我们人类是非常奇特的灵长类动物。我们直立行走，摇摇晃晃地用两条短腿平衡我们沉重的身体。我们的头部异常肿胀，面部微小，下颌小巧，藏在我们气球状的颅骨下方。也许最引人注目的是，我们以一种完全前所未有的方式处理关于周围世界的信息。据我们所知，我们是唯一能够将周围环境和内在体验分解成抽象符号词汇的生物，我们在头脑中处理这些符号，以产生新的现实版本：我们可以设想可能是什么，以及描述现在是什么。
我们的前辈并非如此非凡。化石记录清楚地表明，在距今七百多万年前，我们古老的祖先是一种类猿、基本上是树栖的生物，它们用四肢承载体重，面部突出，下颌有力，位于非常适度大小的颅骨前方。很可能，它拥有与现代黑猩猩大致相当的认知方式。尽管现代猿类无疑聪明、足智多谋，并且能够识别甚至组合符号，但它们似乎不具备重新排列符号以塑造新现实的能力。因此，从这位祖先进化到我们自己的物种，智人，需要大量的快速进化改造。
七百万年似乎是很长一段时间，但对于这种转变来说，这很快。要理解这种变化有多么迅速，请考虑一下，密切相关的灵长类物种——当然是同一属的物种——通常不会表现出非常不同的身体或认知特征。此外，科学家估计哺乳动物物种的平均寿命约为三百万到四百万年——大约是整个人科动物群体（包括我们和我们已灭绝的类人亲属）存在并变得面目全非的时间的一半。如果进化历史是由祖先物种产生后代物种组成的，正如我们所知的那样，那么在人类谱系中，物种形成或新物种引入的速度必定会急剧加快，以解释观察到的剧烈变化。
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为什么我们家族的进化异常迅速？这种加速是如何发生的？这些是显而易见的问题，但奇怪的是，这些问题并没有引起以化石为导向的人类进化研究者的极大兴趣。几乎可以肯定，答案与我们祖先通过制造石器、衣服、住所、火等来应对挑战的能力有关——这些物体被称为物质文化，因为它们反映了使用它们的人们的生活方式。科学家们长期以来一直认为，自然选择有利于那些最能创新和分享文化知识的早期人类。更有能力的个体生存和繁殖最多，导致整个人科动物的稳步进步。
但是，这种一代又一代的改进速度不足以在七百万年内彻底改变人类谱系。随着我们对过去两百万年气候变化的了解越来越多，一幅新的图景正在出现，其中剧烈的气候波动与物质文化协同作用，加快了我们祖先的进化步伐。工具和其他技术似乎使早期人科动物能够进入新的环境，尽管当条件周期性恶化时，这些辅助手段可能不再能保证生存。结果，许多种群分裂，使得遗传和文化上的新事物比在更大的群体中更快地扎根，从而导致快速进化。其他种群则直接灭绝。最终获胜的物种——我们——它的胜利既要归功于气候变化等偶然事件，也要归功于它的才能。
转向地面
尽管物质文化在产生今天如此非凡的智人现象中发挥了极其重要的作用，但它在我们进化故事中出现得相对较晚。在我们祖先学会使用工具的四百多万年前，他们首先必须放弃在树上的生活，开始尝试地面生活，这对于一个拥有四个抓握肢体的猿类来说绝非易事。这种转变需要猿类已经习惯于保持躯干直立——用手臂悬挂其相当大的体重，同时用腿支撑体重。事实上，已知在一些早期人猿超科动物——猿类和人科动物所属的超科成员——中已经出现了这种姿势。
放弃树栖生活是我们身体结构发生巨大改变的根源，无疑为我们谱系后来的适应奠定了基础，但这并没有加快事件的进化节奏。在人科动物出现后的大约五百万年里，它们的进化与任何成功的灵长类动物群体非常相似：从一开始，人类家族树就枝繁叶茂——这意味着在任何一个时间都有许多物种同时出现，都在测试双足行走提供的新潜力。这种早期的实验显然不是变革性的；在此期间，所有人科动物似乎都是在相同基本主题上的变体，无论是在哪里以及如何生活方面。正如生活分布在树木和更开放栖息地之间的生物所应有的那样，这些古老的人类祖先的大脑和身体尺寸仍然很小，并保留了古老的身体比例，腿短而手臂高度灵活。
