直在挖掘遠古骨骼和石製工具,開展基因分析,並試圖重現影響人類祖先演化的、變化多端的環境。

  這些證據越來越有力地證明,智人起源於(yu) 非洲,不過起源的時間和地點也許並不唯一。相反,人類祖先似乎是在非洲各個(ge) 宜居地區分群而居,在相對隔絕的環境中經曆了身體(ti) 和文化上的進化,直到非洲的地形環境受氣候影響發生變化,促使他們(men) 相互混合,彼此交換基因、工具和技術,最終形成了現代人類獨特的基因組成。

  “在智人開始出現的那段時期,東(dong) 非地區的條件非常有利,吸引了很多人類從(cong) 非洲各地遷移至此。”美國史密森學會(hui) 人類起源項目主管裏克•波茨指出,“這樣的環境非常適合來自非洲各地的種族進行基因混合。這說明人類基因組就是在非洲形成的。每個(ge) 人都可以算作非洲人,但並非隻來自非洲的某一地區、而是各地混雜的產(chan) 物。”

  每當科學家做出新發現,都會(hui) 向我們(men) 對人類進化史的了解中增添關(guan) 鍵一筆。在智人進化的時間線中,就有許多這樣的重要證據,記錄了我們(men) 的進化過程。

  55萬(wan) 至75萬(wan) 年前:智人的開始

  基因可以比化石更好地幫助我們(men) 了解人類的遷移、行動與(yu) 進化史,以及我們(men) 的祖先或曆史上交配對象的曆史。

  目前發現的最古老的早期人類近親(qin) DNA來自西班牙阿塔波卡地區的胡瑟裂穀。科學家在其中找到了來自28個(ge) 人類的數千枚牙齒與(yu) 碎骨。2016年,科學家十分費勁地從(cong) 這些有著43萬(wan) 年曆史的人類遺骸中梳理出了部分基因組,結果發現,這些人類竟是已知最早的尼安德特人,是我們(men) 最為(wei) 熟悉的人類近親(qin) 之一。科學家用分子鍾估算了最早的尼安德特人基因組與(yu) 現代人類基因組之間的差別需要多久才能積累而成。在此基礎上,研究人員提出,二者的共同祖先大概生活於(yu) 距今55萬(wan) 年至75萬(wan) 年前。

  這當中的誤差幅度足有20萬(wan) 年,說明基因分析並不適用於(yu) 精準的年代測定。“總的來說,利用基因測定年代做不到十分精確。”在普林斯頓大學研究人類基因組進化史的約書(shu) 亞(ya) •阿吉指出,“基因更適合進行定性分析,比如事件發生的順序、以及相對的時間範圍等等。”在遺傳(chuan) 學出現之前,物種開始分化的時間是通過科學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隻能追溯到約30萬(wan) 年前,因此基因研究可以比化石更好地判定人類進化過程中的分化時間點。

圖為對海德堡人的麵部還原結果。海德堡人是現代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人共同祖先的熱門人選。圖為對海德堡人的麵部還原結果。海德堡人是現代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人共同祖先的熱門人選。

  雖然我們(men) 的基因清楚地顯示,現代人類、尼安德特人與(yu) 丹尼索瓦人(一支神秘的人種,在我們(men) 的DNA中留下了大量痕跡,但目前找到的牙齒與(yu) 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(wan) 至70萬(wan) 年前的海德堡人是個(ge) 熱門“人選”。這一人種在非洲的一支似乎最後演化成了智人,而在歐洲的一支最終則演化成了尼安德特人與(yu) 丹尼索瓦人。

  假如能找到年代更久遠的DNA,整件事的來龍去脈就會(hui) 更加清楚,但能不能找到就是個(ge) 未知數了。很不幸,DNA記錄需要在低溫、幹燥、穩定的環境中才能長時間保存,而這種環境在非洲可不常見。非洲發現的遠古人類基因組曆史很少有超過一萬(wan) 年的。

  “智人的進化大約開始於(yu) 80萬(wan) 至30萬(wan) 年前,而我們(men) 在非洲發現的遠古DNA連這個(ge) 時間段的邊都碰不到。”馬克斯•普朗克人類曆史科學研究所的考古科學家埃莉諾•塞利指出。

  30萬(wan) 年前:目前發現的最古老的智人化石

  作為(wei) 遠古人類留下的遺骸,化石主要能幫助我們(men) 了解他們(men) 生前是什麽(me) 模樣。但骨頭或牙齒能提供的信息十分有限,據此做出的解讀也是五花八門。雖然人類遺骸可以保存數十萬(wan) 年之久,但它們(men) 的形態學特征範圍太過廣泛,科學家有時無法準確判定它們(men) 究竟是智人、還是其它人種留下的。

