人类起源的马赛克

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表在《大众科学》的前博客网络上,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


新的研究挑战了人类进化的故事,揭示了比任何人想象的都更复杂的图景。

研究我们祖先的骨骼不仅仅是将过去与现在联系起来。当哈姆雷特举起可怜的约里克的头骨,或者当波士顿清教徒托马斯·史密斯坐着为美国的第一幅自画像摆姿势,并与两个颅骨合影时,他们都在参与对人类必然死亡的冥想。从中世纪到维多利亚时代的整个基督教世界,被称为memento mori(拉丁语,意为“记住你终将死去”)的传统是艺术和文学作品中的常见主题,反映了一种将目光超越我们个人生活,投向等待着我们所有人的共同命运的世界观。当我们思考在我们之前逝去的人的骨骼时,自然而然地就会从大局着眼。死者通过揭示我们在更大的存在马赛克中的联系,对今天活着的人们具有意义。

1999年春天,我从周围盛开的生命中抽身,深入地下,亲身体会死者可以教给我们什么。我看到股骨像木柴一样堆积如山,高耸入穹顶天花板;看到分散的肋骨被排列成华丽的烛台;看到头骨被精心放置,完全环绕着穿着长袍的憔悴的死者形象。


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


罗马的圣玛丽亚·德拉·孔塞齐奥内·戴·卡布奇尼教堂,俗称嘉布遣会地穴,是一座早期的现代小教堂,完全用大约4000名修士的骨骼遗骸装饰而成,这些修士是自1631年第一批修士到达以来去世的神职人员。然而,对于这种特殊的memento mori的冥想,重点不在于死亡,而在于来世的世界。嘉布遣会修士认为,每个人都是更大的整体的一部分,这整体就在这片眼泪的彼岸。通过用他们基督兄弟曾经活着的身体构建马赛克,并将解剖特征重新组装成全新的配置,他们重申了他们都为之献身的神圣计划。

人类古生物学是现代世俗的memento mori的等价物,因为在没有其他领域像通过物种起源对生命的思考那样,与死亡的破坏如此明确地联系在一起。当我第一次走进一个装满祖先遗骸的抽屉和橱柜的古人类学实验室时,我感受到了几年前参观嘉布遣会地穴时体验到的那种发自内心的回应。

当然,我们今天从我们祖先的骨骼中创造的科学马赛克,并非像修士们追求的审美吸引力,而是需要精确的编目和测量,以便了解连接各大洲和各个时代个体的模式。正是查尔斯·达尔文对自然史的敏锐关注,使他能够预测智人的化石祖先很可能在非洲被发现。在过去的150年中,古人类学家用丰富的证据证明了他对生命的看法是宏伟的,这些证据涉及至少18个不同物种的6000多个个体。

然而,最新加入我们人族分支的物种颠覆了过去五十年建立的将人类起源置于东非的模式。2008年,在南非约翰内斯堡的金山大学,一位名叫李·伯杰的古人类学家在马拉帕自然保护区发现了年轻男性和成年女性的化石,此前他的儿子在追逐狗时偶然发现了他们的遗骸。伯杰将该物种归类为南方古猿塞地巴种,意思是“南方猿”,它是拉丁语和希腊语的混合,结合了当地南非塞索托语中的“源泉”一词。考虑到它们197.7万年前的高龄,这两个标本都非常完整,并将该物种作为南方古猿非洲种的可能后裔,后者大约在303万到204万年前(mya)生活在同一地区。但是,一旦伯杰的研究团队在2010年发表了他们在《科学》杂志上的分析,表明南方古猿塞地巴种人属(最终是人类)的直接祖先时,他们的解释在该领域引起了巨大的争议。

“这有几个原因,”杜克大学进化人类学副教授、南方古猿塞地巴种原始研究的合著者以及周五在《科学》杂志上发表的六篇新论文中的五篇的共同作者史蒂夫·丘吉尔解释说。当我就这个已经有三年之久的争议向他提问时,两个巨大的非洲部落面具在办公室墙壁上耸立在他的双肩之上。[完全披露:我曾在杜克大学的进化人类学系进行最初的博士研究,但从未与丘吉尔博士合作,并且与目前的研究没有任何联系。]丘吉尔说:“一个原因只是研究人员将东非视为所有进化行为发生地点的历史先例。”

