其他工具使用者

对非人类灵长类动物遗留的石器的挖掘,揭示了技术创新的起源

野生缅甸长尾猕猴在泰国的海滩上用石器打开贝类。

马克·麦克文 自然图片库

潮水正在快速上涨,但猴子们似乎并不在意。它们在岸边较高的岩石和红树林上争吵和懒洋洋地躺着,安静地啃着牡蛎或享受着温柔的梳理。年轻的猴子们则把从树枝跳入温暖清澈的海水中当作游戏。像泰国这个乡村沿海地区的每个人一样,它们的生活也与每日的潮汐节律息息相关。

然而,我却非常担心 incoming water (涨潮)。那是2013年12月一个温暖的日子,我蹲在海滩上一个整齐的正方形洞穴旁边,尽可能地向下伸手,再挖出一铲潮湿的沙子。这个洞每边只有半米,但自从昨晚涨潮退去后,我花了几个小时才挖成。不小心移动就会使整个洞穴坍塌,这意味着不能着急。

这是一个考古挖掘现场,看起来很像你想象的那样,到处散落着水桶、筛子、绳子、水平仪、收集袋和卷尺。然而,吸引我来到兰索恩国家公园皮亚克南亚伊小岛的古代物体,并非典型的考古发现。我不是在寻找硬币、陶器、古老 settlement (聚落) 的遗迹或失落已久的人类文化。相反,我追求的是沙滩上充分展示的猴子文化的昔日踪迹。


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我至少是巡回的灵长类动物考古学家:我使用传统的考古方法来了解各种灵长类动物物种的过去行为。老实说,当我使用这个短语时,我脑海中浮现的形象是1968年原版电影《人猿星球》中的黑猩猩科尼利厄斯博士,他极具争议地出土了人类并非总是沉默的野兽的证据。他因其发现而被指控为异端,尽管电影中没有讨论,但我强烈怀疑他也失去了资金。科尼利厄斯引起了我的共鸣,因为我和我的同事最近一直在建立一个新的科学领域,直接反映了他的工作。150多年来,“考古学”一词一直被用来描述严格意义上人类过去的物质遗骸的科学研究。在那段时间里,涌现出了许多专注于特定时间、地点或方法的子领域,但它们都有一个中心主题:理解人类。非人类动物是考古研究的一部分,但仅作为食物、交通工具、宠物或寄生虫。它们围绕着我们的世界运转。

当然,这种关注已经产生了非凡的成就。例如,在2015年,石溪大学的索尼娅·哈曼德和她的团队在肯尼亚的洛梅克维遗址发现了远古祖先遗留的石器,将已知的人类行为记录追溯到三百万年前。(顺便说一句,这些物体是由石头制成的并非巧合。在数百万年的记录中,石器一直是唯一幸存下来的文化 artifacts (人工制品),以指导我们对起源的解释——由更易腐烂的材料制成的物体早已消失在时间的长河中。)

通过将聚光灯投向我们最近的进化亲属——猴子和猿类——灵长类动物考古学的目标是构建一个更丰富的框架,以理解人类技术发展的漫长历史。人类和我们的直系祖先当然也是灵长类动物,阐明我们自己的进化历程仍然是这项研究的中心目标。将人类技术令人惊讶的复杂崛起置于更广泛的生物学背景中,将使我们更好地把握那些源于我们共同灵长类动物遗产的特征,以及那些真正属于我们人类独有的特征。

