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2009年,NOVA为纪念达尔文诞辰200周年暨《物种起源》出版150周年,PBS推出了三集特别纪录片《人类起源 Becoming Human》,结合最新科学发现,讲述人类进化的历史。
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PBS NOVA《人类起源 Becoming Human》
第一集 混沌初开 First Steps1974年,在埃塞俄比亚发现了一具320万年前的成年女性骨骼化石,被称为“露西”(因为考古学家在挖掘时正在哼唱披头士乐队的歌曲《lucy in the sky with diamonds》)。
2000年10月,还是在埃塞俄比亚,又发现了一具330万年前属于南方古猿阿尔法种的女童骨骼化石,被称为“塞拉姆”(Selam,埃塞俄比亚语是和平之意)。由于颌骨内兼有乳牙和尚未长出的恒牙,对比黑猩猩的发育状况,确定其为3岁,脑容量为330毫升。
科学家根据“分子钟”技术,通过计数人类和黑猩猩遗传密码之间的差异,能算出彼此已各自演化了5~7百万年。取中间值,可以推测出,第一个直立行走的人猿应当出现在600万年前。
从1997年开始,法国人类学家迈克布伦特一直在东非大裂谷的西边寻找最早的直立母猿化石,终于在2001年第26次远征时,在撒哈拉沙漠边缘的乍得北部,发现了一个600万年前的头盖骨化石,虽然没有其他的骨骼化石,但通过头盖骨与脊椎骨的匹配关系(枕骨大孔处于颅骨底部),可以确定这是个直立行走的人猿,因而被确定为撒哈拉猿人乍得种(sahelanthropus tchadensis),并将这个母猿取名为“图迈”(Toumai),当地土语意为“生活的希望”,是当地人为在旱季到来之前出生的孩子起的名字。
古人猿为什么要直立行走?并且最终演化成我们现代人的行走方式?
传统的解释有两种,一是站起来是为了摘取矮枝上的果实,另一是他们站起来是为了更凉快,以便不必受到太阳的过多照晒。
而最新的解释是,人类行走的方式逐步进化为能效最好的方式。黑猩猩的直立行走方式耗能是人类的四倍。
600万年前的非洲,气候发生了巨变,原来的连片森林逐渐变为草原,森林与森林之间的间隔越来越远,我们的猿类祖先不得不行走更多,就必须进化出能效最高的行走方式。
从600万年前~200万年前这400万年内,古人猿的脑容量一直没什么变化,而1960年在东非坦桑尼亚发现的180万年前的能人(Homo habilis)脑容量已达到700~800毫升,并且化石周围发现了简单的石器。
为什么到200万年前人类的脑容量突然飞跃起来了?
科学家通过对深海沉积层岩芯的分析发现,在1千万年前,非洲还是个非常湿润的地区,但从那时起热带丛林缓慢变干,并且间断式地爆发狂乱气候。在肯尼亚地区,火山喷发→干旱→湖泊→草原→沙漠,来回地持续剧变了150万年,严酷的进化压力迫使我们的祖先为了能在剧烈气候波动中生存变得更具适应性,并最终朝着已知世界最聪明的生物迈进。
第二集 生而为人 Birth of Humanity直立人(Homo erectus):200万年前,生活在东非大裂谷。直立人(Homo erectus):600万年前,生活在东非大裂谷。
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1984年,著名人类学家利基夫妇(Richard and Meave Leakey)在肯尼亚的图尔卡纳湖发现一具150万年前属于直立人的男孩骸骨化石,后来被称为“图尔卡纳男孩”(Turkana Boy)。