进化速度开始急剧加快，只有在我们的人属在大约两百万年前出现之后。然而，至少在我们首次亮相的五十万年前，物质文化就已经以石器的形式诞生，这有力地支持了文化有助于推动我们从稳定的树栖猿类到快速变化的地栖人类的转变。科学家们在非洲发现了可追溯到 260 万年前的原始石器，而动物骨骼上的工具痕迹的证据甚至更早。旧类型的人科动物几乎肯定制造了这些简单的器具，即从拳头大小的石核上敲击下来的小而锋利的石片。
尽管早期工具制造者的身体结构古老，但他们已经远远超越了猿类的认知范围。即使经过强化训练，现代猿类也发现不可能掌握如何用一块石头敲击另一块石头，以早期人科动物使用的有意识的方式剥落石片。这种石片的一个用途是屠宰草食哺乳动物的尸体。这种全新的行为意味着人科动物的饮食迅速扩大，从主要以素食为主转变为更多地依赖动物脂肪和蛋白质——尽管在这个阶段是通过食腐还是主动狩猎尚不清楚。这种更丰富的饮食为后来人属成员中能量消耗巨大的大脑的快速扩张奠定了基础。
生物学家们就哪些化石代表了人属的最早化身展开了激烈的辩论，但他们一致认为，身体比例基本上与我们自己相当的第一批人科动物出现在不到两百万年前。大约在同一时间，人科动物从非洲迁徙到旧世界的许多地方。这些人像我们一样行走，步履稳健，直立行走，生活在远离森林庇护的开阔稀树草原中，几乎可以肯定的是，他们的饮食中富含动物资源。最早的人属大脑仅比早期双足动物的大脑略大，但到一百万年前，人属物种的大脑体积增加了一倍，到 20 万年前，它们的大脑体积几乎又增加了一倍。
冰河时代军备竞赛？
就任何人的标准而言，这种大脑增益的速度都令人惊叹，并且至少在人属内的三个独立谱系中被识别出来——即通往欧洲尼安德特人的谱系、通往东亚晚期直立人的谱系以及通往非洲我们自己的智人的谱系。这些平行的趋势表明，大脑较大为所涉物种带来了生存优势，并且大脑增大是该属的普遍倾向，而不仅仅是智人的直接谱系。或许可以想象，这种趋势暗示着某种军备竞赛，因为投射武器的采用使人类群体成为彼此最危险的捕食者，即使他们在经济上竞争资源。
进化心理学家青睐的传统人科动物大脑快速发育的解释被称为基因-文化协同进化。这个过程涉及自然选择对连续几代个体进行稳定运作，生物和文化领域的创新之间存在强大的正反馈。随着大脑较大的个体在连续几代人中茁壮成长，人口变得更加聪明；反过来，它产生了工具和其他创新，帮助它更成功地适应环境。在这种模型中，物种的单一逐渐转变的谱系中基因和文化之间固有的相互作用几乎迫使人类祖先变得更加聪明和行为复杂，并且会使他们更容易发生更快的进化变化。
但是，稍微思考一下就会发现，其中肯定还有更多因素。这种情景的一个问题是，它假设自然选择的压力——物种正在适应的压力——在很长一段时间内保持不变。但事实上，人属是在冰河时代进化的，当时冰盖周期性地推进到现在的北半球纽约市和英格兰北部，热带地区经历了极度干旱时期。在如此不稳定的环境条件下，不可能存在持续的方向性选择压力。我们对这些气候振荡了解得越多，我们就越意识到我们祖先的古代环境必须多么不稳定。在冰盖和海底泥浆中钻取的岩芯揭示，大约在 140 万年前，较温暖和急剧寒冷条件之间的波动变得越来越明显。结果是，在任何一个地点，居住的人科动物种群都需要频繁地对突然变化的环境条件做出反应。
标准解释的另一个问题与物质记录本身有关。考古发现表明，创新并非显示过去两百万年来技术复杂性稳步提高的模式，而是高度零星地出现。例如，新型工具通常仅在数十万甚至数百万年的间隔内引入，在此期间的改进极少。这个阶段的人科动物似乎通过调整旧工具以适应新用途来应对环境变化，而不是通过发明新型工具。
