科学家揭开人类起源地之谜:人类是怎样起源于非洲的?
2016-05-20 14:12:00   来源:环球网
内容摘要
气候的剧变,让原来繁盛于北美、亚洲北部和欧洲的灵长类近乎完全灭绝,只有在非洲北部和亚洲南部仍然保留有热带丛林的区域,灵长类得以幸存。最早的类人猿化石出现于4500万年前的亚洲,但在经历了“演化滤器”作用之后,亚洲的类人猿走向灭绝,非洲的类人猿却走向了繁盛之路。

人类是怎样出现的?

科学家揭开人类起源地之谜:人类是怎样起源于非洲的?(资料图) 科技世界网


中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的倪喜军介绍,大约3400万年前,地球处于地质历史时期的始新世到渐新世的过渡阶段,全球气候发生了剧变,从而彻底改变了地球生态系统。始新世的2200万年间,地球就像一个大“温室”——热带丛林的标志性植物棕榈树,一度分布到北极圈,多种多样的早期灵长类动物,几乎生活在所有大陆上。

而到了渐新世,地球却变成了“冰屋”——南极的冰盖急剧扩大,海平面急剧下降,森林大面积消失,热带雨林退缩到低纬度地区,干旱开阔的区域急剧扩展,很多物种从此灭绝,一些新物种则由此产生,地球上的动物群和植物群近乎重新洗牌。“当然,这种变化并非一夕完成,而是持续了40万年。”

倪喜军带领研究团队报道了发现于中国西南的距今3400万年的6种灵长类化石新属种,其中包括1种类人猿、1种眼镜猴和4种狐猴一样的灵长类。他们在大数据系统分析的基础上,确定了这些新化石以及发现于缅甸、巴基斯坦、阿曼、埃及等地的相近时期灵长类化石的演化支系,进而分析了灵长类的系统演化对全球气候变化的应对模式。

倪喜军说:“灵长类是对温度非常敏感的动物,我们发现,这种气候的剧变,让原来繁盛于北美、亚洲北部和欧洲的灵长类近乎完全灭绝,只有在非洲北部和亚洲南部仍然保留有热带丛林的区域,灵长类得以幸存。”

不仅如此,保留下来的灵长类动物群经历了显著的再组织过程。倪喜军说:“在非洲,狐猴型的灵长类几乎完全绝灭,类人猿的多样性却急剧增加。在亚洲的情况则相反,狐猴型的灵长类几乎没有受到影响,但是类人猿的种类急剧减少,原有的大体型的类人猿都灭绝了。”

倪喜军和他的团队把这种现象归结为“演化滤器”效应。始新世至渐新世的“演化滤器”,直接导致现生类人猿主要支系的产生,甚至关系到人类的起源,“最早的类人猿化石出现于4500万年前的亚洲,但在经历了‘演化滤器’作用之后,亚洲的类人猿走向灭绝,非洲的类人猿却走向了繁盛之路,并最终演化出猕猴和叶猴等旧大陆猴类、各种猿类以及人类”。

倪喜军分析说,始新世—渐新世“演化滤器”之所以在亚洲和非洲产生了不同的结果,或许是与“演化滤器”的随机“过滤”有关。“若果真如此,对于今天的人类来说,最好的办法也许是尽力避免气候环境发生剧变,让不可控的、随机起作用的‘演化滤器’在人类尚未准备好之前不要起作用。”


非洲起源说:人类来自埃塞俄比亚

科学家揭开人类起源地之谜:人类是怎样起源于非洲的?(资料图) 科技世界网


1997年11月16日,美国加州大学伯克利分校的怀特(Tim White)与同事驱车经过埃塞俄比亚中阿瓦什沙漠地区一个名叫Herto的村子附近时,注意到了一块河马头骨化石。化石周围有一些石器,而化石上留有石器砍过的痕迹,这意味着人类的祖先可能在这一带活动过。

1997年11月27日,怀特和他的埃塞俄比亚同行及一些研究生重返现场,进行集中调查。午饭后没多久,博士生德古斯塔(David DeGusta)发现了一块人类头骨化石碎片。他回忆说:“我在往前走,眼睛盯着地面,看到了一些不同动物的化石碎片。突然,我看到了一个硬币大小的化石碎片,认出它是一块人类头骨化石碎片。”

很快,这个国际研究小组找到了其他的人类头骨化石碎片。这些化石碎片属于两个成年人。

之后,研究小组再次来到现场。这一次,埃塞俄比亚裂谷研究服务局的阿斯福(Berhane Asfaw)首先发现了一个儿童的头骨化石碎片。碎片多达200多片,分布在约400平方英尺的地带。

应该说,研究小组非常幸运。由于受厄尔尼诺现象的影响,暴雨袭击了埃塞俄比亚。暴雨不仅使一些化石暴露在怀特及其同事的眼前,也使Herto的村民带着牲畜离开了村子,从而使这些化石免受牲畜的践踏。

