漲知識|智人起源於非洲?一張時間表透析人類怎樣進化而來
2021年02月08日16:59

原標題:漲知識|智人起源於非洲?一張時間表透析人類怎樣進化而來

科技日報記者 馮衛東

創造現代人類的漫長的進化曆程始於一步,或者更準確地說,就是能夠兩條腿走路。我們最早的祖先之一乍得沙赫人從大約600萬年前的類猿運動開始緩慢過渡,但是智人出現的時間距今不會超過500萬年。在這段漫長的過渡期,一大批不同人類生活、進化、消亡,他們混居在一起,有時甚至還雜交。隨著時間的流逝,他們的身體、大腦和思維能力也發生了變化,這可從工具和技術的發展中略窺一斑。

為了瞭解智人最終是如何從這些更古老的人類譜系進化而來的,科學家們正在挖掘古代的骨頭和石器,測序我們的基因,並重建有助於塑造人類祖先世界並導引其進化的不斷變化的環境。

這些證據越來越多地表明,智人起源於非洲,儘管不一定起源於單個時間和單個地點。相反,似乎有各種各樣的人類祖先生活在非洲各地的宜居地區,在身體和文化上相對獨立地發展著,直到氣候驅動的非洲景觀的變化促使他們斷斷續續地混合和交換著從基因到工具技術的所有事物。最終,這一過程造就了現代人類獨特的基因構成。

美國史密森學會人類起源計劃主任里克·波茨表示:“東非是一個熱點,有利於智人出現期間在整個非洲的遷徙。”“這裏似乎是混合來自整個非洲大陸的遷移人群基因的理想場所。這意味著人類基因組出現在非洲。我們每個人都是非洲人,但又不確定來自非洲某個地方。”

新發現總是在我們人類進化旅程的圖表中添加關鍵的航路點。美國《史密森尼》網站近日梳理出一張智人進化的時間表,為我們瞭解人類究竟是怎樣進化而來的提供了一些最好的證據。

55萬至75萬年前

智人血統的開端

海德堡人的面部修復圖,海德堡人是現代人、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先的有力競爭者基因,而不是化石,可以幫助我們繪製早期人類以及後代的遷移、運動和進化圖。

早期人類親戚中最古老的DNA來自“骨頭坑”(西瑪德洛斯赫索斯洞穴)。在西班牙阿塔普爾卡山脈的這個洞穴底部,科學家們發現了28個不同個體的數千個牙齒和骨頭。2016年,科學家們不遺餘力地從這些43萬年前的遺存中梳理出了部分基因組,揭示出“骨頭坑”中的人類屬於已知的最古老的尼安德特人——我們最熟悉的近親人種之一。科學家使用分子鐘來估計最古老的尼安德特人基因組與現代人基因組之間的差異積累所花費的時間。研究人員認為,這個共同的祖先生活在55萬到75萬年前之間。

正如20萬年的誤差幅度所表明的那樣,精確定年並不是基因分析的優勢。美國普林斯頓大學研究人類基因組進化的約書亞·阿基說:“總的來說,用基因組學估計年齡是不準確的。” “基因組學確實善於告訴我們有關事件順序和相對時間範圍的定性信息。” 在基因組學之前,這些時間範圍是由科學家發現的各種譜系中最古老的化石估計的。就智人而言,已知的遺存僅可追溯到大約30萬年前,因此基因組學研究已比單純的化石研究更準確地將時間範圍定格在人類進化時間軸上。

儘管我們的基因清楚地表明,現代人、尼安德特人和丹尼索瓦人(一個神秘的智人物種)在我們的DNA中留下了大量痕跡,但到目前為止,只有少量的牙齒和骨頭遺存顯示他們共享一個共同的祖先,但尚不清楚他是誰。存在於20萬到70萬年前的海德堡人是一個大家普遍認為的候選者。似乎該物種的非洲家譜通向智人,而歐洲分支通向尼安德特人和丹尼索瓦人。

更古老的DNA或有助於提供更清晰的圖景,但這種發現拚的是運氣。不幸的是,最適合長期保存的寒冷、乾燥和穩定的條件在非洲並不常見,並且已被測序的古代非洲人類的基因組很少有早於1萬年的。

德國馬克斯·普朗克人類歷史學研究所的考古學家埃莉諾·塞里說:“我們目前沒有來自非洲的接近人類進化時間框架的古人類DNA,這一進化過程可能很大程度上發生在80萬至30萬年前。”