  化石往往現代特征與(yu) 原始特征兼有,並且這些特征並不會(hui) 一致朝現代人類的解剖結構演變。在不同的地點與(yu) 時間點上,部分特征似乎會(hui) 發生變化,說明獨立進行的解剖學演變最終會(hui) 造就長相迥異的人類。

  由於(yu) 人們(men) 在南非和東(dong) 非都發現了大量早期人類留下的證據,因此從(cong) 來沒有科學家提出過,智人最早生活在現今的摩洛哥地區(位於(yu) 非洲西北部)。但在摩洛哥的Jebel Irhoud考古遺跡中,科學家卻發現了一些有著30萬(wan) 年曆史的頭骨、下顎骨、牙齒等化石碎片,成為(wei) 了目前發現的最古老的智人遺骸。

在Jebel Irhoud發現的、已知最早的智人化石的還原圖。在Jebel Irhoud發現的、已知最早的智人化石的還原圖。

  在Jebel Irhoud發現的五名古人類的遺骸呈現出了一些現代人的麵部特征,但也有一些偏向於(yu) 古人類的特征,比如細長的顱骨等等。此處發現的人類遺骸雖然無法證明這裏就是人類的起源地,但可以說明,早在這一時期,人類就已經遍布非洲各地了。

  非常古老的智人化石一般都來自南非的弗洛裏斯巴遺址(距今約26萬(wan) 年)、以及埃塞俄比亞(ya) 奧莫河沿岸的基比什遺址(距今約19.5萬(wan) 年)。

  科學家在埃塞俄比亞(ya) 赫托發現的兩(liang) 個(ge) 16萬(wan) 年前的成年人類頭骨被劃入了“長者智人”一類,因為(wei) 它們(men) 與(yu) 普通智人存在一些細微的形態差別,如個(ge) 頭更大等等。但除此之外,它們(men) 與(yu) 現代人類十分相像,有些科學家甚至提出,它們(men) 也許根本就不是什麽(me) 亞(ya) 種。在坦桑尼亞(ya) 加洛巴發現的一枚頭骨也被判定為(wei) 智人頭骨,擁有12萬(wan) 年曆史,既有許多遠古人類的特征,又有一些更偏向於(yu) 現代人類的特征,如麵容更平緩、眉骨更低等等。

  考慮到這些差異,專(zhuan) 家對“究竟哪些化石遺骸能夠代表現代人類”這一問題一直爭(zheng) 論不休,以致於(yu) 有些人提出,不如將這些化石都視作同一個(ge) 多樣化群組的一部分,從(cong) 而將這個(ge) 問題簡化。

  “距今4萬(wan) 至10萬(wan) 年前的所有化石都擁有各式各樣的遠古與(yu) 現代特征,因此無法判定這些古老的化石中究竟哪些屬於(yu) 我們(men) 這一支、哪些屬於(yu) 演化到最後滅絕了的世係。”塞利指出,“目前最好的模型認為(wei) ,這些化石全都屬於(yu) 早期智人,這也與(yu) 其材料文化體(ti) 現的情況相一致。”

  正如塞利所言,非洲的材料文化在大約30萬(wan) 年前發生了一次大範圍轉變,笨重的手持石製工具逐漸變成了較為(wei) 精細的刀刃和矛頭,即我們(men) 所說的中石器時代工具。

  那麽(me) ,化石究竟是從(cong) 什麽(me) 時候開始完整體(ti) 現出現代人類的所有代表性特征的呢?從(cong) 奧莫河畔基比什遺址發掘的一枚19.5萬(wan) 年前的頭骨看上去十分類似現代人類,而另一枚在尼日利亞(ya) Iwo Eleru洞穴中發現的頭骨擁有許多遠古特征,距今卻僅(jin) 有1.3萬(wan) 年曆史。這種矛盾說明,整個(ge) 進化過程也許並不是線性的,並不是到了某個(ge) 時間點之後、所有人就突然全都變成了現代人類。

  30萬(wan) 年前:文物顯示,工具發生了重大變革

  我們(men) 的祖先早從(cong) 330萬(wan) 年前就開始使用石製工具了。到了175萬(wan) 年前,他們(men) 已經形成了阿舍利文化,開始使用笨重的手斧等切割工具。這些工具隨後流行了近150萬(wan) 年之久。一直到40萬(wan) 年前,在現今的德國地區,人們(men) 才開始通過投擲矛頭抓捕大型獵物,這在當時已經是非常先進的工具了。但擲矛時必須靠近獵物才行,這顯然對使用造成了限製,有時還會(hui) 將人置於(yu) 危險之中。