缺乏证据

考古学家传统上完全专注于回收人类物质文化的一个重要原因是,长期以来,研究人员认为只有人类才使用和生产工具。灵长类动物学家珍·古道尔在20世纪60年代通过对黑猩猩的研究首次证明了并非如此。人类学家路易斯·利基一直在东非古代湖岸环境中发现各种化石人类和石器,他想知道那里的人类祖先可能从事哪些活动。因此,利基招募了古道尔,并将她派往现在的坦桑尼亚的坦噶尼喀湖东岸的贡贝溪国家公园,以观察那里的黑猩猩的行为。尽管她最终的发现与实际的湖泊关系不大,但她对黑猩猩制造和使用工具获取食物的观察永远改变了我们对灵长类动物能力的看法。但是贡贝黑猩猩(Pan troglodytes schweinfurthii)使用的工具仅由植物制成,在热带气候中只能持续数周。利基发现的大量百万年历史的石器与古道尔发现的树枝和草工具在保存方面的差异是巨大的。

幸运的是,黑猩猩是非常有创造力的,在20世纪70年代,研究人员发现了几个西部亚种(Pan troglodytes verus)使用石器敲开森林坚果。遗传证据表明,该亚种可能在五十万年前从主要的、中部黑猩猩种群中分离出来。鉴于中部或东部黑猩猩(如贡贝所见)或它们的姐妹物种倭黑猩猩(Pan paniscus)中缺乏石器使用,因此似乎西部种群自那时以来独立发明了石器使用。

这一发现引发了关于石器起源的关键问题。我们的共同祖先可能使用了植物工具,就像野生黑猩猩和倭黑猩猩,以及猩猩和大猩猩一样。但是,为什么只有极少数的家谱分支将石头视为原材料?此外,野生黑猩猩对石头的用途非常有限,主要基于通过使用坚硬的岩石敲开顽固的坚果壳所获得的机械优势。另一方面,人类使用石头开发了从切割工具到 projectile tips (投射物尖端),从珠宝到埃及和中美洲的金字塔的一切。为什么黑猩猩和人类的技术轨迹看起来如此不同?

仅凭人类和黑猩猩独立开发的两种石器技术示例,很难解决其出现的步骤。我们不能简单地把黑猩猩的一个亚群所做的事情映射到我们早期的祖先身上,并论证人类技术起源于石器介导的坚果敲击。将现代人类的子集所做的事情映射到黑猩猩的祖先身上也同样没有意义。

主要问题之一是我们几乎没有黑猩猩进化的记录。越来越多的DNA证据表明,人类和黑猩猩大约在七百万年前从共同祖先中分离出来。然而,已知的黑猩猩化石只有三颗牙齿,可以追溯到大约五十万年前。而已知最古老的黑猩猩工具只有4000多年的历史。因此,对我们猿类兄弟姐妹的了解停留在某种永恒的当下,我们对它们的看法几乎完全来自过去几十年。如果我们用同样的时间框架来评估人类,我们将对我们的技术如何在整个进化过程中出现和变化获得非常稀少的理解。如果我们必须猜测,我们会认为筷子或餐具最能代表祖先人类的饮食工具吗?PlayStation 还是 Xbox 是人类玩具的更原始形式?这些问题可能看起来有点荒谬,但科学家们常常没有考虑到过去的黑猩猩是否会像我们现在看到的那些黑猩猩一样行为。它们的技术能力不如现在吗?还是更强?

另一个核心问题是,双向比较很少提供关于为什么某些特征在一个谱系中发展而在另一个谱系中没有发展的线索。例如,早在19世纪60年代,英国博物学家约翰·卢伯克(他为石器时代的章节创造了“旧石器时代”和“新石器时代”这两个术语)就提出,灵长类动物敲击坚果可能是人类将石头相互撞击以产生用于切割的锋利边缘薄片的简单 precursor (先驱)。如果是这样,为什么活着的黑猩猩不剥石片?这种行为的缺乏是源于缺乏想象力、时间还是机会?理想情况下,我们应该有更广泛的案例研究选择来检验我们关于技术发展的假设。这就是我一直在研究的猴子们前来帮助我们的地方。

石头游戏

回到泰国海滩,洞穴底部现在充满了水。水从侧面渗入,甚至进一步威胁到 undercut (侵蚀) 和 destabilize (破坏稳定) 墙壁。我用船用泵连接到汽车电池上以保持水位下降,但我正在输掉这场战斗。最后,当海浪拍打着我的脚趾时,我小心翼翼地取出了一系列小的火山岩,每块岩石的粗糙表面上都带有明显的伤痕和凹坑。

