人類進化鏈上缺失的一環被找到,人類起源問題有望蓋棺定論

2020-12-22 星球百科故事會

一具約有4700萬年歷史極其古老的靈長類動物化石的出現,揭開了人類起源問題的重要秘密,掀起了科學家尋找補充人類進化鏈上缺失第一環的狂潮,是人類進化研究中的重大發現,對於人類進化研究而言提供了可信的理論支撐,對於生物學而言提供了豐富可靠的科學解釋依據。

迄今保存最完整的靈長類動物

這具全球獨一無二的靈長類動物化石,引發了科學界的巨大轟動,讓我們深入其中,了解到底引發了哪些令人震驚的神秘問題。

1這具古老的靈長類動物化石當前到底是什麼情況?

2為什麼會引起一些全球知名古生物學家的深入研究興趣?

3化石所形成的歷史背景如何?

4這具化石所隱藏的信息到底跟人類及現有的高級靈長類動物有何關係?

5化石所提供的信息依據能不能證明就是人類進化鏈上那缺失的一環呢?

(一)

這具極具科學研究價值的化石被發現於1983年的德國梅塞爾化石坑(Grube Messel),化石坑形成的地質年代是中生代,科學家通過碳14的測定確定化石坑於距今4700萬年前形成。

如今化石標本被保存於挪威首都奧斯陸大學國家歷史博物館研究室,古生物學家尤恩.胡魯姆(Jorn Hurum)最初在德國的漢堡古文物地下交易市場花費100萬美金獲得,他也是對化石深入研究的主要發起者。

化石標本是迄今最完美的一具靈長類動物化石,完整率95%,動物骨骼結構清晰完整,骨骼、皮毛、軟組織、腹腔組織等紋理痕跡清晰可見,甚至可以目視到腸內未經消化的食物,化石發現後被私人收藏家分作2部分收藏20多年,喬恩獲得後將2部分重新整合在一起,並使用聚酯樹脂材料固定保存。

古生物學家尤恩.胡魯姆給這塊化石的主人公命名為伊達(IDA),為它新設立了一個古生物科目-----假熊猴科(Notharctidae),為了紀念達爾文誕辰200周年還命名了一個學名-----麥塞爾達爾文猴(Darwinius masiuaen.gen.n.sp)。

(二)

儘管尤恩.胡魯姆是名副其實的古生物學家,但要想揭開化石標本的所有科學秘密,僅靠他一人之力顯然無法完成,這可是科學研究的一項大工程,涉及到多個學科領域,沒有個幾年功夫和多個領域的專長人員,幾乎是不可能實現的問題。

他邀請了各研究領域的知名科學家,希望發揮他們各自所長,儘快得出確切的科學結論。

人類學家霍莉.史密斯,專攻牙齒骨骼與現靈長類動物骨骼對比的研究,找出其中的差異和共同點,確定伊達生前的實際年齡。

早期靈長類化石專家簡思.弗朗森,負責化石出土地的信息考察和化石保存問題,確定化石標本的實際歷史年限。

始新世專家菲利普.金格裡奇,負責製作三維模型,建立數據信息並製作複製品,推斷伊達當時的生活環境和死亡背景。

尤恩.胡魯姆負責在標本中尋找發現重要信息,為其他人提供必要的信息和財力物力的支持保障。

(三)

雖然當前主流科學家都認為非洲是人類起源之地,但這塊化石卻是個例外,它來自歐洲本地德國的梅塞爾遺址,形成於4700萬年前的歐洲大陸,根據對地質年代的推算可以追溯到中生代的始新世,通過回溯信息可以重塑當時的生態環境系統。

始新世的地球剛好處於全球最溫暖的時期,大陸漂移還在繼續,亞歐大陸跟印度次大陸剛好撞擊喜馬拉雅山開始抬頭,所有的陸地都處於熱帶雨林氣候,給靈長類動物的進化和繁衍提供了良好的環境基礎。

