尼安德特人復原圖。曾經生活在歐洲的尼安德特人就是現代人的已滅絕的「兄弟姐妹」之一。
美國自然歷史博物館展出的人類進化樹(局部,小圖為進化樹全貌)。
本報綜合報導在人類考古學領域,骨骼化石一直是科學家們追尋人類祖先足跡的重要工具,骨骼化石能夠告訴我們,遠古人類何時開始直立行走、何時學會製造工具。可是,人類的老祖宗何時學會穿衣、說話、思考呢?現在,科學家又引入了一位新「助手」:DNA數據。美國紐約的美國自然歷史博物館在今年2月最新開放了一個人類起源展廳。在展廳裡,DNA數據被置於與化石一樣高的研究地位。
通過研究DNA,科學家發現了許多有趣的、顛覆性的史實:人類祖先原本是弱肉強食的受害者,經常被猛獸猛禽捕殺,但這樣反而促進了人類智力的發展;包括北京人在內的直立人並非現代人的直系祖先,人類真正的祖先直到距今6萬多年前才走出非洲,而且人數大約只有4000人;人類今天仍在不斷進化,距離現在最近的一次基因進化就發生在5800年前。
文字:彭玉磊
DNA發現1
滅絕的「兄弟姐妹」
本報綜合報導現在,DNA數據已經成為了我們揭開人類進化之謎的新途徑。過去我們一直認為物種進化、後代繼承祖先的過程是一條單行線,但是科學家逐漸發現,人類起源的大家族故事遠比預想的要錯綜複雜。
新的研究發現,人類進化的族譜就像一株枝葉茂盛的盆景。在現代人類祖先生活的年代,地球上還同時生存著其他種類的人,但是這些人種後來逐漸滅絕了。最新研究顯示,在人類的史前史當中,不止一次出現過具有現代人特徵的人種,這些人後來又因為不明原因滅絕了。
人類起源於東非大草原。目前,科學家對於黑猩猩和現代人何時在進化族譜中「分岔」仍然存在爭議,也沒有化石能夠解決這個問題,但DNA可能會給出答案。科學家用DNA的進化速度校準了「分子鐘」,來衡量DNA多久會出現一次遺傳變異。現在的黑猩猩與人類的DNA中共有3500萬個化學鍵不一樣,這表示二者大約在500萬~600萬年前「分家」,走上了各自進化的道路。
2001年,一個科研小組在非洲查德挖出了一個號稱是迄今為止人類進化譜系中最早的原始人類的化石,被命名為「薩赫勒人查德種」(暱稱為杜馬伊,在當地土話中的意思是「小孩」)。按照上面的結論,這種古人類應該是出現在「分家」之後。可是,研究者通過測試發現,這種人生活在大約700萬年前。這說明,「杜馬伊」是另外一個新人種,只能算是現代人的近親,而非人類的直系祖先。
DNA發現2
蝨子DNA可以解謎
本報綜合報導毛髮與骨骼不一樣,它們無法抵抗雨打風吹、地質巨變和時間的「侵蝕」。所以,雖然我們現在可以通過古人類的頭骨來研究人類祖先腦容量的變化,通過脊骨和髖骨來研究人類祖先開始直立行走的時間,但是沒有毛髮的考古記錄,科學家就無法知道人類祖先褪掉體毛、穿上衣服的具體時間。但是,有科學家想到了一個「偏方」:通過蝨子來解開上述的謎題。
頭蝨寄生在人類的頭髮中,體蝨則大多數生活在衣物中;頭蝨的歷史可以追溯到數百萬年前,而體蝨的歷史卻比前者短得多。德國科學家馬克·斯多克在去年發現,可以對兩種蝨子的DNA進行比較,從而計算出體蝨何時從頭蝨進化而來——因為DNA的進化速度是有規則的。最後,他跟德國馬克斯·普朗克進化考古研究所的同事得出結論:這個蝨子進化的分岔點最早發生在11.4萬年前。由於新種類蝨子的進化是因為有新宿主的出現,因此可以推斷,人類祖先就是在那個時候褪掉了體毛、穿上了衣服以蔽體保暖。
DNA發現3
現代人祖先不超過4000人?