事实上,几乎所有发现的人族物种都在该地区被发掘出来,其中大部分材料是在埃塞俄比亚、肯尼亚和坦桑尼亚发现的。其中包括南方古猿阿法种(390万 - 290万年前),著名的露西,能人(233万 - 140万年前),这是形态上足够相似而被纳入我们属的最早物种,以及我们的直接祖先直立人(180万年前到大约14万年前),第一个离开我们祖先家园并向西辐射到西班牙、向东辐射到印度尼西亚的人族。考虑到物种的多样性和从东非发生的适应性辐射,这是一个难以忽视的历史先例。

“其次,是时间问题,”丘吉尔继续说。“大多数人会说,人属的起源大约在230万年前。”这比南方古猿塞地巴种早了30万年以上,这意味着,除非你打算从华兹华斯的角度来论证“孩子是成年人的父亲”,否则这个问题很难调和。然而,人属的这个早期日期是基于一个被称为AL 666的单一上颌骨化石(形成口腔顶部的两块骨头),并且最初被发现时被砸成了碎片。

“AL 666确实与人属有一些共同特征,”丘吉尔承认,“但它是在大约三十五个碎片中发现的,他们不得不挖掘到它所躺的沉积物中。这对我来说表明它移动了,然后在向下移动时破裂了。”换句话说,最终用于确定230万年日期的地层学可能会有数十万年的偏差。考虑到下一个最佳候选者在化石记录中大约40万年后才出现,我们属的起源可能没有之前声称的那么早。如果没有AL 666,至少在时间线上,它基本上会为南方古猿塞地巴种成为人属的亲代扫清道路。但是,其他研究人员在思考我们过去的骨骼时,看到了不仅仅是时间上的问题。

“冲突不是时间,”威斯康星大学麦迪逊分校的人类学副教授约翰·霍克斯说,他没有参与目前的研究。“冲突是解剖学。早期化石中,作为人属候选者的解剖结构与南方古猿塞地巴种不同。”

仍然清楚的是,我们最近发现的人族祖先拒绝轻易归类。根据周五发布的结果,如果第一个是第二个的后代,那么南方古猿塞地巴种的牙齿特征与南非的南方古猿非洲种接近,而且它们仍然与东非的南方古猿不同。然而,下颌骨遗骸恰恰相反,与这些其他南方古猿有相似之处,同时又与南方古猿非洲种不同。更复杂的是,南方古猿塞地巴种与所有南方古猿物种共享更多类猿的上肢和胸腔,这表明其适应了攀爬和悬挂,而下胸腔更像人类,向下胸部变窄,并显示出在任何其他物种中都未见过的胸部解剖结构。南方古猿塞地巴种的腰椎数量与现代人类相同,但腰部更长、更灵活,这种形态与南方古猿非洲种不同。最后,前肢解剖结构对于南方古猿来说非常不寻常。虽然该物种可能具有双足行走能力,但他们可能以过度旋前的步态行走,这意味着脚部过度旋转,并且行走会有一些困难。

霍克斯说:“前肢可能是这些结果中最成问题的方面。” “我们从早期的论文中也知道,南方古猿塞地巴种的手非常像人类。但是,当他们拥有一条非常像猿的手臂时,他们用像人类的手做什么呢?这很奇怪,是需要解决的一个问题。”

最终,南方古猿源泉种(Australopithecus sediba)展现出多种特征的镶嵌组合,研究人员需要调和这种复杂性,才能论证他们发现了“人属”(Homo)的祖先。需要考虑的最重要因素之一是进化研究学者所熟知的“同形性”,即不相关谱系之间的趋同进化。如果我们南方古猿的祖先各自独立地适应了相似的进化压力,那么它们解剖结构中的共同特征就不是通过血缘关系而产生的,而是环境限制导致了形态上的共性。要使这个南非分支成为“人属”的起源,就需要在从非洲南方古猿(Au. africanus)到源泉种(Au. sediba),并最终出现在我们的“人属”祖先中,存在一系列共同的特征。然而,虽然这种特征的镶嵌组合可能无法回答谱系问题,但它们确实解决了一个更深刻的谜团。

