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[生物探索]人類進化的10大謎團

[生物探索]人類進化的10大謎團

2012-04-19
 
10大謎團
 
       毫無疑問,人類是造物主最為精妙玄奧的作品。除了思維、語言等與其他動物涇渭分明的優(yōu)越性之外,人類許多看上去平凡無奇的特質(zhì),實際上也是界定人之所以為人的重要標志,也是我們并不了解的奧秘。人類尋找自身起源的探索從未停止過,自DNA遺傳等方面的技術(shù)發(fā)展以來,這一領(lǐng)域的研究更是蓬勃發(fā)展起來,為揭開進化之謎提供了更多更新的思路,但是仍有一些謎團我們不能得到答案。
 
為什么我們長得不像黑猩猩?
 
       沒有人會將人類誤認為黑猩猩,但人類與黑猩猩之間的DNA差異比小鼠與大鼠之間的還小。為什么呢?基因組學的進步發(fā)展開始揭開這個謎。
       將人類和黑猩猩的基因組并排起來觀察,差異僅為1%??雌饋黼m然沒什么大不了,但它相當于300多萬點突變。我們3萬個基因的80%都將受到影響,雖然大多數(shù)基因都只有一兩個改變,但是產(chǎn)生的效果卻無法估量。例如,人能說話而其生物學近親黑猩猩卻不能,原因就在于人類基因FOXP2,這個基因的人類版本與黑猩猩版本僅在兩個氨基酸上有不同,因而在人類和黑猩猩腦內(nèi)形成了不同的蛋白質(zhì)。
       再有就是基因重復。西雅圖華盛頓大學的埃文·埃奇勒說,這常常會引起基因家族多樣化,并有新的功能,他的實驗室已經(jīng)確定了從免疫系統(tǒng)到大腦發(fā)育等多方面影響我們生物學的獨特的人類基因家族。他懷疑,基因重復為人類獨特的認知能力的發(fā)展作出了貢獻。
       然而,即便是一個完整的遺傳差異的目錄也不能揭開這個謎。加州圣地亞哥大學的阿吉特·瓦爾基說,將我們造就成為人類的很大一部分原因是文化,是通過學習祖祖輩輩留傳下來的文化。他說,更重要的是,基因和文化共同進化是人類進化的主要力量。破解人類為何如此獨特的奧秘,我們需要知道基因如何組成身體和大腦、大腦如何創(chuàng)造文化,以及文化反饋最終如何改變基因組。揭開這個謎仍然是一個遙遠的目標。
 
為什么我們用雙足行走?
 
       查爾斯·達爾文提出,我們的祖先最早直立行走是為了空出雙手制造工具?,F(xiàn)在我們知道,達爾文的說法并不正確,因為迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的工具只有260萬年之久,而古人類化石的解剖結(jié)果顯示,古人類兩足行走出現(xiàn)至少在420萬年前,甚至可能是600萬年前。
       倫敦自然歷史博物館的克里斯·斯特林格表示,嫻熟地直立行走具有許多優(yōu)點,但要做到并不簡單,這需要身體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而這個過程非常漫長。一種引人注目的進化解釋:兩足行走將大大提高生存能力。因此有些人相信,通過進化雄性可以獲取更多的食物,能夠養(yǎng)活自己的伴侶和后代。亞利桑那州立大學的唐納德·約翰森對此提出異議,因為這種解釋的前提是當時一夫一妻制已經(jīng)起源,但是又不能找到相關(guān)證據(jù)來支持。約翰森曾在1974年發(fā)現(xiàn)了320萬年前的直立行走古猿。他指出,早期古人類,雄性比雌性高大得多,這標志著在靈長類動物中,雄性和雌性之間存在的是競爭,而非合作。
       約翰森表示,一種可能性是:比別人走得更遠的個體可以獲得更多的食物來源,活得更長并能繁衍養(yǎng)活更多的后代。另外,兩足行走可以讓他們空出雙手攜帶東西,還能讓他們身體更高,能夠看得到遠處食肉動物的到來。約翰森說:“總之,兩足行走優(yōu)勢數(shù)不勝數(shù)。而且雙足行走進化并非一次就能完成。第二階段的進化應該是在170萬年前,我們的祖先離開森林前往大草原生活。這也是解剖學上發(fā)生的最大的變化,雙肩往后拉,腿部變長,盆骨更適合雙腿行走的生活。”
       很多原因可以來解釋為何兩足行走發(fā)生在這個階段。直立行走有助于減少個人與空曠的草地接觸,使身體周圍空氣流通,盡量減少直接暴露在酷熱的陽光下,同時也增加了靈活性。牛津大學的羅賓·鄧巴說:“我認為原因都歸結(jié)為出行效率和出行距離。兩足行走能夠讓我們的祖先長途跋涉,便于他們在大草原上追捕獵物?!?/strong>
 