  隨著我們(men) 的祖先在解剖結構上越來越接近當代人類,他們(men) 的生活方式和創造的工具也在隨之變化。

右側的兩個物體是32萬年至50萬年前的工具碎片。其餘工具都是在同一時期、同一區域使用過的石製工具。右側的兩個物體是32萬年至50萬年前的工具碎片。其餘工具都是在同一時期、同一區域使用過的石製工具。

  邁入距今約30萬(wan) 年的中石器時代後,人類的技術實現了一次重大飛躍。他們(men) 開始將經過精細製作的銳利工具固定在把手和矛杆上,大大增強了捕獵威力。科學家在肯尼亞(ya) 南部發現的一些29.8萬(wan) 至32萬(wan) 年前的擲矛就是當時的一大創新。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。“這從(cong) 根本上改變了這些早期智人與(yu) 當地生態係統、以及與(yu) 其他人類的互動方式。”

  用來剝皮、削木頭的刮削器和尖狀器也是在這一時期出現的。到了9萬(wan) 年前,人們(men) 已經開始用骨頭製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,工具都發生了進步,說明不同的人類種群都在發展工具技術,並且後來可能還相互分享了這些技術。這些種群中也許還包括其它不屬於(yu) 我們(men) 這一支的人類世係。

  去年,科學家在印度金奈附近發現了一係列遠古工具,其中包括一些精細的石刃,時間可以追溯到至少25萬(wan) 年前。這與(yu) 現代人類出現在非洲的時間如此接近,說明其它人種或許也獨立發明出了這些技術,或者是部分現代人類比目前認為(wei) 的時間更早地離開了非洲、然後將這些技術傳(chuan) 播到了其它地區。

  10萬(wan) 至21萬(wan) 年前:化石顯示智人開始在非洲之外的地區生存

  許多基因溯源分析結果都顯示,智人起源於(yu) 非洲大陸。但智人似乎從(cong) 很早開始表現出了熱愛四處遊蕩的傾(qing) 向,遠比科學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現的一塊下顎骨說明,現代人類17.7萬(wan) 至19.4萬(wan) 年前曾在地中海沿岸生活過。這些下顎骨與(yu) 牙齒不僅(jin) 與(yu) 現代人類極其相似,科學家還在同一座洞穴裏發現了一些精致的手斧和燧石。

圖為在以色列卡夫紮發現的一枚頭骨,現存於美國自然曆史博物館。圖為在以色列卡夫紮發現的一枚頭骨,現存於美國自然曆史博物館。

  在該地區發現的其它考古遺跡(如以色列卡夫紮)則要晚一些,可以追溯至10萬(wan) 至13萬(wan) 年前,說明人類曾長時間居於(yu) 此地。科學家在卡夫紮發現人類遺骸時,還找到了一些紅赭石碎塊、以及用赭石染色的工具。他們(men) 認為(wei) ,這是人類有意識舉(ju) 辦的最早的葬禮。

  而在中國南部的石灰岩洞中,人們(men) 發現了更多介於(yu) 8萬(wan) 年至12萬(wan) 年前的證據。例如,在廣西省智人洞中發現的一塊帶有兩(liang) 顆牙齒的下頜骨有著10萬(wan) 年曆史,它保留了部分遠古人類的特征,如較為(wei) 後縮的下巴,但在其它方麵卻十分接近現代人類,因此或許可以代表智人。此外,人們(men) 還在湖南省道縣的一座山洞中發現了一係列人類牙齒,與(yu) 我們(men) 的牙齒簡直相差無幾,說明在距今8萬(wan) 至12萬(wan) 年前,智人便已經在距非洲萬(wan) 裏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。一些人認為(wei) ,有證據顯示,人類早在21萬(wan) 年前就已經來到歐洲了。雖然在歐洲發現的大部分人類遺骸都引發過學術討論,但鮮少能達到在希臘南部阿匹迪瑪發現的頭骨碎片那樣的程度。這些頭骨碎片或許已有20萬(wan) 年曆史,可能是在非洲之外發現的最古老的現代人類化石。然而,這處考古遺跡掀起了很大爭(zheng) 議。部分學者認為(wei) ,這些受損嚴(yan) 重的人類遺骸與(yu) 現代人類並不是很相像,倒更像是尼安德特人(就在同一個(ge) 洞穴中幾英尺之外的地方,人們(men) 也找到了尼安德特人的遺骸)。還有人質疑在這處遺址開展的年代分析的精確度,因為(wei) 這些化石在很久之前就脫離了其原本所在的地質層。

  雖然在這一時期,非洲之外的地區生活著多個(ge) 人類種群,但它們(men) 最終都與(yu) 我們(men) 的進化曆程無關(guan) 。基因學可以揭露哪些人種是我們(men) 在很久很久之前的祖先,而哪些的人種後代則逐漸走上了絕路。