30萬年前

發現最古老的智人化石

對耶貝伊爾胡德發現的已知最早智人化石進行復合重建的視圖
對耶貝伊爾胡德發現的已知最早智人化石進行復合重建的視圖

作為現實中古代人的物理遺存,化石告訴我們有關他們生活的大部分信息。但是骨頭或牙齒仍然需要進行大量的破譯。儘管人類遺骸可以在數十萬年後留存下來,但科學家們並不總能理解他們所看到的廣泛形態特徵,以將這些遺存歸類為智人還是人類近親的不同物種。

化石通常被認為是現代與原始特徵的混合體,而這些特徵並不會統一向現代人類進化。相反,某些特徵似乎在不同的地方和時間發生了變化,這表明不同的進化簇將產生看上去完全不同的人。

沒有科學家認為智人最早生活在現在的摩洛哥,因為在南非和東非都發現了我們物種的許多早期證據。但是,在耶貝伊爾胡德發現的30萬年前的頭骨、頜骨、牙齒和其他化石的碎片,仍然屬於已發現的最古老的智人。耶貝伊爾胡德遺址也是高級石器的發現地。

耶貝伊爾胡德發現的5個人的遺骸,展現出看上去極具現代感的面孔特徵,並與其他特徵混合在一起,例如讓人聯想到更古老人類的細長的腦殼。這些遺骸在西北非洲的存在並不是人類起源地的證據,而是人類在整個非洲早期分佈之廣的證據。

通常被歸類為智人的其他非常古老的化石來自南非的弗洛里斯巴德(約26萬年前)和埃塞俄比亞奧莫河沿岸的基比什組(約19.5萬年)。

在埃塞俄比亞赫托發現的兩個成年人和一個孩子的16萬年的頭骨,因為形態上的微小差異被歸類為智人亞種。但是他們在其他方面與現代人非常相似,以至於有人認為他們根本不是亞種。在坦桑尼亞的恩加洛巴發現的頭骨,也被認為是智人,代表了一個擁有12萬年歷史的人種,其兼具古老的特徵和更現代的特徵,例如較小的面部特徵和縮小的額頭。

鑒於這些差異,究竟哪種化石遺骸代表現代人類的爭論在專家間非常普遍。以至於有些專家試圖通過將他們都視為早期智人來簡化表徵。

“事實是,大約4萬至10萬年前的所有化石都包含所謂的古代特徵和現代特徵的不同組合。因此,無法選擇哪個更古老的化石是人類世系的成員。”塞里說,“目前最好的模式是將他們都稱為早期智人,正如他們的物質文化所表明的那樣。”

正如塞里所提到的,非洲物質文化顯示出大約30萬年前從笨拙的手持式石器工具向更精緻的刀片和投石器的廣泛轉變。

那麼,什麼時候化石才最終首次展現出具有所有代表性特徵的完全現代的人類呢?這不是一個簡單的答案。來自埃塞俄比亞奧莫河沿岸的基比什組的一隻頭骨(僅存其中的一部分)看起來很像是19.5萬年歷史的現代人類,而另一個發現於尼日利亞的伊沃埃萊魯洞穴中的頭骨看起來很古老,但也只有1.3萬年的歷史。這些差異說明該過程不是線性的,在到達某個單一點後的所有人都是現代人類。

30萬年前

工具技術發生革命性飛躍

智人生活在非洲以外
在以色列卡夫澤發現的頭骨,現藏於美國自然歷史博物館
在以色列卡夫澤發現的頭骨,現藏於美國自然歷史博物館

許多基因分析可以追溯到非洲,這清楚地表明,智人起源於非洲。但是,似乎我們有一種比科學家先前懷疑的時代早得多的趨勢。

在以色列卡梅爾山山坡上一個坍塌的洞穴中發現的一個顎骨,揭示了現代人在大約17.7萬至19.4萬年前就居住在地中海沿岸。米斯利亞洞穴的頜骨和牙齒不僅與現代人的牙齒明確相似,而且還發現他們擁有複雜的斧頭和火石工具。

包括在以色列卡夫澤在內的該區域還有其他人類遺存發現。它們的發生範圍在10萬到13萬年前,這表明該地區人類的長期存在。在卡夫澤,人們在一個被認為是最古老的人類埋葬點發現了紅色赭石及沾有赭石的工具的碎片遺存。

在中國南部的石灰岩洞穴系統中,更多的證據出現在8萬到12萬年前。來自廣西崇左木欖山智人洞的擁有10萬年歷史的顎骨,有一對牙齒,保留了一些如不太突出的下巴等更古老的特徵,但他看起來卻很現代,以至於可以代表智人。湖南道縣福岩洞出土了令人驚訝的47枚古人牙齒,與我們的牙齒幾乎沒有區別,這表明智人群體在距今8萬到12萬年前就已生活在遠離非洲的地方。