感谢泰国朱拉隆功大学的灵长类动物学家苏钦达·马拉维吉特农德和新加坡南洋理工大学的迈克尔·古默特在过去十年中的工作,我们现在知道,皮亚克南亚伊岛和安达曼海沿岸其他岛屿上的野生缅甸长尾猕猴(Macaca fascicularis aurea)经常使用石器。这种行为从泰国向北延伸到缅甸,英国海员阿尔弗雷德·卡彭特在19世纪80年代首次描述了这种行为。然而,该报告似乎在很大程度上被忽视了,直到2005年初,在评估2004年毁灭性的印度洋海啸影响的调查期间,才重新发现了猕猴使用工具的行为。

鉴于19世纪和21世纪的观察结果的相似性,猕猴对石器的使用似乎根深蒂固。一旦潮水退去,猴子们就会从岛屿内陆的森林中下来。它们从岸边挑选大致手掌大小的石头,并用它们敲击并移除附着在现在暴露的岩石上的牡蛎的上壳。它们通常只需要敲击五六下就能打开每个牡蛎,并且它们会随身携带相同的工具一遍又一遍地使用。在极端情况下,我的团队曾看到它们使用一块石锤连续敲开和食用超过60个牡蛎。

牡蛎不是猕猴需要用具才能获取的唯一食物。像这样的潮间带富含动物生命。尽管猕猴更喜欢牡蛎,但它们也在寻找海螺和螃蟹。与牡蛎不同,这些猎物会并且确实会逃跑,因此猴子们将它们收集起来并带到附近的平坦岩石上。然后,它们找到一块比用于敲击牡蛎的石头大得多的石头——最大的石头重达几公斤——并用它将食物压碎在充当砧板的平坦岩石上。当猴群正在盛宴时,石头敲击贝壳的持续破裂声和敲击声充满了空气。

这些低潮 grab-and-smash raids (抓取和砸碎突袭) 的最终结果是海岸线上散落着破碎的贝壳和破损的石头。猴子们熟练而持久地选择它们的工具,使用小石头的尖端精确地击打牡蛎,并使用较大岩石的中心区域敲开海螺。这两种主要的行为模式以可预测的方式损坏工具,我和我的同事们已经证明,猕猴工具的使用方式(以及因此其潜在的目标猎物)可以从磨损中确定,这很容易与自然 modified (改造) 石头上的伤痕区分开来。正是我在挖掘柔软的沙滩时寻找的这种 characteristic (特征性) 损坏。我从潮汐中 rescue (抢救) 出来的小火山岩带有牡蛎加工的痕迹。尽管这些 artifacts (人工制品) 并未将已知的猕猴工具使用年代推回更久远——最古老的工具可以追溯到65年前——但它们是首次通过考古挖掘发现的猴子工具。

卷尾猴和腰果

这些猕猴不是唯一留下考古记录的猴子。快进到2014年末,我又回到了一个正方形洞穴旁边,但这次没有海风来缓解炎热。我周围是巴西东北部塞拉达卡皮瓦拉国家公园的灌木丛林和高耸的砂岩高原。来自附近圣雷蒙多诺纳托一所大学的一队本科生正在挖掘,而蒂亚戈·法洛蒂科和莉迪亚·伦茨——当时我的灵长类动物学博士后研究员——记录着这些发现。值得庆幸的是,没有 encroaching (逼近的) 潮汐,只有偶尔的蝎子或蜘蛛反对我们移动它的落叶层。