為什么科技發(fā)展這么慢?
 
       二十年前,在埃塞俄比亞阿法爾地區(qū)干裂的河床上發(fā)現(xiàn)的銳石片是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的工具,能夠追溯到260萬年前。此后,我們的祖先用了一百萬年的時間才實現(xiàn)了下一個技術(shù)突破。人們意識到,無需再將河卵石敲成碎片作為刀片和刮刀,卵石本身便可作為粗糙的手斧來使用。然而早期人類為什么花了這么長時間?
       智力是個很重要的因素。第一個工具出現(xiàn)后的2億年間,古人類的大腦體積增加了一倍以上,約900立方厘米。研究表明,早期的技術(shù)創(chuàng)新取決于新的知覺動作能力,如關(guān)節(jié)的控制能力。后來研究表明還取決于認知的復雜性,包括語言在內(nèi)。因此,盡管工具沒有多大進展,但古人類的認知能力有了很大的提高,人們能夠使用木材和骨頭等材料來制造工具。
       倫敦自然歷史博物館的克里斯·斯特林格說:“現(xiàn)代人類有多種多樣復制和傳遞信息的方式。我們漫長的生命使得我們將信息代代相傳,而古人類直立人和海德堡人的最長壽命僅為30年,尼安德特人可能會長達40年。因此他們的成長速度非常快,而群體之間的聯(lián)系非常少。此外,我們的祖先對具有挑戰(zhàn)性的生活唯恐避之不及,創(chuàng)新和發(fā)明是非常危險的。”
           英國雷丁大學的馬克·帕吉爾提出懷疑,在智人之前出現(xiàn)的早期人類就已經(jīng)開始出現(xiàn)創(chuàng)新和思想交流。他把人類和黑猩猩作了比較,黑猩猩可以使用粗糙的石制工具,但缺乏技術(shù)進步。他說:“大猩猩大多是通過不斷摸索來學習,而我們?nèi)祟愂峭ㄟ^互相觀察來學習,而且我們知道哪些值得學,哪些不值得。”如果帕吉爾的觀點是正確的,那么社會學習便成了點燃科技革命的火花。他說:“隨著現(xiàn)代人類的到來,游戲規(guī)則也隨之改變。”
 
語言始于何時?
 
