在今天发表于《自然》杂志上的一篇论文中,德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所的古人类学家泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德及其同事公布了一个距今330万年前的南方古猿阿法种儿童的非凡骨骼。大众科学.com 的编辑主管凯特·王在办公室采访了阿莱姆塞吉德,讨论了这一发现。以下是他们对话的编辑稿。
凯特·王:您是如何开始在埃塞俄比亚这个地区工作的? 泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:这个地区叫做迪基卡,实际上意思是“尖山”或“乳头”。它是一座小山,距离我们发现古人类的地方不远。我于1999年,在1998年于巴黎完成博士学位后,启动了这个项目。这个地点周围有很多著名的[人族]遗址,如哈达尔、戈纳、中阿瓦什等。它基本上属于同一个沉积盆地,所以我对它出土古人类并不感到惊讶。这个地点实际上是在 20 世纪 70 年代与其他地点一起被发现的。但直到 1999 年才有一个探险队来到这里,而我领导了这次探险。
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当我决定去那里时,我并不是希望找到一个幼年人族的部分骨骼——我在古人类学方面有另一套科学问题。我的想法是探索在哈达尔(发现著名露西化石的地点)之前,在古环境、古人类学、地质学和地层学方面发生了什么。1999 年,我带领一小群埃塞俄比亚人去了那里,我们发现了许多动物——大象、猪、犀牛等等。2000 年,我再次带领一小群埃塞俄比亚人去了那里。12 月 10 日,我决定我们要勘察这个山坡。当天下午,和我在一起的第二个人——另一位埃塞俄比亚人,也是文物官员(Tilahun Gebreselassie)——首先看到了从砂岩中伸出的古人类化石。我当时只在几米开外的地方。很明显,它是一个古人类,没有眉脊、没有眶后沟、犬齿很小、下颌骨垂直联合——所有这些特征。所以我开始环顾四周[周围的地面],很快就找到了前额的一部分。但由于我们小组只有四个人,当时不可能进行必要的挖掘工作。我们甚至没有筛查材料。我不得不一路回到亚的斯亚贝巴先去取物资。
当然,还有另一个原因要回到亚的斯。我想确保这个令人难以置信的发现是安全的。所以我把它带到了亚的斯,把它放进了保险箱,然后回到现场,在那里我们又找到了一些头骨。我们没有做太多。我的目标是确保收集到所有暴露在外的部分。只有少数人,进行大规模的挖掘不是一个好主意,因为它会失控。所以我们的想法是确保所有被沙子侵蚀出来的东西,以及所有从骨头和砂岩块上断裂的东西都被收集起来。
凯特·王:为什么花了这么长时间才发表你们的发现?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:当我们发现化石时,面部只部分暴露在外,而身体的其他大部分部位,包括锁骨、肩胛骨、至少 10 块椎骨和肋骨,都被这种坚硬而非常致密的砂岩基质覆盖。清理这些花超过五年时间。而且[这项工作]还没有完成。我们也连续进行了四个野外考察季,每年都在那个地点花费两个月的时间——与更多人一起——来恢复更多的骨骼。结果就是现在发现的最早、最完整的南方古猿阿法种幼年个体。
凯特·王:你们有多少骨骼?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:我想说它比露西更完整。但除此之外,我们还有露西没有保存的面部。所以你可以看着她,她也看着你。我们还有下颌骨——仍然与上颌骨相连——以及一个完整的由砂岩印模制成的大脑内铸模。顶骨的一部分,也就是颅盖的上部,已经消失了,所以你可以在那里看到内铸模。挤压在头骨底部的是我之前描述的所有骨头。所以上半身都在那里,除了手臂,但我们有一块肱骨?