研究小组将头骨化石碎片运到埃塞俄比亚国家博物馆后,开始了艰难的修复和拼装工作。其中,阿斯福花去了整整3年时间,才拼装好他首先发现的儿童头骨化石。最终复原出的头骨化石中,第一个成年人和儿童的头骨化石相当完整。

化石复原以后,研究小组开始了分析工作。氩同位素测定显示,这些头骨化石的生存年代为距今约16万年前至15.4万年前之间。

研究小组称,Herto头骨化石是迄今发现的最早的“智人”(Homo sapiens)的化石。

在人类起源的问题上,有两个概念:人科的起源和智人的起源。从目前的化石材料来看,对于人科的共同祖先约700万年前至500万年前起源于非洲的观点,学术界并无太大争议。对于智人的起源,学术界则存在两种假说。

智人是人类进化的最后一个阶段,晚期智人的形态已经与现代人基本一致。目前很多科学家支持“非洲起源说”,即非洲是现代人的故乡。还有少数科学家则支持“多地区进化说”(在一些中文文献中被称为“多地区起源说”,两者或许有细微差异),认为现代人是在欧亚非各自起源。

分子生物学的进展为“非洲起源说”注入了新的活力。1987年,加州大学伯克利分校的卡恩(Rebecca Cann)和威尔逊(Allan Wilson)等人对全世界100多位妇女身上提取的线粒体DNA进行研究后,提出了著名的“夏娃假说”,即今天地球上所有人的线粒体都是从大约20万年前非洲的同一位妇女传下来的,她的后代在约13万年前走出非洲,来到了欧亚大陆。

此后,越来越多的分子生物学研究结果也都支持“非洲起源说”。2002年3月,美国华盛顿大学的坦普尔顿(Alan Templeton)发表综述文章进一步称,现代人的祖先走出非洲并不只一次,至少在84万年前到42万年前已经有少部分人走出了非洲,而绝大部分人走出非洲的时间是15万年前到8万年前。

但是,“非洲起源说”缺乏至关重要的化石证据,科学家始终未能在非洲找到智人起源的关键阶段,即约30万年前到10万年前之间,较为完整且生存年代明确的智人化石。

新发现的Herto头骨化石则填补了这个空白,与分子生物学的预测结果比较吻合,为“非洲起源说”提供了一个有力的化石证据。

Herto头骨在形态上介于现代人和早期智人之间。他们已经具有了相当多的现代人特征,例如成年人头骨有着大的球形颅骨、扁平的脸等,但也有一些比较原始的特征,例如枕部较为弯曲、眉脊突出等。于是,研究小组将其划分为智人的一个新型亚种,称为“长者智人”(Homo sapiens idaltu,idaltu在当地语言中意为长者)。

此外怀特还说,长者智人的发现说明尼安德特人不可能是人类的祖先。他的理由是,与尼安德特人相比,长者智人的形态更接近现代人,而长者智人出现的年代早于尼安德特人。尼安德特人化石是1856年在德国发现的,生存年代距今约10万年,“多地区进化说”支持者认为尼安德特人是人类祖先之一,而“非洲起源说”支持者认为约在3万年前灭绝的尼安德特人不是人类祖先。

“这是一个真正的革命性的科学发现。”研究小组成员之一、加州大学伯克利分校的退休教授豪厄尔(Clark Howell)说。

在化石出土的地点,除河马骨骼化石以外,研究小组还发现了羚羊等动物的骨骼化石和640多件相当先进的石斧等石器。这些动物骨骼上有屠宰的痕迹。研究小组成员之一、埃塞俄比亚文化遗产研究保护局的贝耶纳(Yonas Beyene)说,这清楚地表明长者智人已经开始品尝河马肉,但无法判断他们是亲自猎杀河马,还是仅仅宰杀已经死亡的河马。

3个长者智人的头骨上均有刀痕,儿童头骨还有明显的光泽。怀特称,儿童头骨可能曾被用作装饰物或器皿,这或许也是有关人类对死亡的情感的第一丝线索。


现代人类祖先可能沿印度洋海岸线走出非洲

科学家揭开人类起源地之谜:人类是怎样起源于非洲的?(资料图) 科技世界网


两个独立的研究小组通过对人类线粒体DNA的研究发现,现代人类的祖先最早可能沿着印度洋海岸线“走出非洲”,进而移居到全世界,而且其迁徙速度远超出人们早先的估计。科学界主流观点认为,现代人类的祖先起源于东非,然后迁徙到世界各地,取代了本来在当地生活的原始人类。

但是我们的祖先“走出非洲”的路线究竟怎样,却还是个未解之谜。传统学说推测,他们可能先移居到中东和中亚地区,然后向亚洲其他地区和欧洲等地迁徙。但是科学家在最新研究中发现,人类祖先迁徙时可能走了更靠南的路线:他们沿印度洋海岸线移动,在到达印度后又向亚洲其他地区和欧洲迁徙。