对渐进式进化概念产生怀疑的是，缺乏证据表明人科动物的认知过程随着时间的推移不断改进。即使大脑更大的人属物种出现，较旧的技术和生活方式仍然存在；较新的做事方式通常是间歇性地出现，而不是随着新物种的引入而出现，而是在现有物种的任期内出现。最值得注意的是，明显现代的符号认知的证据确实非常突然地出现，而且确实非常晚。最早的公开符号物体——两个带有几何雕刻的平滑赭石板——大约在 77,000 年前出现在南非的布隆伯斯洞穴中，明显晚于解剖学上可识别的智人出现（大约在 20 万年前）。由于所涉及的模式高度规则，研究人员确信它们不是随机的，而是编码信息的。这种突然的突破不是一代又一代智力稳步进步的标志。
小种群潜力
显然，那么，我们必须将目光从个体谱系内发生的过程移开，以解释冰河时代人科动物的快速变化。然而，基因-文化协同进化故事中涉及的相同要素——环境压力和物质文化——可能仍然在发挥作用。它们只是以不同于传统描述的方式运作。要理解这些因素如何相互作用以触发进化变化，我们首先必须认识到，如果一个种群要纳入任何实质性的创新，无论是遗传上的还是文化上的，它都必须是小的。庞大而稠密的人口只是有太多的遗传惰性，无法始终如一地朝着任何方向推动。另一方面，小而孤立的人口通常会分化。
今天，人类人口是久坐不动的、庞大的，并且连续分布在地球上所有适宜居住的地区。但在冰河时代，人科动物是流动的狩猎采集者，靠大自然的恩赐为生，稀疏地分布在旧世界各地。气候变化不断冲击着这些微小的当地种群。温度和湿度的波动，甚至海平面和湖泊水位的波动，都严重影响了当地资源的可用性，改变了植被并将动物驱赶到其他地方。在较温和的条件恢复之前，许多地方常常变得对人科动物充满敌意，甚至不适宜居住。
在大约一百万到五十万年前，人科动物拥有一系列技术——从工具制造到烹饪再到住所建造——这将使他们能够比早期物种更有效地利用环境，并超越纯粹的生理限制。这些技术大概会使冰河时代的人科动物能够大大扩展他们所占据的环境。在好时光，技术将使人科动物种群能够扩张并占据原本对他们来说无法进入的边缘地区。但是，当气候条件恶化时，正如它们周期性地发生的那样，文化将被证明是抵御恶劣环境的不完整缓冲。结果，许多种群的规模会缩小并变得支离破碎。
由此产生的小而孤立的群体将为遗传和文化新事物的固定和随后的物种形成提供理想的条件。当条件再次改善时，改变后的种群将再次扩张并与其他种群接触。如果发生了物种形成，则可能会发生竞争和选择性淘汰。如果物种形成不完全或不存在，任何遗传新事物都将融入合并的种群中。无论哪种方式，变化都发生了。在不稳定的冰河时代条件下，这个过程会在快速连续地重复多次，为异常快速的进化奠定基础，最终由物质文化的拥有来推动。当尘埃落定时，我们独自站立，成为认知进步、文化创新和气候变化的意外受益者，这些变化使我们能够在惊人的短时间内消除或超越旧世界各地所有的人科动物竞争对手。我们的竞争优势几乎可以肯定是由我们获得独特的符号思维模式赋予的，这使我们能够以前所未有的方式进行策划和计划。有趣的是，这种发展似乎发生在我们的物种智人的任期内，显然是由文化刺激引发的，很可能是语言的发明，语言是终极的符号活动。
这种关于我们进化的观点，其中我们公认的非凡物种是从一系列与我们祖先特定品质完全无关的快速随机外部事件中出现的，远不如关于世世代代稳步改进的传统观点那样令人振奋。但仔细观察产品会使这一点完全合理：不需要太多内省就能意识到，尽管智人拥有令人印象深刻的品质，但它仍然是一个非常不完善的物种——关于这个主题，已经写了很多书，尤其是在进化心理学家中。
然而，将我们惊人的物种视为进化事故，蕴含着深刻的教训。因为如果我们不是被进化塑造为某种特定的事物——适应我们的环境并为目的量身定制——那么我们就拥有其他物种所不具备的自由意志。我们确实可以对我们的行为方式做出选择。这当然意味着，我们必须为这些选择承担责任。