在梅塞爾遺址出土的古生物化石還包含了更多的鳥類、兩棲類和爬行類,由此可以推斷哺乳動物在當時是新興主宰者,當然跟舊有的古生物還是同臺競爭,而靈長類動物的存在在當時已經很普遍。

始新世的歐洲大陸跟非洲大陸在地理氣候上沒多大區別,恐龍等大型爬行動物滅絕,只剩下些小型爬行動物,那段時期是歷史上最為溫暖的時期,到處空氣溫暖溼潤,茂密的參天大樹隨處可見,這無疑給了各類哺乳動物最好的生存環境,尤其是靈長類動物,提供了良好的棲息環境和食物保障。

梅塞爾遺址是一個環形火山坑,而伊達的化石是在火山口地層中出土,5000萬年前的梅塞爾,地質活動造就了一個環形火山口,幾百萬年後地質活動趨於穩定,火山口變成了一個深達200多米的湖,周邊植被茂盛物種豐富。由於長時間地質活動的影響,湖面以下不時會冒出大量的有毒氣體二氧化碳和硫化氫,在看似美麗如畫的湖面上卻是危險重重。

伊達很可能是在當時到湖邊喝水,吸入了過量的有毒氣體而致命,毫無知覺地跌入了湖水中沉入水底,被淤泥和雜物埋入地下日久後形成化石,被發現前由於沒有受到外力的影響,所以幾乎整個身體完整的保存下來。

(四)

1 首先通過目測化石標本就可以斷定的結論是,伊達沒有具備大多數靈長類動物的雄性特徵的陰莖骨,顯然她是雌性;一隻手掌骨關節增生增大,判斷是受過骨折傷害而後癒合所致;骨骼顯示粗壯矮小,化石文理特徵說明肌肉發達身體強壯。

2 根據骨骼結構特徵,可以判斷伊達的生活習性,從拇指和大腳趾的結構外觀來看,尤其是靈長類動物一個最為顯著的特徵----指甲,這些現象完全符合以抓握為主的樹棲攀爬特徵,可以斷定伊達的生活習性符合靈長類動物的群居特徵。

科學家從牙齒結構和形狀推斷出伊達的飲食習慣,通過對人類和猩猩及其它靈長類動物的牙齒齒系對比,可以發現她典型的靈長類動物特徵,牙齒符合雜食動物特有的表現,有著鋒利的臼齒和犬齒,主食應該是果實類、樹葉或其它昆蟲。值得一提的是,伊達的化石內臟中保存著她最後一頓飯的信息,食物範圍可以確定出是植物的果實、種子和樹葉。

大多數的靈長類動物牙齒的數目是32顆,而伊達的牙齒數目剛好介於這一數值範圍,科學家通過對牙齒的電腦斷層掃描和最先進的CT掃描,將影像合成了三維模型進行比對發現,從齒系及牙齒磨損情況判斷她還是一個兒童,這是因為她同時具備乳齒和恆齒,年齡約在1歲左右,相當於人類6-12歲的兒童。

3 僅僅通過對化石的身體比例和手指長度,可以直觀的判斷出她是一隻狐猴,但科學家的首要目的是拿她跟現代狐猴的骨骼作比較,以便找出差異和相同點的原始特徵,鑑於狐猴是靈長類動物中最為古老的種類,加上其品種豐富程度最高,在對其研究中非常容易的找出它們共有的原始特性。

在梅塞爾化石遺址同時期出土的還有幾個較為完整的狐猴化石,科學家最先將狐猴化石跟現代的狐猴骨骼作比較,其中沒有發現明顯的進化差異點,狐猴化石的原始特性在現代狐猴身上隨處可見。

原猴亞目的狐猴最關鍵的骨骼特徵是下門齒和下犬齒構成了像梳頭梳子那樣的齒梳型結構,另外每個手掌和腳掌上都有一根梳理皮毛或互相聯絡感情所用的梳理爪,這兩個獨特的特徵是低等靈長類動物共有的特性,如果伊達具備這兩樣特徵,顯然它就跟人類的進化進程沒有關係,或者說它只是一隻很古老的低等原猴亞目動物。