他身高1.60米,相比猿类,体型则更接近于人,而且面部十分相似,只是髋部稍宽、手臂稍长,颅骨更原始,前额较低,脑容量(900毫升)比人类(1400毫升)小。
专门致力于运用精确解剖手段复原古人类的佩利欧阿提斯特·维克多·迪克(Paleoartist Viktor Deak)复原了“图尔卡纳男孩”。
通过骨骼推测,他还没成年,不足14岁,而他的牙釉质显微结构表明,他只有8岁,这说明他的成长速度很快,幼儿时期短,跟黑猩猩接近(黑猩猩7岁性成熟)。而人类12岁才进入青春期。
从猿进化到人类,幼儿时期变长了,其好处可能跟大脑发育有关,人类的脑容量太大,所以脑的生长发育必须在子宫外进行,否则我们的头无法通过产道,较长的儿童期让大脑在出生后有足够的生长发育时间,用来学习与环境相适应的各种技能,从而在复杂的人类社会中生存。
直立人的脑容量是900毫升,虽然比人类的1400毫升小,但已经是黑猩星两倍了。
人类的大脑是身体里最耗能的器官,它消耗了身体全部能量的25%。
为了获取更多的能量,直立人必须吃肉类,也就是必须捕猎,但大都分掠食者依靠力量与速度,而我们的祖先两者都不具备,只有一个绝招,就是持续不断地跑步追赶。
其中最重要的一个进化标志就是毛发的褪去,并且能通过流汗降温。
人类在三百万前就已逐渐失去体毛,这个结论是通过研究人类身上的两种虱子(发虱和阴虱)得出来的:
当全身都是毛发时,显然全身会只有一种虱子,但自从人类体毛褪去后,就只剩下两处毛发:头发和阴毛,这两个地方的虱子老死不相往来,是两种完全不同的虱子。
人类的发虱是原来就有的虱子,而人类的阴虱则和猩猩身上的虱子是同一种,这可能是我们的祖先和猩猩发生接触时,比如睡在猩猩窝里,或者处理它们的尸体作为食物时传染而来的。
所以,如果我们能知道人类阴虱和猩猩体虱分道扬镳的时间就能粗略估计人类失去体毛的时间,通过“分子钟”基因年代测定技术,我们估计两种虱子在进化上出现差异的时间大约在三百万年前。
这说明,远在“图尔卡纳男孩”之前,以甚至可能在露西所在的年代,我们的祖先就已开始逐渐失去体毛了。
“图尔卡纳男孩”基本没体毛 这就是他的优势。
在正午的阳光下,大部分动物都只能靠急促喘气来散热,并且也只能短距离奔跑,虽然它们可以快速运动10到15分钟,但在快速奔跑时,它们不能急促喘气,之后它们的身体就因会过热而中暑倒下,但是原始人可以通过排汗散热,无毛的身体使空气可以在皮肤表面自由流通,汗水蒸发带走热量而使体表温度降低,从而能持续不断地跑步追赶猎物,直至猎物中暑倒下,最后使用近距离武器(石斧等)杀死猎物。
非洲喀拉哈里沙漠里的布须曼人到现在还是采用这样的方式追捕猎物。
直立人在更早的时候已经学会生火,篝火能使他们在非洲大草原上的晚上安全地睡觉,同时还带来对食物的烹饪,让食物变得更软和易于消化,这也能解释为何直立人牙齿较小,而且内脏也较小,这是因为烹煮使得消化食物的消耗减少。
另外,火在被用于烹饪的同时,也使我们的祖先变得更社会性了,成员之间有更多的分享和交流。
母亲和孩子之间的纽带关系也已经和猿类大不相同,例如 一只雌性猩猩不会允许任何其他猩猩带走她的幼崽,至少在幼崽初生的最初六个月,它会和它的幼崽持续肌肤相亲,一刻也不离开。
与人类的孩子相比 猿类的孩子也不需要太多地去理解其他猿类的意图。
而人类母亲对孩子的束缚和猿类母亲相比少得多,杀害孩子的母亲在人类中比在任何其他高等猿类中都要多,人类作为母亲的责任意识更为淡薄。
与多数灵长类不同,人类母亲与他人一起抚养孩子。孩子能否存活取决于其自身吸引其他看护人的能力,也许这就是人类婴儿如此敏感的原因,人类婴儿就像母亲肚里的蛔虫,能读懂她的表情,寻求她奉献的征兆。