       沒有語言,將對人類交換意見及行為形成阻礙,我們熟悉的人類社會也不可能存在。這種奇異的技能是人類史上的轉(zhuǎn)折點,但是其具體時間卻難以界定。
       我們知道,智人不是唯一具有語言能力的古人類。大約在23萬年前進化的尼安德特人已經(jīng)能夠發(fā)出復雜的音調(diào)?;z骸表明60萬年前海德堡人第一次出現(xiàn)在歐洲時,似乎已經(jīng)能說會道了。最近的古人類證據(jù)顯示,類人猿隔膜和胸部的神經(jīng)連接已有160萬年之久,意味著語言演變發(fā)生在160萬年前和60萬年前之間?!罢Z言”一開始可能是使用手勢,最終才演變?yōu)榘l(fā)聲交流。如果是這樣,古人類可能在適應化石記錄顯示的語音交談前很長時間里,已經(jīng)能夠用手語交流。
       然而,即便古人類具有語言能力,他們也不一定能夠進行有意義的對話。有科學家表示,古人類的聲音或許是從圍繞著營火載歌載舞進化而成。與鳥鳴一樣,或許不會承載太多具體的信息,但對聯(lián)系群體具有舉足輕重的作用。但海德堡人和尼安德特人能夠制造復雜的工具,獵捕危險的動物,如果沒有某種原始的語言,這些需要高度協(xié)調(diào)的活動又是如何進行的呢?
       與智人息息相關(guān)的文化復雜性與象征性是證明語言能夠傳達復雜思想的唯一不可辯駁的證據(jù)。但是改變了我們的關(guān)系、社會和技術(shù),甚至改變了我們思維方式的語言究竟始于何時,仍是一個謎。
 
我們的大腦為何這么大?
 
       一個單一的突變就可能導致大腦迅速進化。其他靈長類動物強壯的下巴肌肉對整個頭骨施加力量,制約了大腦生長。但大約2萬年前,一場突變沖破了人類向前發(fā)展的束縛。不久后,大腦呈井噴式發(fā)展。
       但是,激發(fā)這種發(fā)展的原因又是另外一回事。環(huán)境可能造成了心理挑戰(zhàn),社會發(fā)展也起了重要作用。一個巨大的大腦將會導致人體異常饑餓,所以早期人類需要改變自己的飲食來供養(yǎng)大腦。因此,對過渡到食肉將有很大幫助。200萬年前古人類食用海鮮為腦部發(fā)展提供了ω-3脂肪酸。通過烹飪也有可能幫助消化,讓人類祖先細小的腸道得到進化,能有多余的能量促進大腦發(fā)育。
       然而,“大腦”的形成代價不菲,包括增加了分娩危險。當大腦發(fā)展到利不再大于弊時,我們重達1.3公斤的大腦將聰明到足以質(zhì)疑其自身的存在。
 
我們身上的皮毛哪兒去了?
 
           哺乳動物消耗大量的能量只是為了御寒。皮毛是天然的“裘衣”,我們?yōu)槭裁匆艞壞欠N與生俱來的優(yōu)勢呢?
       最富有想象力的解釋是:數(shù)百萬年前,我們的祖先經(jīng)歷了一段時間的水上生活,因此拋棄了身上的皮毛。因為生活在水里,皮毛就不能充當好的保溫層,因此就像鯨類一樣,將皮毛進化消失。評論家表示:“如果想在水里保暖的話,身體需要長得圓胖,而非瘦長?!钡愀獾氖?,這種“水生猿理論”缺乏化石證據(jù)的支持。
       一種頗為流行的說法是:“當氣候過于炎熱對我們的生存造成威脅時,我們丟棄了身上的皮毛,而不是在寒冷時期?!眰惗刈匀粴v史博物館的克里斯·斯特林格說:“我們不通過氣喘吁吁,或像大象一樣有對大耳朵來降溫,我們唯一降溫的方法是出汗,但是厚厚的皮毛阻礙了汗液的排出,導致散熱效果不佳。這種問題在陰暗的森林中當然不存在,但是當我們的祖先移居到寬闊的草原上生活,自然選擇導致他們毛發(fā)變得稀疏細膩,便于散熱。但是,出汗后身體就需要攝入大量的液體,這就意味著要居住在河邊或小溪邊,而河岸邊往往綠樹成陰,同時也能減少出汗。
       英國雷丁大學馬克·帕吉爾指出,大草原上的其他動物都保留著皮毛。他認為,直到古人類擁有足夠的智慧來處理后果,大約20萬年前人類才擺脫了身上的皮毛。“我們有能力補償脫去皮毛的后果,如:衣物、住房還有火。自然選擇之所以青睞毛發(fā)更少的個體,是因為皮毛中通常帶有寄生蟲,能夠傳播疾病。之后,性選擇便發(fā)揮了重要作用,人類清晰無瑕的皮膚顯示了他們健康良好,他們成為最佳的性伴侶,其后代便具有了他們的優(yōu)良基因。”而據(jù)研究,在我們的祖先“穿上衣服”之前,已經(jīng)赤身裸體“裸奔”了很長一段時間。
 
我們?yōu)槭裁醋呦?/strong>全球?
 