本報綜合報導在250萬年前,一個新的人種「能人」在非洲出現了。能人是首個大腦容量大於黑猩猩的遠古人種,而且也是首先學會製造工具的人種。能人的直系後代「直立人」更是邁出了進化史上的關鍵一步——走出非洲。
雖然在200萬~100萬年前,直立人就已散布到了歐亞大陸,但是DNA卻顯示,這個人種後來滅絕了,直立人並不是我們的直系祖先。
關於這一段進化歷史,舊有觀點是:在歐亞大陸上的直立人都發生了基因突變,最後得以進化為現代人的祖先「智人」。可是,科學家對Y染色體的研究卻推翻了這個推測。科學家發現,直立人和現代人的Y染色體大大不同。而Y染色體是由父親直接傳給兒子的,因此它可以用作追尋祖先的線索,美國史丹福大學的分子人類學家彼得·昂德希爾追蹤了來自世界21地的1062名男性身上的160個Y染色體突變。根據分子鐘技術,他的結論是這1000多人最近的共同祖先生活在8.9萬年前的非洲。通過計算他得出結論:當今人類的祖先直到6.6萬年前才離開非洲,這與直立人100萬年前就離開非洲的結論有著明顯不同。
根據目前人類Y染色體的差異和種類,人口遺傳學家推測6.6萬年前離開非洲的男性只有大約2000人。假如同時離開的女性人數與男性相當,那麼當今人類的祖先總共不出4000人。
此外,研究人員還發現了3種在語言、文化等高級智能進化方面起到重要作用的染色體。
第一個被稱為FOXP2。FOXP2基因遭到損壞會造成罕見的語言疾病。根據科學家的推測,FOXP2最晚可能於5萬年前出現。如果這個推論成立的話,那麼人類就是在離開非洲後才掌握了語言。
第二個基因被稱為「小腦症基因」,它大約出現於3.7萬年前,那個時候的人類學會了使用符號。
第三個基因被稱為ASPM,出現於5800年前。這個基因出現之後,智人進一步進化,人類在近東地區建立起了第一批城市。
DNA發現4
人類曾是猛獸獵物
本報綜合報導 通過對DNA的研究,科學家還在去年夏天發現了人類進化的關鍵基因——HAR1。
HAR1存在於許多種動物體內,不僅黑猩猩和人等哺乳動物有,連很多鳥類都有。加利福尼亞大學聖克魯斯分校的戴維·豪斯勒是HAR1的發現者,他介紹說,這部分DNA的118個化學鍵在3100萬~500萬年前只有2個發生過改變,可是在從黑猩猩到人類的進化歷程中,卻有18個化學鍵發生了變化。這一變化,可能就是南方古猿進化為人類的關鍵。科學家還發現HAR1在人類大腦體積增長過程中起到了至關重要的作用。
此外,美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的神經遺傳學家丹尼爾·蓋楚溫德正在將黑猩猩和人類的大腦皮層基因活動、高級思想活動進行組合研究。蓋楚溫德去年發布報告稱,人類擁有的「高級」基因可以影響信號從神經元到神經元的傳送速度、從而影響大腦處理信息的速度,還可以提高細胞之間的聯繫、從而提高學習和記憶能力,並且能夠促進大腦容量的增加。這類基因的活動形態也是從南方古猿時代開始出現的。
這些結論解釋了現今發現的人類最早祖先——南方古猿「露西」的生存狀況。「露西」化石在1974年被發現,屬於南方古猿阿法種,會爬樹也會在草原上直立行走。阿法古猿的女性和男性直立時有3~5英尺(0.9~1.5米)高,體重60~100磅(27~45公斤)。他們的牙齒很小,以水果和堅果為食,從不吃肉。美國華盛頓大學的人類學家羅伯特·蘇斯曼表示,比起兇惡的遠古猛獸,這些阿法古猿更容易成為猛獸的獵物。許多阿法古猿的頭蓋骨化石上都留有大型貓科動物或者猛禽的爪印。
遠古人類是猛獸猛禽的獵物,這也顛覆了人們過去的觀念——人類直系祖先在進化過程中擁有較高的打獵能力。科學家還指出,處於獵物地位的人種必須依靠智力和社交能力來生存。蘇斯曼認為,被獵食的危險給我們的祖先帶來了壓力,促使他們合作和群居。