凯特·王:你们是如何将这个标本诊断为阿法南方古猿的?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:一般来说,阿法南方古猿可以被描述为一种双足行走、巨齿[大牙齿]、小脑容量的物种。它处于我们历史的早期部分,如地猿始祖种和后来的智人属之间。所以当你观察这个个体时,有趣的是,在三岁时,诊断阿法南方古猿的关键特征已经确立。例如,如果你看鼻部,它被称为鼻颌斜坡,它是双凸的。这使得它与陶恩儿童[属于另一种南方古猿物种,称为非洲南方古猿]有所区别,后者的这个区域更平坦。当你观察鼻腔的侧缘时,它们像阿法南方古猿一样尖锐。相比之下,在陶恩,这些边缘是钝的。同样,鼻骨不像陶恩那样宽。相反,它们像阿法南方古猿一样狭窄且像猿。下颌骨也看起来像先前在哈达尔发现的阿法南方古猿的下颌骨。
凯特·王:关于这个化石如此壮观的一件事是,你们拥有来自单个个体的如此多的元素。但是,话虽如此,这个化石为阿法南方古猿(已经是一个非常知名的物种)的图景增加了什么?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:实际上有很多。我会强调要点。首先,即使阿法南方古猿因其成年标本而广为人知,我们对幼年个体知之甚少。所以是的,我们正在观察阿法南方古猿,但我们正在观察它还是个孩子时的样子。这是一个新的维度。它不仅增进了我们对阿法南方古猿的理解,也增进了我们对许多其他早期人族物种的理解。(顺便说一句,据我所知,没有比尼安德特人[生活在 250,000 至 25,000 年前]更古老的幼年人族的相关骨骼。)
所以我们现在可以得知三岁时阿法南方古猿的不同骨骼元素的形态。理解这些特征本身就是一个目标,但它也将使你能够将它们与成年元素的相同骨骼部分进行比较,并讲述它们在发育过程中是如何变化的。
但是当你深入细节时,这个个体不仅是最完整的早期幼年人族,而且还包括先前完全未知或知之甚少的骨骼元素。这里的两个例子是肩胛骨和舌骨。肩胛骨的相关性非常大。露西有一块肩胛骨的碎片,但真的不可能分析这块骨头。所以这是已知的第一块也是最早的肩胛骨?而且我们有两个。分析这些骨头将使我们能够解决关于阿法南方古猿运动行为的关键问题。
凯特·王:在 20 世纪 80 年代,关于阿法南方古猿如何移动的争论相当多。你能解释一下这场争论的中心是什么吗?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:毫无疑问,阿法南方古猿是双足行走的。关于它是像我们一样完美地双足行走,还是也会爬树,存在讨论。问题是,我们如何解释上半身的原始特征[例如弯曲的手指和肱骨的某些特征]?一些研究人员认为,这些特征只是原始的保留,与阿法南方古猿的运动无关。[要证明并非如此,需要]证明上半身的原始特征损害了双足行走。但是另一组人认为,如果像阿法南方古猿这样的物种多年来保留了这些特征,那么它们的存在是有原因的,这些原因与该物种的适应有关。
那么你如何回答这些问题呢?在我看来,其中一种方法是找到先前未知的骨骼元素,例如肩胛骨,并表明有越来越多的来自上半身的骨骼元素,有时来自下半身,它们正在向我们表明,也许阿法南方古猿爬树,例如。但是解决这个问题的最佳方法是真正理解每块肌肉的功能,正如我们从骨头中看到和解释的那样。我们发现的一个关于攀爬的线索是,肩关节窝[肩臼]向上定向。?
猿的肩关节窝是向上定向的。在人类中,它更多的是横向定向。也许向上定向的肩关节窝告诉你,这个个体正在将手举过肩膀。灵长类动物在攀爬时会这样做。因此,这可能是支持攀爬假设的一个论点。但是我们需要更多的这些骨头,来看看该特征是否代表该物种,或者至少代表它来自的种群。
凯特·王:根据你们的论文,肩胛骨整体上最像大猩猩的。但是大猩猩不做太多攀爬,是吗?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:这是真的,但是当它们还小时,它们会爬很多。大个子不爬。我不是说阿法南方古猿在这个阶段肯定会爬,但我认为攀爬的想法又出现了。因此必须对其进行测试。
凯特·王:您提到该标本保留了一个完整的天然内铸模,即头骨内部的印模。这揭示了关于阿法南方古猿大脑生长的什么?