       我們的祖先已經(jīng)經(jīng)歷了史詩般的遷徙。180萬年前,直立人邁出了偉大的第一步,走出非洲進入東南亞。大約100萬年后,尼安德特人的祖先出現(xiàn)在歐洲大陸。1.25萬年前,智人向中東地區(qū)邁進。然而,這些人口最終都消失殆盡。但大約6.5萬年前,一群現(xiàn)代人類走出非洲,征服了世界。這對任何物種來說都是非凡的成就,更何況是一個弱小、渾身光滑無毛的猿類。但是,究竟是什么賦予他們力量,讓他們能夠走得那么遠、那么廣?
       或許一切都始于一場人口大擠壓。所有的人類都屬于與四個“人類之母”相對應的四個線粒體譜系(L0、L1、L2 an和L3),但是只有L3在非洲以外被發(fā)現(xiàn)。新西蘭奧克蘭大學的昆廷·阿特金森及其同事發(fā)現(xiàn),這個譜系經(jīng)歷了人口爆炸,導致了大批人口外流。因此,非洲之角的人口擁擠可能導致大量人口跨越紅海,沿著亞洲南部海岸遷移。
       英國劍橋大學的保羅·梅拉爾斯認為,人口爆炸是由復雜的技術(shù)、經(jīng)濟以及社會和認知行為所推動。人類控制火的能力或許比語言的出現(xiàn)還要早,但其間沒有任何創(chuàng)新,如:制造復雜的工具,有效地利用食物來源,藝術(shù)表現(xiàn)力和象征性的紋飾。這些文化進步很關(guān)鍵,我們不僅可以雙足行走,一旦達到那個水平,我們就可以改變世界。他指出,這種靈活性使移民不斷向前推進,隨著人口的迅速增長達到環(huán)境承載能力極限,許多個體便搬進新的領(lǐng)域,避免競爭。
       基因突變也能使人更具有冒險精神,例如,遷出非洲最快最遠的人口普遍具有所謂的“尋求新奇基因”——DRD4-7R。當然人類精神也至關(guān)重要——征服無法攀登的高山的精神。
 
人類與其他種群交配?
 
       將現(xiàn)代人類的DNA與古人類序列相比較,結(jié)果顯示,1%至4%的非非裔人基因組繼承了尼安德特人。美拉尼西亞人也有7%的基因組來源于另種人類——丹尼索瓦人。加利福尼亞大學的理查德·格林表示:“這顯示了明確的信號:人類與其他種群交配?!?/strong>
       研究表明,現(xiàn)代人類和我們“表親”之間的交配比較罕見,而對于尼安德特人來說,這種現(xiàn)象5萬年前就已經(jīng)在中東發(fā)生了。在過去的4.5萬年中,人類足跡遍布歐洲,每個街角都能見到尼安德特人。然而,沒有證據(jù)證明雜交就發(fā)生在這里。為什么呢?一種解釋認為,這可能是一種數(shù)字游戲:如果人類的數(shù)量多于尼安德特人,那么在現(xiàn)代人類的基因組中,歐洲交配的DNA信號應該很弱,或者完全消失。
       但是,即使我們許多人都接受確實有異血緣交配的現(xiàn)象存在,難道那就意味著我們是“混血兒”?英國哈德斯菲爾德大學的馬丁·理查茲指出,物種的概念“非常模糊”,“物種”的一個定義是:一個物種不能與其他物種交配,并產(chǎn)生可行的后代。因此,遺傳分析提出質(zhì)疑:尼安德特人與丹尼索瓦人是否是完全不同于人類的物種?
       盡管如此,我們的祖先與其他物種雜交繁殖與否,這個問題都有助于我們審視自己。
 
今天還有古人類存在嗎?
 
