南非惊人骨骼揭示人类进化模糊时期的新物种

发现者认为这些近两百万年前的化石可能是我们的祖先,但其他科学家对此不太确定

在南非工作的科学家们公布了一种对科学界来说是新的人类物种的化石,他们说这可能是我们人类属(Homo)的直接祖先。这些发现是在马拉帕洞穴中发现的,该洞穴距离斯特克方丹、斯瓦特克朗斯和克罗姆德拉伊遗址仅15公里,这些遗址已经出土了许多重要的人类化石。这些发现包括两个近195万年前的不完整骨骼。研究人员给它们命名为南方古猿源泉种Australopithecus sediba)。

这对可能是一对母子的成年女性和幼年男性,似乎是从洞穴顶部的孔洞掉入洞穴的,也许是在试图进入内部的水池时。骨骼的保存状况非常出色,尤其是男性,因此这一发现被比作来自埃塞俄比亚的著名的露西化石和来自肯尼亚的图尔卡纳男孩。但是,在遗骸中明显存在的原始和先进特征的惊人混合引发了关于新物种在族谱中的位置的辩论,并提出了关于人属Homo)出现的重要问题。

自1856年德国采石工人发现第一块被认为是早期人类的化石(它是尼安德特人)以来,对人类起源的研究已经取得了长足的进步。研究人员已经将我们的根源追溯到大约七百万年前,接近人类谱系与我们最近的近亲黑猩猩的谱系分化的时间点;他们已经发现了包括露西及其同类在内的南方古猿的广泛遗骸,这些生物是猿和我们之间的过渡;他们还出土了相当多的物种化石,记录了人属Homo)的进化。考虑到我们的表亲黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩几乎不存在的化石踪迹,人类的化石记录非常惊人。


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然而,研究人员对我们如何成为现在的样子存在重大知识空白。其中一个盲点是人属Homo)的起源。大多数专家都认为,人属Homo)是从一种南方古猿(Australopithecus)进化而来的,无论是南方古猿阿法种A. afarensis,露西的物种)还是非洲南方古猿A. africanus)。然而,由于已知最古老的人属(Homo)遗骸如此稀少和零碎,因此很难将其中一种南方古猿物种与人属(Homo)联系起来。

科学家们最好的猜测是,生活在大约230万年前至150万年前的能人Homo habilis)标志着人属Homo)的首次亮相,随后产生了直立人(H. erectus),直立人是第一个从非洲向全球扩散的人类祖先(人类谱系成员),并且被认为是后来人类物种(包括智人H. sapiens))的起源。但是,能人H. habilis)是一个相对不太了解的物种,因为已知的标本很少保存头骨以下的骨骼。实际上,一些研究人员想知道分配给能人H. habilis)的一些化石实际上是否属于其他物种。“能人H. habilis)长期以来一直处于不稳固的地位,” 温纳格林人类学研究基金会主席、古人类学家莱斯利·艾洛观察到。

南方古猿源泉种A. sediba)就属于这种混乱的情况。在描述化石遗骸的论文中,该论文将与另一篇详细介绍发现的发现的地质背景和年代的论文一起在4月9日发行的《科学》杂志上发表。约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学的李·伯杰及其同事认为,非洲南方古猿A. africanus)产生了南方古猿源泉种A. sediba),而南方古猿源泉种A. sediba)又产生了人属Homo)。有趣的是,该团队暗示南方古猿源泉种A. sediba)可能甚至与直立人H. erectus)的亲缘关系比能人H. habilis)更近,因此有可能将能人H. habilis)贬为族谱的旁支,而不是通向我们的线的令人垂涎的位置。

伯杰及其合作者基于南方古猿源泉种A. sediba)独特的原始和衍生特征的混合得出结论。诸如其小脑、小身体和非常长的手臂等特征将该生物与南方古猿联系起来,尤其是与非洲南方古猿A. africanus)联系起来,南方古猿源泉种A. sediba)在面部和牙齿的细节上都与非洲南方古猿A. africanus)相似。然而,新物种也表现出一些仅在人属Homo)中看到的特征,包括其较平坦的面部、强壮的骨盆和长而有力的腿。根据该团队的说法,尤其是在头骨和骨盆的细节中,与直立人H. erectus)的相似之处显而易见。

未参与这项新工作的古生物学家同意,这两个南非骨骼代表了一项重大发现。但是,对于这种新的人类祖先在族谱中的位置,他们存在很大分歧。“这真是一个令人难以置信的发现,”肯尼亚国家博物馆的梅芙·利基评论道,她最近前往南非并查看了南方古猿源泉种A. sediba)的遗骸。“考虑到化石的数量和质量,我发现很难相信我们所看到的。但是,我不认为它们是人属(Homo)的祖先或与人属(Homo)有任何关系。”她说,“这些化石反而加强了我的观点,即南非的南方古猿经历了一次单独的辐射,除了它们有一个共同的祖先外,与被称为南方古猿Australopithecus)的东非物种几乎没有关系。”在2001年,利基及其同事宣布他们发现了一种他们称之为肯尼亚平脸人Kenyanthropus platyops的人类祖先,并认为这可能是人属Homo)的另一个可能的祖先。