研究對比發現,伊達的腳爪不存在原猴亞目動物的梳理爪造型,五個指頭和人類及其它各高級靈長類動物卻出奇的一致,有明顯的指甲形狀;同樣,牙齒也不像狐猴那樣長有一排齒梳型的下門牙齒,顯而易見伊達不具備原猴亞目動物的最基本的2個特徵。

齒梳型門牙

鑑於化石保存的95%的完整性,伊達的骨骼沒有受到過外部人為的損壞,且牙齒外觀結構完整,所以由此斷定伊達不屬於原猴亞目,不是狐猴進化道路上的一環,而是跟另一個類人猿亞目相關的群體性動物有關。

4 隨著科學家持續深入的研究,在確定伊達不屬於原猴亞目後,科學家於是將主要的研究目標轉向了類人猿亞目動物。

伊達的骨骼特徵出現了越來越多的類人猿亞目的共有特徵,將伊達的骨骼跟黑猩猩對比發現,兩者的共同特徵非常明顯,髖骨的結構和四肢結構有著明顯的相似度,符合相同的運動體系,都具備四肢走路樹上攀爬典型的生活習性,手指和腳趾結構幾乎一模一樣,5個手指和腳趾且相對,腳踝關節距骨結構差別不大,說明可以偶爾站立行走。

腳踝骨是連接腿骨和腳的重要關節,是支撐身體重力和運動的重要部位,伊達的這一骨骼特徵表明,它跟現有的高級靈長類動物都有著必然的相關性,而人類自然也無法排除在外。

1974在衣索比亞發現的「露西」化石,儘管僅僅保留著40%的完整度,但仍然信息量豐富,尤其是能夠直立行走的骨骼生理學特徵,讓科學家將人類進化史追溯到320萬年前,確認了南方古猿阿法種的祖先身份。

露西正是當時猿向人類過渡的原型,她的出現讓人類了解了自己的進化史,這對於人類起源問題有著至關重要的作用和意義。把伊達和露西相比,後者更接近於現代的人類,而4700萬年前的伊達雖然盡顯古老,但是兩者之間並不缺少共同點。

科學家將「直立行走」定義為由猿向人進化轉變的重要標誌,露西的這一特徵完全符合這一定義,由此被科學家確立為人類的最早祖先。通常人類是直立行走的典型智慧動物,拿現代智人的腳踝骨和露西作比較會發現較高的相似度,如果拿伊達的腳踝骨跟露西作比較,依然會發現有很高的相似度,顯然伊達踝關節距骨跟人類相比的話,外形結構差距仍然不大,只不過是大小上的區別大一些,這一比較結果說明,4700萬年前的伊達就開始向著直立行走進化,她清楚地表現出了現代人的骨骼特徵。

5 通過對化石樣本的研究,科學家認為伊達這個物種是靈長類動物進化過程中分離出來的第一個分支,現有的人、猿、猴等高級靈長類動物都屬於這一分支,最大的特徵就是有著跟人相似的手腳結構,眼睛和面部朝前,除此之外它們一樣視力發達智力較高,牙齒數量和齒系有著普遍性特定的特點,恆齒替代乳齒的規律是靈長類動物極為普遍的現象。

(五)

伊達的骨骼既兼有原猴亞目共有特徵又兼顧了類人猿亞目的共有特徵,很明顯是介於兩個分支之間的物種,這說明它跟始新世的兩個靈長類動物進化分支存在必然的聯繫,這恰好符合達爾文進化論的核心理論,達爾文認為自然界的物種都是向著有利於自身的方向慢慢進化,會根據生存環境的變化做出極其細微的調整,甚至通過改變自身的結構來適應新的環境,最終會分離出全新的物種。