了解远古人类的迁徙历史,目前主要通过对线粒体DNA的分析。线粒体DNA只随母系遗传,而且不同人类群落的线粒体DNA差异越大,表示他们分离的时间越久。按照这一理论,印度海德拉巴细胞与分子生物中心的拉尔吉·辛格等人,研究了在南亚次大陆以东、靠近印尼苏门答腊岛的安达曼-尼科巴群岛上生活的部落。他们发现,安达曼群岛上生活的两个部落“翁哥”和“大安达曼人”非常古老,其基因可能在距今7万至5万年前就与其他人类部落隔离开了,这也是人类祖先“走出非洲”的大致时间。而尼科巴群岛上的部落,线粒体DNA却与东南亚人近似得多,表明他们是相对很晚的时候才从东南亚地区移居过来。

由英国、意大利、德国和马来西亚科学家组成的第二个研究小组,通过研究马来半岛原住民的线粒体DNA得到了类似结论,他们认为人类祖先是到达印度之后才迁徙到东南亚、澳大利亚等地,而且从印度到澳大利亚的迁徙过程仅历时几千年。

他们发现,马来半岛的原住民从亚洲其他人类群落中分离出来的时间,大概是距今6万年前,也就是人类祖先“走出非洲”之后不久。研究人员在论文中说,人类祖先约在6.6万年前到达印度,6.3万年前到达澳大利亚,其迁徙的速度达到每年4公里,只比近代人在美洲的移民速度稍慢一些。


中国古人类来源于非洲古猿

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中国的历史常被称为“上下五千年”,可这在整个人类演化史中却只是短暂的一瞬。五千年前的中国人又是从何而来的呢?日前,“巫山人”、“蓝田人”、“和县人”的发现者、中科院古脊椎动物与古人类研究所黄万波研究员透露,在三峡地区的最新考古挖掘出的石器和动物化石证明中国古人类应当源于200万年前的非洲古猿,而这一新的学说将有望推翻中国人起源于13万年前非洲古人类的“夏娃”学说。


早晨2小时模拟人类进化史

说起人类的进化历史,无疑是漫长而枯燥的。“虽然从猿进化到人有几百万年的历史,但是现在我们在早晨起床后的2小时就能模拟出人类发展的几个阶段。”资深的古人类学家黄万波首先用了一个最简单的比喻来解释人类的进化史。

人在早上起床前,相当于700万-500万年前还处于前人阶段的古猿;起床后的第一件事就是下床走路,这“关键性”的一步就迈入了500万-300万年前开始直立行走的南方古猿阶段;然后开始用餐具吃早饭,这就揭开了300万-200万年前直立人使用工具的序幕;等到出门上班与同事交流,200万年以后拥有自我意识的现代人就诞生了。


200万年前中国人从非洲走来

从1985年在巫山龙骨坡发掘到一段距今约204万年的“巫山人”下颌骨牙齿化石至今,黄万波已经在三峡地区进行考古工作20多年。但有专家对龙骨坡遗址出土的人类化石提出了质疑,到底“巫山人”是猿还是人?

2005年10月,由黄万波带领的考古队在巫山庙宇镇龙骨坡古人类遗址现场的考古清理中,发现了距今200多万年前的古老石器。同时,还发现了与其时代相同的剑齿虎、山原貘和现代大熊猫的祖先小种大熊猫等116种哺乳动物的化石,这也是我国古人类化石点中发现动物化石最多的地点。

黄万波介绍,在非洲这个“人类起源的圣地”,目前几乎能找到人类从最初的古猿演化到现代人的系统完整的化石证据。而在中国的长江流域大三峡地区,则只发现了200多万年前的巫山人、湖北建始人、170多万年前的元谋人、115万年前的蓝田人、35万年前的南京人、30万年前的和县人、十几万年前的长阳智人等古人类遗迹。时间跨度从200万年到1万多年的化石证据都没有间断,如果算上巴文化就可以延续到现在。


演化新说推翻“夏娃”起源理论

黄万波介绍说,人类的起源有两个概念,即人类的起源和现代人的起源。

前者是指从猿到人的起源,目前的出土化石证据证明最早的人类起源是在非洲。而对于现代人的起源却是20世纪80年代末将DNA分析的分子生物学方法引入考古学后得出的“夏娃”学说,即现代人的共同祖先是非洲的“夏娃”,13万年前走出非洲的人种扩散到世界各地。他们的后裔在3万-5万年前来到中国,所到之处,将原有的人群全部取缔。这一学说至今仍在欧洲被广泛接受。

黄万波透露,虽然在很多地点都发现了化石材料,但至今在大三峡演化的后期都没有“夏娃”进入的痕迹。如果在3万-5万年左右“夏娃”进入取代当地人,应该留下基本的化石和文化意识痕迹。“在非洲有一种手斧从150万年到几万年都有,而且越来越规范化。如果3万-5万年左右有来自非洲的‘夏娃’迁入,应该留下文化,但从很多地点发掘都没有发现,相反出土的更多的却是大三峡人类200万年来连续演化而一脉相承的文化系统痕迹。”

而在此次考察中还发现了一些比较破碎的古人类头骨的顶骨、枕骨等部分材料,虽然初步断定其年代只有几万年,但对研究现代人的起源有较大的科学意义。(如需转载,请注明来源自科技世界网)


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