甚至可能有更早的遷移。有些人認為,有證據表明人類早在21萬年前就已到達歐洲。希臘南部阿皮迪瑪洞穴的頭骨碎片遺存可能已有20萬多年的歷史,代表了在非洲以外發現的最早的現代人類化石。然而,該遺存也充滿爭議,一些學者認為,保存得並不好的遺存看起來不像我們自己物種的遺存,而更像尼安德特人,而在同一山洞幾米之外也發現了尼安德特人的遺存。其他人則質疑在該地點進行的測年分析的準確性,因為化石早已從其沉積所在的地質層中掉落了。

儘管在那個時期,各種各樣的人類生活在非洲以外,但最終,他們並不是我們自己的進化史的一部分。遺傳學研究可以揭示哪些人是我們的遠古祖先,哪些人的後代卻最終消亡在漫漫的歷史長河中。

“當然,可能會有多個非洲以外的擴散地區,” 阿基說。“問題是他們是否為當今的人類貢獻了血統,現在我們可以肯定地說,他們沒有。”

5萬至6萬年前

基因和氣候重建顯示出非洲的遷徙

阿拉伯半島衛星視圖的數字化渲染,據信人類在大約5.5萬年前從非洲移民到這裏
阿拉伯半島衛星視圖的數字化渲染,據信人類在大約5.5萬年前從非洲移民到這裏

近年來發表的大量遺傳學研究表明,從歐洲人到澳州原住民,所有現在的非非洲人都可以追溯到人類的大部分祖先,這些人類是大約5萬至6萬年前離開非洲的具有里程碑意義的大遷徙的一部分。氣候的重建表明,較低的海平面為人類離開非洲到阿拉伯半島和中東創造了幾個有利的時期,其中一個就是大約5.5萬年前。

“僅通過查看當今人類個體的DNA,我們就可以推斷出人類歷史的相當不錯的一個輪廓,” 阿基說,“有一群人大約在5萬至6萬年前離開非洲,然後環遊世界,最終到達了世界上所有宜居的地方。”

儘管去往中東或中國的早期非洲移民可能與當時一些較古老的原始人交配,但他們的血統似乎已經消失或被後來的移民所淹沒。

1.5萬年至4萬年前

智人成為唯一倖存的人類物種

弗洛雷斯人(綽號“霍比特人”)的面部重建圖,這是一個矮小的人類物種,大約生活到5萬年前

在我們這個星球上的大部分歷史中,智人並不是唯一的人類。各種原始人類相互共存,我們的基因清楚地表明他們還經常雜交,包括一些我們尚未確定的人類物種。但是他們在進化之路上一一掉隊,僅留下了我們自己的物種來代表全人類。在進化的時間尺度上,其中一些物種只是在最近才消亡。

在印尼的弗洛雷斯島上,化石證明了一種奇特而矮小的早期人類物種,綽號為“霍比特人”。弗洛雷斯人似乎一直生活到大約5萬年前,但是他們是如何消失的卻仍然是一個謎。他們似乎與生活在當今同一地區的蘭巴薩莎侏儒族等現代人類沒有任何關係。

尼安德特人曾經從葡萄牙和不列顛群島延伸到西伯利亞,橫跨歐亞大陸。大約在4萬年前,隨著智人在這些地區的普及,尼安德特人逐漸消退,人類歷史也就此改變。不過,也有證據表明,一些頑固分子可能在諸如直布羅陀之類的飛地上堅持下來,直到大約2.9萬年前。直到今天,他們的痕跡仍然存在,因為現代人類的基因組中攜帶著尼安德特人的DNA。

我們更神秘的近親丹尼索瓦人留下的化石很少,以至於科學家無法確切知道他們的長相,或確定他們是否可能是一個以上的物種。最近在巴布亞新幾內亞進行的人類基因組研究表明,人類可能早在1.5萬年前就已和丹尼索瓦人一起生活和雜交。儘管這種說法存在爭議,但他們的基因遺產確定無疑,許多現代亞洲人可能從丹尼索瓦人那裡繼承了其DNA的3%—5%。

儘管部分遺傳學上的祖先為現在的人類做出了貢獻,但我們所有的這些近親最終都滅絕了,使智人成為唯一的人類物種。他們的滅絕為我們的進化故事增加了一個有趣的,也許是無法回答的問題——為什麼我們是唯一一個能夠生存的人類?

來源:科技日報 文中圖片來自美國史密森學會《史密森尼》雜誌網站

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