  “當然,遠古人類也許曾不止一次走出非洲。”阿吉指出,“問題在於(yu) ,他們(men) 是否都對現代人類的進化做出了貢獻?如今我們(men) 可以肯定地回答:並沒有。”

  5萬(wan) 至6萬(wan) 年前:基因與(yu) 氣候重建顯示,人類走出了非洲

圖為阿拉伯半島的數字渲染圖。科學家認為,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字渲染圖。科學家認為,人類大約5.5萬年前從非洲遷徙至此。

  近年來發表的多項基因研究顯示,從(cong) 歐洲人到澳大利亞(ya) 土著,目前世界上的所有非非洲人的祖先都曾在5萬(wan) 至6萬(wan) 年前開始的一次大規模遷徙中離開了非洲。對當時氣候的重建結果顯示,這段時間內(nei) 有幾個(ge) 時期的海平線較低,為(wei) 人類走出非洲、前往阿拉伯半島和中東(dong) 地區創造了有利條件。距今約5.5萬(wan) 年的一段時期便是其中之一。

  “僅(jin) 僅(jin) 通過分析現代人的DNA,我們(men) 就能推演出一個(ge) 相當準確的人類進化史大綱。”阿吉指出,“也許在5萬(wan) 至6萬(wan) 年前,一群人類離開了非洲,然後逐漸分散到全球各地,最後散布到了世界上所有宜居地區。”

  雖然在此之前,前往中東(dong) 或中國的非洲人也許與(yu) 當時在世的一些遠古人族進行了通婚,但這些世係最終似乎逐漸淡出了曆史、或是被後來的遷徙活動掩蓋了。

  1.5萬(wan) 至4萬(wan) 年前:基因與(yu) 化石顯示,智人成為(wei) 了唯一存活下來的人種

  在地球曆史上的大部分時間裏,智人都不是唯一的人類。我們(men) 一度與(yu) 其它人種共同生活在這個(ge) 世界上,並且基因顯示,我們(men) 曾頻繁與(yu) 多個(ge) 人種通婚,包括一些我們(men) 尚未辨明身份的人種。但隨著時間的流逝,這些人種一個(ge) 接一個(ge) 地謝幕,最終隻剩下智人,成為(wei) 了全人類的代表。從(cong) 進化的時間尺度來看,有些人種直到“不久前”才剛剛消失。

圖為弗洛裏斯人的麵部還原圖。這支人種一直存活到距今5萬年前。圖為弗洛裏斯人的麵部還原圖。這支人種一直存活到距今5萬年前。

  印度尼西亞(ya) 弗洛裏斯島上的化石證據顯示,當地曾生活著一個(ge) 有趣的早期人種,綽號“小矮人”。弗洛裏斯人似乎隻存活到了五萬(wan) 年前,此後他們(men) 究竟遭遇了什麽(me) ,科學家就不得而知了。他們(men) 與(yu) 如今生活在同一地區的Rampasasa侏儒人之間似乎沒有任何近親(qin) 關(guan) 係。
 

  此外,從(cong) 歐亞(ya) 大陸到葡萄牙,從(cong) 英國到西伯利亞(ya) ,這些地區一度都有尼安德特人的分布。但隨著智人在這些地區逐漸發展興(xing) 盛,尼安德特人開始逐步退居幕後,在大約4萬(wan) 年前淡出了曆史長河。不過有證據顯示,少數頑強的尼安德特人也許一直堅持到了2.9萬(wan) 年前。即使到了今天,仍能找到他們(men) 存在過的痕跡,因為(wei) 現代人類基因組中就含有尼安德特人的DNA。

  我們(men) 的另一支近親(qin) ——丹尼索瓦人則要更加神秘一些。由於(yu) 他們(men) 留下的化石太少,科學家至今仍不確定他們(men) 究竟長什麽(me) 樣,也不確定他們(men) 是否由不止一個(ge) 人種構成。近期在巴布亞(ya) 新幾內(nei) 亞(ya) 開展的一項人類基因組研究顯示,生活在該地區的人類也許一直到1.5萬(wan) 年前還曾經與(yu) 丹尼索瓦人共同居住、並且通婚過,不過這一觀點尚存爭(zheng) 議。相比之下,丹尼索瓦人留下的基因“遺產(chan) ”要確鑿得多。目前在世的許多亞(ya) 洲人都有3%至5%的DNA是從(cong) 丹尼索瓦人那裏遺傳(chuan) 得來的。

  雖然我們(men) 的這些“近親(qin) ”在基因上都對現代人類做出了一點貢獻,但他們(men) 最終無一避免地走上了“絕路”,智人成為(wei) 了唯一幸存的人類物種。這些人類物種的滅絕向我們(men) 拋出了一個(ge) 也許永遠得不到解答的問題——我們(men) 究竟為(wei) 何會(hui) 成為(wei) 唯一幸存的人類呢?


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