在每個進化分支的節點上都會產生一個過渡性的物種,伊達很可能就是這個原猴亞目和類人猿亞目分支點上的一個過渡性物種,通過種種證據表明,化石同時具備兩個亞目動物的基本特徵。

北卡羅來納州杜克大學的葉里溫.西蒙教授是研究這一問題的權威專家,他收藏了全世界大量的靈長類動物骨骼樣本和化石樣本,專門研究達爾文進化論中的過渡性物種,他持有跟達爾文一樣的觀點,認為在動物的進化鏈條上出現過渡性物種是必然,如果在原猴亞目和類人猿亞目之間找到這個過渡性物種,將會是一個震驚世界的問題,這無疑又一次狠狠地證明了達爾文進化論的正確性和科學性。

始新世專家認為,始新世是靈長類動物進化的關鍵時期,沒有始新世的哺乳動物的出現,可以說就沒有現代的人類和其它靈長類動物。菲利普博士對始新世的研究非常權威和專注,他的理論是,在始新世早期的靈長類動物開始出現分化,即原猴亞目開始出現進化分支,分離出了類人猿亞目,伊達則是這兩個亞目之間的過渡物種;原猴亞目的主要成員是狐猴,至今在進化中沒有明顯的變化,而類人猿亞目就顯得格外與眾不同,它漸漸分化出了更高級的猿和猴,人類則是在猿的基礎上分化而來。

尤恩認為伊達生活的4700萬年前,很可能就是靈長類動物的進化起點,伊達同時兼備了兩個亞目動物的基本特徵,這個非同尋常的證據的確是定格了進化歷程中的一個特殊階段,如果伊達確實是類人猿亞目的共同祖先,那麼他必定跟人類的祖先有著一些共同特徵。

考古學家理察.李基認為,關於人類起源的學說是受達爾文的「進化論」影響,人類到底是不是由猿類進化而來眾說紛紜,實際上我們完全可以換個角度來解釋這一問題,是不是可以把人類起源否定為由猿類進化而來呢?李基認為當然可以,人類進化論的本質只不過是人類自己所賦予的一種定義,人類既可以否認又可以承認,與其說由猿類進化而來,還不如乾脆說人類就屬於猿類的某個高級屬種,區別是人類要比其它猿類更智慧更聰明。除了以上承認和否認兩種選擇,我們還有哪些選擇呢?至少在當前還沒有哪路神仙或地外高級智慧生物親自站出來向世界聲明,人類是由他們創造出來的結果。

這樣的觀點實際上是取決於我們人類自己對分類標準的定義,既然人們不支持進化論,那么正如李基博士所言把人類定義為猿類的一種就顯得更符合邏輯,問題是人類的分類標準是由人自己定義的,所以有絕對的權力將猿和人分開,這在邏輯上顯然更有利地支持了進化論。

一百多年前的達爾文用《物種起源》告訴了人們,進化論不管你信不信,它都是科學中的一大成果貢獻,儘管沒有人願意承認自己的祖先是動物、自己是由動物進化而來,但是科學就是科學,除非你能拿出最直接最有力的證據來否認它。

要想人類能夠接受自己是猿類進化而來,可能相對還是比較容易,因為猿類的行為特徵和生理特徵跟人類非常的接近,即使這樣仍然還有很多人都極力否認;可是要人類接受自己的祖先就是類似狐猴的事實,這顯然在情感上難以接受,尤其是將進化歷史追溯到4700萬年前,無論是從證據角度還是從情感角度都顯得很難接受。

站在生物學角度而言,生物多樣性的理論基礎就是進化論,過去、現在和未來的所有動物的生命都會因為進化論而被詮釋,換句話說,如果沒有進化論所有的生命都顯得毫無意義。

所以,科學家認為早期的靈長類動物分化出人類和非人類兩條進化鏈條,把伊達定義成進化鏈條上的過渡性物種顯得相當恰當合適,在人類進化鏈還未補充完整之前,她成為人類進化鏈上那缺失的一環正合時宜。

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