我们来到这里是因为生活在公园里的野生 bearded capuchins (须卷尾猴)(Sapajus libidinosus)已经证明自己是技术大师。2004年,佐治亚大学的卷尾猴专家多萝西·弗拉加齐和意大利认知科学与技术研究所的伊丽莎贝塔·维萨尔贝吉报告说,他们观察到大约200英里外的类似栖息地中的野生卷尾猴使用石器。现在我们知道,巴西内陆多个地点的卷尾猴选择并使用重型石头来敲开当地坚果和水果的坚硬外壳,其方式表面上类似于西部黑猩猩的行为。然而,塞拉达卡皮瓦拉国家公园的卷尾猴对工具的使用尤其具有创造性。除了敲开坚果和水果外,它们还使用岩石穿透土壤并向下挖掘以寻找 burrowing spiders (穴居蜘蛛) 和植物根系。在与它们的猿类表亲的另一个 parallel (相似之处) 中,这些卷尾猴还选择并折断小树枝,然后咬成合适的大小并剥去树叶,制成探针,它们用这些探针来 hunting (捕猎) 难以触及的猎物,例如隐藏在裂缝中的蜥蜴。

有一种食物尤其引起了我们在 excavation (挖掘) 过程中的注意。腰果树原产于巴西这个地区,尽管它们现在已在世界各地商业种植。它们的坚果营养丰富且美味,但新鲜腰果的壳中含有一种 caustic liquid (腐蚀性液体),会痛苦地灼伤皮肤。因此,卷尾猴使用重型石锤来敲开坚果。它们的战术是有效的,对我们来说幸运的是,在工具上留下了 telltale impact marks (明显的撞击痕迹) 和深色腰果液体。通过 surveying (调查) 和 mapping (绘制地图) 多年来积累的卷尾猴石头,我们能够找到森林中被猴子最 intensively exploited (密集利用) 的区域。由于适合腰果树生长的土壤、湿度和 shade conditions (阴影条件) 在过去几千年里没有显着变化,我们推断,今天交通繁忙的地点在过去可能也看到了大量的卷尾猴活动。我们对这些地点中的一部分进行的挖掘证实了这一 notion (概念)。我们发现了至少四个不同阶段的早期猴子工具使用,反映在埋藏的石锤和砧板群中,这些石锤和砧板具有明显的使用损坏痕迹。为了 bolster (加强) 我们关于这些是卷尾猴工具的结论,我们没有发现任何人类活动迹象,无论是火或陶器,还是任何已知的人们制造的石器类型。

带有卷尾猴工具的最古老地层可以追溯到2400到3000年前。因此,这些 implements (工具) 是非洲以外已知最古老的非人类 artifacts (人工制品),它们记录了在欧洲入侵美洲之前很久就生活在那里的猴子的行为。我们没有从我们的挖掘中发现任何古代植物工具使用证据,但正如人类和其他猿类的情况一样,这种 absence (缺失) 可能反映了通常的 bias (偏见),即岩石比棍棒更容易保存。

通过考古挖掘发现另一种猴子物种的工具,对于我们的努力来说已经足够 rewarding (有价值)。但塞拉达卡皮瓦拉国家公园的卷尾猴给我们带来了一个惊喜。在同一个 field season (野外考察季) 期间,我拍摄到猴子们将锤石敲击嵌入大型 conglomerate block (砾岩块) 的其他岩石。它们似乎旨在创造石英粉尘,然后舔舐或嗅闻。其他研究人员之前曾观察到这种行为,但当我收集了破碎的岩石碎片,后来在 conglomerate block (砾岩块) 周围挖掘时,我注意到了一些以前未曾报道过的事情:卷尾猴的岩石碎片与在一些早期人类祖先遗址中看到的石片有着 unmistakable resemblance (明显的相似之处)。我对当时在牛津大学的另一位博士后汤姆斯·普罗菲特的石头进行了详细分析,证明我们发现了非人类灵长类动物 deliberate (有意地) 破碎石头并留下 sharp-edged flakes (锋利的边缘薄片) 的第一个例子。