泽雷塞奈·阿莱姆塞吉德:这个三岁阿法南方古猿的大脑大小只有 330 立方厘米,与年龄相仿的黑猩猩相同。但是,平均而言,成年阿法南方古猿与成年黑猩猩相比具有更高的颅骨容量,来自哈达尔的 AL-444 标本的颅骨容量为 550 立方厘米。当你将[这个婴儿阿法南方古猿的大脑大小]与成年女性大脑大小进行比较时,它仅形成了成年值的 63% 至 88%。相比之下,这个年龄的黑猩猩将达到其成年大小的 90% 以上。这可能表明阿法南方古猿的大脑形成速度较慢,这是人类的特征。我们认为有一些暗示,但我们不知道。我们不知道的原因是,在三岁时,当在年轻人和成年人之间比较数值时,人类和猿有很多重叠之处。我们的看法是它接近人类的平均水平,但这仍有待未来再次测试。
凯特·王:在现代人类中,头部和躯干是分离的,这有助于耐力跑。你们的论文指出,迪基卡婴儿向上倾斜的肩臼可能表明阿法南方古猿的头部和躯干没有分离。该论文还暗示,内耳的半规管可能包含关于阿法南方古猿运动的进一步线索。这是怎么回事?
ZA:半规管与身体平衡有关,而[这个标本中]的形态类似猿类。我们并不是说因为他们的半规管与猿类相似,所以他们就攀爬。你不能这样论证。我认为功能分析应该从肌肉入手。但我们有这些肩胛骨和看起来原始、可能与攀爬有关的长手指,而且半规管也告诉我们它像猿类。因此,人们很容易认为这里面有某种联系,认为南方古猿阿法种在攀爬。
KW:《自然》杂志上的第二篇论文,关于这项发现的地质和古生物学背景,描述了森林和开阔环境的镶嵌格局。这似乎与一种既在地面上又在树上活动的生物的想法非常吻合。许多早期人科动物都是在比人们过去设想的更加镶嵌或树木繁茂的环境中发现的。
ZA:我认为人科动物生活在镶嵌环境中是一个既定事实。这些信息来自动物群、沉积物、同位素等等,所以这些环境是存在的。最大的问题是,这种环境的哪个部分对他们的生存、对他们的适应至关重要?这是我们需要确定的。例如,最早的人科动物生活在林地、森林环境中。但这并不意味着他们完全不进入相对开阔的环境。我认为他们会在需要的时候冒险进入这些环境。阿肯色大学的彼得·昂加(Peter Ungar)最近的研究是关于后备资源以及人科物种如何在环境好的时候生存的。但是当情况变糟时,他们会依赖另一种食物,这意味着另一种环境?
KW:多年来,关于人科动物为什么会变成双足行走的观点有很多。你对此有什么看法吗?
ZA:我认为我们应该把稀树草原理论放在一边。我认为他们基本上是在生活在树木繁茂、有遮蔽的环境中时变成双足行走的。稀树草原可以解释另外两件事。实际上,我们应该说草地,因为稀树草原是一个更复杂的术语。但相对开阔的环境就在那里可以尝试——无论是后来的人属(智人)非常占优势的时候,还是在更早的时候,最早的人科动物。人科动物在尝试各种各样的环境。但在某个时候,他们会有一些偏好。这很难做到,但只有当我们能够[识别]他们的偏好时,我们才能谈论触发双足行走、触发巨齿症、触发大脑扩张背后的机制。
KW:最后一个问题,关于舌骨。记录在案的另一个化石人科舌骨是来自凯巴拉尼安德特人的舌骨。关于它是否可以揭示尼安德特人语言的任何信息,人们有很多猜测。这块骨头告诉你关于南方古猿阿法种的发声有什么信息?
ZA:由于有节语言和舌骨之间的关系尚未确定,因此任何基于这块骨头对语言进行的推断都没有根据。然而,我们现在知道[基于这块舌骨],早期人科动物——至少南方古猿阿法种——有这些喉气囊,表明其声带类似于黑猩猩。但是,这在语言方面意味着什么呢?必须首先在功能上证明这块骨头实际上与语言有关或无关,才能得出任何结论?