石溪大学的威廉·荣格斯同意发现团队对新骨骼的解释,即它是一种可能起源于非洲南方古猿A. africanus)的新南方古猿Australopithecus)物种。但他对与人属Homo)的关系提出异议。“南方古猿源泉种A. sediba)和早期人属Homo)之间的拟议联系充其量是牵强的,”他断言,并指出这两个群体之间所谓的颅后相似之处并不十分令人信服。

亚利桑那州立大学人类起源研究所所长威廉·金贝尔有不同的看法。考虑到面部和骨盆的先进特征,新的化石“可能属于人属Homo)”。但是,它们并没有阐明其起源。金贝尔指出,他在埃塞俄比亚哈达尔工作的一个遗址出土了一个人属Homo)标本,该标本大约有230万年的历史,比南方古猿源泉种A. sediba)化石早了数十万年。就他们而言,伯杰及其合著者认为,马拉帕化石既不是南方古猿源泉种A. sediba)的第一个也不是最后一个实例,它们可能是一个起源较早的物种的后期幸存种群。“这是一个需要进一步发现来澄清的建议,” 金贝尔反驳道。

金贝尔并不是唯一一个认为新化石应该属于人属Homo)而不是南方古猿Australopithecus)的古人类学家。纽约大学的苏珊·安东观察到,特别是牙齿的特征与我们的人属(Homo)一致。但是,鉴于早期人属Homo)的遗骸稀少,很难确定骨骼与已知的人属Homo)物种的确切关系。“在许多情况下,我们根本不知道某些类群中某些元素是什么样的,”她说。缺乏任何能人H. habilis)的髋骨来与南方古猿源泉种A. sediba)进行比较就是一个例子。安东怀疑南方古猿源泉种A. sediba)可能是人属Homo)的一个死胡同分支,而不是诸如直立人H. erectus)等后来物种的祖先。

关于如何对马拉帕化石进行分类的意见分歧可能在意料之中,因为古生物学家越接近南方古猿Australopithecus)和人属Homo)之间的过渡,就越难确定标本属于分界线的哪一侧。无论如何,这些化石都照亮了人类进化中非常神秘的一章。“它们将成为一个非凡的窗口,一个形态学的时间机器,可以了解180万至200万年前之间发生的进化过程和进化压力,”伯杰在4月7日的新闻电话会议上说。

例如,南方古猿源泉种A. sediba)中明显的原始和衍生特征的组合表明,在这个人类进化阶段,身体的不同部位在不同的时间发生变化——腿先于手臂发生变化;骨盆先于大脑发生变化。

南方古猿源泉种A. sediba)确实为与人属Homo)和南方古猿Australopithecus)相关的特征的共同表达提供了有趣的见解,”莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的弗雷德·斯普尔评论道。他观察到,尽管它具有类似南方古猿Australopithecus)的大脑大小和臼齿形状,但它的颅骨形状和臼齿大小使人想起人属Homo)。南方古猿源泉种A. sediba)的这些特征表明,“大脑大小和颅骨的某些特征不一定相关,臼齿大小和形态也不一定相关。”

南方古猿源泉种A. sediba)在头骨和全身都表现出新旧特征的混合,这向荣格斯强调,在南方古猿中看到的原始特征不仅仅是来自生活在树上的祖先的进化包袱,正如一些科学家所认为的那样。相反,他说,这些特征是南方古猿成功的最主要因素,因此它们持续了数百万年。“随着人属Homo)的出现,[这些特征的]最终丧失需要解释。”在他看来,选择增强我们长距离奔跑能力的特征可以解释这种转变。

马拉帕骨骼似乎不太可能独自解决人属Homo)的起源问题。但是,对它们应如何分类(南方古猿Australopithecus)还是人属Homo),旁支还是主线)的澄清可能并不遥远:伯杰在新闻电话会议上告诉记者,自从向《科学》杂志提交他的初步发现以来,他已经在洞穴中发现了至少两个更多的人类祖先骨骼。他目前正在挖掘这些骨骼,并组建了一个由大约60名专家组成的团队,以详细分析该遗址的所有材料。他们的待办事项清单包括确定化石是否可能包含适合测序的蛋白质或DNA,重建人类祖先生活的环境,以及研究这个古代亲戚的衰老过程和疾病过程。这些努力无疑将揭示这个人类大家庭最新成员的极其详细的画像。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大众科学 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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