需要明确的是,尚未观察到卷尾猴使用它们创造的锋利薄片。在野外,这种行为目前仍然是人类独有的。但是,如果重复剥落石锤可能是迄今为止难以想象的活动——制造用于 ingestion (摄入) 的粉尘——的 unintended by-product (意外副产品),那么这一发现就对早期人类考古记录的某些部分提出了实质性问题。考古学家倾向于假设早期人类 deliberate (故意) 砸碎岩石以创造用于特定目的的锋利薄片——例如切割肉类。然而,鉴于我们在卷尾猴身上看到的情况,我们必须问问自己,我们三百万年前的祖先是否也可能对他们制造的那些锋利岩石同样不感兴趣。在 latching onto (抓住) 拾起它们并切割东西的想法之前,他们是否也在相当长的时间内产生了 accidental flakes (意外薄片)?老实说,我们不知道。但现在我们至少必须考虑这种可能性。如果已经有一种已知且可靠的工具制造方法,那么它肯定会 smooth the pathway for the uptake of cutting as an innovation (为将切割作为一种创新技术的应用铺平道路),而锋利的边缘在概念上从 hazardous waste (危险废物) 变为 valuable resource (宝贵资源)。

超越灵长类动物

无论对我们自身的技术进化有何 lessons (启示),来自巴西和泰国的发现都意味着我们现在拥有三个非人类灵长类动物谱系的考古记录。值得 pause (停顿) 一秒钟来考虑这个事实。仅仅十年前,我们还在了解使用石器的野生猴子的存在。现在,我们已经迈出了将这种行为追溯到 deep time (远古时期) 的第一步。今天的人类谱系仅占已知灵长类动物考古记录的四分之一,尽管到目前为止是研究得最好的部分。

在我最近的一篇论文中,我和我的同事们提出,我们已经到达了 anthropocentric archaeology (人类中心考古学) 的终点;展望未来,考古学将所有过去的行为都纳入其视野。一些学者可能不同意我的观点,即考古学只是一种方法,适用于任何留下其行为的 enduring material record (持久的物质记录) 的动物,而不是专门为我们自己的谱系保留的东西。但一小群灵长类动物考古学家的工作表明,它可以开辟新的视角来看待我们自己的进化 pathway (路径) 和其他物种的进化路径。显然,技术——熟练地将物质文化融入我们的生活——并非人类特有的 oddity (怪异之处)。要进化,它不需要语言,或人类式的教学和合作,甚至不需要大脑袋:卷尾猴和猕猴的成年大脑都只有成年人脑大小的5%左右。

巴西的野生 bearded capuchin (须卷尾猴) 使用石器打开腰果(上图)。在可追溯到2400至3000年前的考古遗址中 excavated (挖掘) 出的石头,与现代卷尾猴工具上发现的 distinctive scars and stains (独特的伤痕和污渍) 相同(下图)。鸣谢:迈克尔·哈斯拉姆 (上,下)

此外,石器使用在相对较近的灵长类动物进化过程中至少独立出现了四次:在沿海(猕猴)、湖边(人类)、森林(黑猩猩)和 semiarid (半干旱)(卷尾猴)环境中。这种 diversity (多样性) 意味着我们可以合理地预期,即使它们不再表现出来或已经灭绝,过去也曾在许多灵长类动物 taxa (类群) 中反复出现过相同的行为。令人兴奋的是,如果这种情况属实,那么这些 taxa (类群) 使用的石器仍然在那里,等待被发现。

我们没有理由止步于灵长类动物。在过去的几年里,我与美国西海岸使用石器的野生海獭开始了考古工作,与德国耶拿马克斯·普朗克人类历史科学研究所的民族学家娜塔莉·乌奥米尼以及其他位于蒙特雷湾水族馆和加州大学圣克鲁兹分校的同事合作。例如,我们了解到,海獭反复回到 shoreline (海岸线) 沿线的 favored places (偏爱地点) 敲开贝类,留下损坏的石头和大量被丢弃的贝壳,这些贝壳很容易被误认为是史前人类的 shell middens (贝冢),或 rubbish heaps (垃圾堆)。这些 durable landscape markers (持久的景观标记) 与它们对学习使用工具的幼年动物的吸引力之间的反馈循环可能是海獭技术传统的 critical component (关键组成部分),就像 prize cashew trees (珍贵的腰果树) 和 bearded capuchins (须卷尾猴) 之间的循环一样。

