相信每個父母都被問過這個問題:人是從哪兒來的?
我們關於人類演化的歷史,都是從化石中得來。從一塊化石推演出整個人類的演化歷史,這個過程的精彩和驚心動魄堪比推理小說。
在人類進化歷史上,有幾塊人類化石是最出名、最珍貴的,上次我們介紹了人類進化早期的三個「明星」:撒海爾人圖邁、生活在非洲東部的原初人千禧,以及強壯的地猿阿迪。
今天,讓我們跟隨古人類學家,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員、博士生導師趙凌霞老師,一起去了解南方古猿和「人類的老祖母」露西的故事。
趙凌霞
古人類學家,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員,博士生導師,古人類研究室副主任,中國人類學民族學研究會常務理事,德國哥廷根大學人類學研究所訪問學者,主要從事人類起源與演化、古猿分布與演化等領域的研究。
1974年11月,在非洲東部的衣索比亞,看似平常的一天開始了。在一片茫茫的大沙漠中,考古隊員們頂著非洲的烈日,賣力地揮舞著手中工具。咔咔咔,一個巨大的驚喜正靜悄悄地等待著他們。
「快來看!」古人類學家詹森指著一塊奇怪的石頭激動地呼喚著隊員們。大家都不敢相信自己的眼睛,眼前的景象讓他們激動得喘不過氣來:這是古代人類的化石!考古隊員們馬上各就各位,緊張地投入了發掘。
在接下來的幾個星期,這裡先後出土了人的頭骨、大腿骨、脊椎骨、肋骨、骨盆的碎片,一共有100多件人類化石,這大約佔一個人全身骨骼的40%。而且,這些化石全都是屬於一個人的!
要知道,即使是發現一小塊古人類化石,也是一件了不得的事,而這次發現了這麼多同一個人的化石,這可真是前所未見!
在古生物發掘中,科學家如果只發現一個頭骨,就能推斷出和頭部相關的信息;如果發現了完整的骨架,就可以解答很多大問題。所以,露西的發現非常重要,這意味著我們能夠了解當時人類全身的構造,對探索人類的進化有著非凡的意義。
一直到今天,露西都是人類進化史上最著名的化石標本之一。發現她的古人類學家自然是異常興奮,在現場小心翼翼地把化石保存起來,帶回實驗室進行進一步的研究。
好奇的你可能想知道:為什麼她的名字是「露西」呀?
考古隊員們通過初步觀察,發現化石的骨骼屬於女性。而在她剛剛被發現的當天晚上,大家為了慶祝這個偉大的發現,在營地上跳起舞來。這時錄音機裡正播放著披頭四樂隊的歌曲《露西在綴滿鑽石的天空中》(Lucy in the Sky with Diamonds)。
有個科學家一拍腦門兒,說:「我們就叫她『露西』吧!」
於是,這個可愛的名字就誕生了!
露西的個子不算高,不到1.2米,體重大約27公斤。說起來,露西的體形和一個小學生差不多,不過她已經是一個成年人了!露西的腦袋有些小,腦量大概有375毫升—500毫升,和黑猩猩的腦量(275毫升—500毫升)相差不大。她有著傾斜的額頭、突出的眉脊,兩個眼眶之間的距離非常寬;她還有一個又短又扁的小鼻子、非常突出的大嘴巴和下巴,牙齒倒是和我們的很相似。
露西形象復原圖
露西的上肢與下肢差不多一樣長,上下肢比例介於現代人和現代猿之間。手指長而彎曲,肩胛骨有些像大猩猩的。
也許你要問,露西究竟更像人還是更像猿呢?
老實說,情況有些複雜。從解剖學意義上來說,露西有著與猿類非常相像的特徵。露西的發現者古人類學家詹森認為,露西的上半身更像猿,她的肩膀、脖子、手指和長長的手臂都和猿類非常相似;但她的下半身卻和現在的人類非常相像。
簡單地說,露西就像是一個猩猩的上半身和人的下半身拼起來的奇怪生物。
考古學家們根據骨骼推算,露西的年齡在25歲—30歲之間,現在看來正是一位年輕的女性,但在那個時候人類的壽命比現在的要短得多,露西真的可以算得上是一位祖母啦。
細心的你也許已經發現了,露西的樣子似乎和三種最早人類祖先(撒海爾人圖邁、生活在非洲東部的原初人千禧,以及強壯的地猿阿迪)的樣子差不多。難道幾百萬年的時間裡,我們的祖先就沒發生變化嗎?