       關(guān)于大腳、雪人和野人等類人動物的傳說幾個世紀以來一直讓人們著迷不已。這些確實是精彩的故事,但是這些故事里是否存在任何的真相呢?近日,阿拉巴馬大學的杰夫·魯茲爾在塔斯卡盧薩仔細檢測了所有大腳野人的位置,發(fā)現(xiàn)其棲息地與黑熊相同,表明這可能僅僅是一個張冠李戴的情況。加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學的大衛(wèi)·科爾特曼補充說:“我從來沒有見過什么能讓我心悅誠服的東西?!笨聽柼芈罱治隽艘淮榭赡苁谴竽_野人的頭發(fā),結(jié)果發(fā)現(xiàn)那是野牛的鬃毛??茽柼芈姓J在偏遠地區(qū)偶爾能發(fā)現(xiàn)新種靈長類動物,因此,發(fā)現(xiàn)大腳野人的機會比較渺茫。但是其能在雷達探測下隱藏這么久,似乎又不太可能。
       不過,一些科學家都愿意推敲這個想法,他們認為智人并不是孤獨地存活在歷史上。愛達荷州波卡特洛大學的杰弗里·梅爾德倫指出,歷史上大部分時期,其他古人類物種與我們的祖先共存于世。九年前弗洛里斯人被發(fā)現(xiàn),又名“霍比特人”。這種小個子的古人類直到1.8萬年前都生活在印度尼西亞弗洛雷斯島上。
       1996年梅爾德倫聽取了一份報告,稱俄勒岡州的藍山森林發(fā)現(xiàn)了長達38厘米的類人猿足跡。梅爾德倫抱著看惡作劇的心態(tài)前往,到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)足跡清晰地顯示了足部結(jié)構(gòu)細節(jié)。梅爾德倫說:“這些細節(jié)非常難偽造。我不會試圖說服人們相信大腳的存在,但是我們也不排除其存在的可能性。”
 
我們滅了尼安德特人?
 
       10多萬年前,尼安德特人在直布羅陀山上一些巨大的溶洞中安家落戶。當時,該物種已經(jīng)遠播歐洲和亞洲。但幾千年過后,尼安德特人人口銳減,直布羅陀人成為最后、最孤獨的幸存者。但2.4萬年前,它們終于屈服于滅亡的命運。
許多尼安德特人滅絕的理論都將矛頭指向我們,指控我們曾席卷整個歐亞的祖先給尼安德特人帶去了無法戰(zhàn)勝的疾病,而且我們在糧食和土地競爭上都比他們更勝一籌。最近的研究表明,雖然他們的大腦與我們的一樣大,但他們傾注更多的腦容量為視野服務,從而能在黑暗中看得更清楚,但是其它技能方面就很遜色,比如合作和先進工具的使用。
       加拿大多倫多大學的克萊夫·芬利森表示:“尼安德特人的遺址幾乎沒有絲毫的證據(jù)表明與現(xiàn)代人類有直接接觸,更不用說競爭或戰(zhàn)爭。”芬利森將尼安德特人的滅絕及我們的崛起歸因于氣候變化。
       倫敦自然歷史博物館的克里斯·斯特林格并沒有讓我們那么容易就與尼安德特人的滅絕擺脫干系。他認同氣候變化是一個原因,但認為不應該淡化尼安德特人與現(xiàn)代人類的競爭。他說:“那是個雙重打擊。如果當時氣候變化滅絕的是我們?nèi)祟悾敲船F(xiàn)在享受你生活的應該是另一個尼安德特人?!?/strong>

生活新報 王學勇?lián)缎驴茖W家》編譯
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