乌奥米尼和我还对新喀里多尼亚乌鸦的考古学进行了 fieldwork (实地考察),新喀里多尼亚乌鸦以其 sophisticated tool use (精巧的工具使用) 和 cognitive skills (认知技能) 而闻名。新喀里多尼亚乌鸦经常 exploit (利用) 景观上的特定位置;一旦 durable tool materials (耐用的工具材料) 被加入其中,我们就拥有了形成和保存考古遗址的所有必要 ingredients (要素),这些遗址使我们能够 reconstruct (重建) 过去的动物行为。考古学本质上是一门 interdisciplinary science (跨学科科学),将古代动物工具使用添加到其研究目标中是一个令人满意的——甚至是很直观的——步骤。

碰巧的是,灵长类动物考古学的近期兴起恰逢新系列《人猿星球》电影的上映。在这些电影中,我们伟大的猿类亲戚发展出了 crude technologies (粗糙的技术),但这些技术迅速超越了现实世界中野生动物已知的技术。即使是一个简单的 composite spear (复合矛),将锋利的头部连接到单独的 shaft (柄) 上,也需要一个 cognitive leap (认知飞跃),这在现代野生猿类工具中似乎是缺失的。 controlled use of fire (对火的受控使用) 和佩戴珠宝也是这些电影中猿类的同样 extraordinary attributes (非凡属性),在人类谱系之外没有已知的这些行为的真实例子。

但是我们在银幕上看到的 technological apes (技术猿类) 似乎并不完全 outlandish (古怪)。它们甚至 plausible (可信)。西部黑猩猩会制作简单的、一体式的矛来攻击较小的灵长类动物,就像卷尾猴对蜥蜴所做的那样。苏格兰圣安德鲁斯大学的威廉·麦格鲁,黑猩猩工具使用方面最博学的观察家,也是灵长类动物考古学的早期 advocate (倡导者),曾经报道过一只东部黑猩猩佩戴着由打结的猴皮制成的“项链”。当人类和他们的笔记本电脑没有跟踪这些动物时,还可能发生什么?

人类考古学已经成为我们发展和 diversity (多样性) 的可靠 insights (见解) 来源,这是成千上万科学家和一个多世纪以来数十亿美元努力的结果。作为对这项努力的回报,我们现在拥有数百万年的物质文化,可以作为我们 evolutionary speculations and scenarios (进化推测和情景) 的 scaffold (支架)。我们才刚刚开始为非人类动物建立类似结构的工作。但是,以开放的心态,谁知道我们会发现什么呢?是时候开始挖掘下一个正方形洞穴了。

更多探索

野生猕猴石器的考古挖掘。迈克尔·哈斯拉姆等人,《人类进化杂志》,第96卷,第134-138页;2016年7月。

前哥伦布时期猴子工具。迈克尔·哈斯拉姆等人,《当代生物学》,第26卷,第13期,第R521-R522页;2016年7月。

野生猴子剥落石器。托莫斯·普罗菲特等人,《自然》,第539卷,第85-88页;2016年11月。

来自我们的档案

技术的新起源。凯特·王,《2017年5月》。

迈克尔·哈斯拉姆是一位居住在伦敦的独立研究员。他的工作重点是人类和其他物种的技术进化。

更多作者:迈克尔·哈斯拉姆
大众科学杂志 第320卷 第3期本文最初以“其他工具使用者”为标题发表于《大众科学杂志》第320卷第3期(),第64页
doi:10.1038/scientificamerican0319-64
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