對,人類祖先的身體結構在很長時間內,其實並沒有發生非常明顯的變化,特別是上半身:他們的手臂一直特別長,手指一直是彎曲的,這都是為了能夠更好地爬樹,更方便地在樹上移動,因為大樹是他們的庇護所。
但是,也不能說人類在幾百萬年的進化歷程中一點兒變化都沒有發生,在這幾百萬年的時間裡,我們的祖先正努力讓自己能更好地在地面上行走。
生活在700 萬年以前的圖邁,他就不太會行走,走起路來可能也是搖搖晃晃的。但300萬年以後的露西,已經可以比較靈活地在地面上用雙腳行走了。
圖邁復原頭骨的形態特徵與黑猩猩有一些共同的特徵,但總體特徵,特別是牙齒形態與南方古猿接近,尤其是在顱底部分。圖片來自《自然》,2005年發表。
別看走路對我們來說是輕而易舉的事情,但是人類踉踉蹌蹌地學會走路,卻經過了上百萬年的時間。科學家在研究露西的過程中發現,她和非洲出土的一些其他人類化石非常相似,他們很可能屬於同一個群體。
1924年,南非湯恩的一個採石場中出土了一塊靈長類的頭骨化石。它的研究者,解剖學家雷蒙德·達特發現,這是一件3歲的雙足行走靈長類動物化石。他將這件標本所屬的類群命名為南方古猿。
雷蒙德·達特認為這件化石中包含很多類人類的特徵,說明這可能是人類的早期祖先。後來,他和同事們又發現了不少類似的化石。但是,當時的人類學家非常反對這個想法,認為這只是一件普通的猿類化石。
當時的人們普遍認為只有在化石附近發現石器,才能認定化石是人類,因為在那時,判斷人類的標準還是能否製造工具,而非能否直立行走。
1959年,非洲東部也出土了一件南方古猿的頭骨,被定名為南方古猿鮑氏種。
南方古猿源泉種復原圖
現在,露西的化石也被發現了,她與其他南方古猿之間的相似性令科學家斷定,露西也是南方古猿家族的一個成員。由於這些南方古猿化石與人類之間的相似程度十分驚人,就連當時保守的科學家也不得不承認,半人半猿的南方古猿,很可能是人類進化史中的重要成員。
發現露西的兩年之後,在坦尚尼亞的萊託裡地區,古人類學家瑪麗·利基發現了一串南方古猿370多萬年前留下的腳印。
這串比露西生活年代還早的腳印清楚地記錄下南方古猿的行走姿態和他們的腳底形態,科學家從而推斷,南方古猿是習慣直立行走的物種。而且,他們的足部形態和現代人類相似,說明留下這串腳印的南方古猿非常適應地面生活而非樹棲生活。
這樣,科學家終於廣泛地接受了南方古猿是人類進化史早期成員的觀點。
此後,越來越多的南方古猿被發現。截至2016年,古人類學家們已經發現了7個屬於南方古猿科的物種:南方古猿阿法種、南方古猿非洲種、南方古猿湖畔種、南方古猿羚羊河種、南方古猿近親種、南方古猿驚奇種,以及南方古猿源泉種。
南方古猿頭骨
2010年,科學家甚至發現,在340萬年以前,南方古猿就已經能夠使用石制工具從動物殘骸上刮肉了。這令人類使用工具的歷史提前了110萬年。
現在我們知道,南方古猿是一個非常龐大的家族,包含很多個物種,他們在200萬年—450萬年前分別生活在非洲的很多地方。
這些不同的南方古猿有的又粗又壯,是粗壯型的南方古猿,科學家將他們統稱為傍人,傍人有三個種,但他們似乎並不是現代人的直接祖先;有的比較纖細瘦小,是纖細型的南方古猿。
露西生活在320萬年以前,它屬於南方古猿阿法種,是一種纖細型的南方古猿。纖細型南方古猿與現代人之間有很多相似的地方,他們在約350萬年前就遍布東非和北非地區。南方古猿的7個種中,湖畔種、阿法種和非洲種是最出名的。
那麼,這7個南方古猿物種,哪一個才是我們現代人的直接祖先呢?
科學家最初認為,南方古猿非洲種最終演化成了後來的人屬,因此可能是現代人的直接祖先。
但是,有些南方古猿非洲種化石的年代比一些人屬化石的還要晚,所以科學家就否定了這種想法。這樣,人屬要麼是較早從南方古猿非洲種分離出來的,要麼就是由一個尚未被發現的物種演化而來的。
在萊託裡發現的南方古猿的腳印化石,說明南方古猿的行動方式是直立行走,但與此同時,他們的腦容量卻和黑猩猩的差不多大。這說明在人類演化的過程中,直立行走比大腦容量的增長出現的時間要早。
生活在700 萬年以前的圖邁,他的大部分時間都是在樹上度過的。而到了南方古猿的時代,他們已經能夠自如地在地面上行走了。人類為什麼要放棄樹上安逸的生活,而到地面上來呢?
科學家猜測,南方古猿也是迫不得已,才來到地面上的。在南方古猿的時代,東非的森林正變得越來越小,森林裡的食物也越來越少。他們為了吃飽肚子,更加習慣於穿過草地,去別處找吃的。但他們仍然生活在森林裡,因為森林裡更加安全。
講到這裡,你可能會很好奇:露西是怎麼變成化石的呢?科學家通過對露西的骨骼進行詳細研究,發現露西的身上有很多處骨折的痕跡,這是從高處墜落而導致的。
也許在一個漆黑的夜晚,露西在一棵枯樹上睡著了。那晚風雨交加,枯樹隨風搖擺,可憐的露西一不小心便摔了下來。她試著用雙手保護自己的身體,但是傷得太重了。
露西身體的很多地方都發生了嚴重的骨折,就這樣離開了這個世界。在漫長的地質年代裡,露西的遺體被當時的泥沙掩埋起來,她身上的有機質被分解殆盡,堅硬的部分如骨骼等,經過石化變成了化石,讓她原來的形態保留到了今天。
露西雖然離開了我們,但是她的化石所告訴我們的進化知識卻加深了人類對於自身歷史的了解。在露西的身上,我們發現了她積極進取的精神。在一次次離開森林、下到地面的嘗試中,以露西為代表的南方古猿不懼怕陌生世界的困難和危險,漸漸熟練掌握了在地上直立行走的訣竅,習慣了稀疏草原的環境。
可以說露西和其他南方古猿是早期人類走出森林、適應稀疏草原環境的絕佳例證。在很久以後,經過許多代的進化與繁衍,人類走出了非洲,進入了世界的各個角落。