“这些研究人员如此强调南方古猿源泉种的镶嵌性质的原因,”霍克斯说,“是因为在这些骨骼中,很明显存在着不应该同时出现的特征。如果只看一部分,你得到的结论会与看整体非常不同。”

正是南方古猿源泉种的这一方面,为我们人类的起源提供了可能最令人兴奋和影响深远的见解。考虑到古人类学家发现的大部分化石都只是碎片——特别是那些被解释为显示向“人属”过渡的化石——它揭示了当孤立地解释一个单独的特征,而不是将其作为更大的形态模式的一部分时,该特征可能具有的高度变异性。这类似于非洲的一句谚语,几个盲人分别触摸同一头大象的不同部位,最终却以截然不同的方式识别出这种动物。

这些结果表明,解释的优先顺序应该给予更完整的化石骨骼,并突出了基于零星证据得出结论的问题性质。反思这种骨骼的镶嵌组合最终促使我们重新思考我们讲述人类起源故事时所持有的自豪感。通过这种方式,南方古猿源泉种揭示了嘉布遣会修士花费了三个多世纪来创造他们自己的镶嵌作品所表达的内容。整体确实大于其各部分之和。

About Eric Michael Johnson

I grew up in an old house in Forest Ranch, California as the eldest of four boys. I would take all day hikes with my cat in the canyon just below our property, and the neighbor kids taught me to shoot a bow and arrow. I always loved reading and wrote short stories, poems, and screenplays that I would force my brothers to star in. A chance encounter with a filmmaker from Cameroon sent me to Paris as his assistant and I stayed on to hitchhike across Europe. Nearly a year later, I found myself outside a Greek Orthodox Church with thirty Albanian and Macedonian migrants as we looked for work picking potatoes.

After my next year of college I moved to Los Angeles to study screenwriting and film production. My love of international cinema deepened into larger questions about the origins of human societies and cultures. I entered graduate school with a background in anthropology and biology, joining the world-renowned department of Evolutionary Anthropology at Duke University to pursue a PhD in great ape behavioral ecology. But larger questions concerning the history and sociology of scientific ideas cut my empirical research short. I am now completing a dissertation at University of British Columbia on the intersection between evolutionary biology and politics in England, Europe, and Russia in the nineteenth century. In 2011 I met the economist and Nobel Laureate Amartya Sen whose work inspired my award-winning research.

My writing has always been a labor of love and a journey unto itself. I have written about the hilarity that ensues once electrodes are stuck into your medial ventral prefrontal cortex for Discover, the joy of penis-fencing with the endangered bonobo for Wildlife Conservation, and the "killer-ape" myth of human origins from Shakespeare's The Tempest to Kubrick's 2001: A Space Odyssey for Times Higher Education. My work has appeared online for Wired, PLoS Blogs, Psychology Today, Huffington Post, SEED, ScienceBlogs, Nature Network and a host of independent science related websites. I have appeared four times in The Open Laboratory collection of the year's best online science writing and was selected the same number as a finalist for the Quark Science Prize, though better writers have always prevailed. I am currently working on my first book.

If I am not engaged in a writing or research project I spend time with my young son, Sagan. Whenever I get the chance I go on backpacking trips in the mountains of British Columbia or catch the latest film from Zhang Yimou, the Coen Brothers, or Deepa Mehta. To this day one of my favorite passages ever written is from Henry David Thoreau's Walden where he describes an epic battle between ants in Concord, an injured soldier limping forward as the still living heads of his enemies cling to his legs and thorax "like ghastly trophies at his saddle-bow." Thoreau helped fugitive slaves to escape while he mused on the wonder and strange beauty of the natural world. Not a bad way to spend an afternoon.

More by Eric Michael Johnson
© . All rights reserved.