我们生来就具有领悟他人意图和情感的能力,这在动物世界中绝无仅有。
在二十世纪八十年代中期,我们认为像“图尔卡纳男孩”的原始人类大约在一百万年前离开了非洲。
但最新发现表明 这一迁移可能早于一百万年前就开始了。
1991年,美国乔治亚州的德马尼西,高加索的高山和平原,位于东非大裂谷数千英里之外,这里以前从没出现过早期人类祖先的化石,现在却发现了一块颔骨,揭示了第一批离开非洲的人类远远早于“图尔卡纳男孩”。
他们大约4.5英尺高,比图尔卡纳男孩体型更小,有着类似猿类的肩部,以及简单的制作石器的技术。他们更原始,有较小的脑容量,用着非常原始的石器。
181万年前,火山频繁喷发,在古老的德马尼西上堆砌出一层火山灰,这些化石就在火山灰之上,所以应该相对较晚,大约在180万年前左右。
一个更刺激的发现,告诉我们古人类的迁移于更早之前就开始了。
2003年,在距非洲5千英里的印度尼西亚的弗洛勒斯岛,研究者发现一种陌生的袖珍型原始人类,身高刚过三尺,甚至比在德马尼西发现的化石更小,被称为“弗洛勒斯人”,也被昵称为“霍比特人”(The Hobbit),他们的脑容量大约为400毫升,只比露西(著名的3百万年前的直立猿)稍大一点,不仅是小的脑容量和原始的面部特征,它们的手脚构造也十分原始,腿部也是,他们的下肢和露西的也很相似。
这真令人大吃一惊,在发现它们的洞穴中,还找到了石器,而露西却从未拥有过。
有些研究者认为,弗洛勒斯人得了一种病,和当今侏儒症相同,这才使他们变成了小矮人,也使他们的头脑相对变小;
但当科学家们更进一步研究,并没有发现病症的迹象。
石器和脸部轮廓让我们联想到直立人。所以有些研究者认为,弗洛勒斯人是由直立人进化而来的,但他们为何这么小,“岛屿侏儒症”效应可能是答案所在:
由于孤岛上食物有限,大型哺乳动物会随时间推移逐渐缩小,这就是在“岛屿侏儒症”效应。
在弗洛勒斯岛上,曾有过非常小的大象,和牛一样大,同样的进化压力是否会作用于直立人,从而产生霍比特人一般的矮人。
或许这神秘的生物是更为原始祖先的后代,也许我们抽取的样本是人类血统最初阶段。
不管这种霍比特人是什么人,他们的祖先可能是第一批走出非洲的移民,部分和露西一样,是半两足猿类,部分是半直立人。如果是这样,我们在印度尼西亚所见到的就能讲得通了。
究竟是什么让这种原始人类离开非洲呢?
一个关键的动力可能是气候变化,草原从非洲来到了亚洲,和草原一起,动物也离开了。
动物离开非洲,人类也会随着动物的足迹离开,毕竟那是他们的谋生之道。
当然,我们的祖先并不知道自己正在离开非洲,他们只是跟着赖以生存的动物,经过西奈半岛,由北到中东以南,这通常被称为大迁移,但实际上并非如此,这一过程可能非常非常缓慢,更为接近其他物种向新领地迁徙的状况,你可以想象一群直立人每年将活动范围向某个方向推移一公里,很长一段时期继续下去,从非洲走到印尼,大约需要15,000年之久。
一百万年前,我们的祖先就已经从高加索山和印度尼西亚来到了亚洲,欧洲也有分布,最近在西班牙的发现就表明了这一点。
直立人征服了旧世界,他们极不寻常,虽然技术有限,脑容量也小,却能行走如此遥远的距离,而且他们的存续时间也相当惊人,就在50000年前,一小撮直立人可能还留在亚洲,所以他们存续的时间长达两百万年。
而现代人类至今存续时间也不过是20万年。
直立人成功的秘密究竟是什么,丹尼斯的惊人发现给了我们最后的线索,有个头骨是老年人的头骨,他的颌骨显示在他死前牙齿已经全部掉光,这意味着这个人最后两年都在完全没有牙齿的情形下生活,这就意味着族群里一定有人喂他,甚至为他嚼烂食物。这真是令人惊奇的证据,这证明了直立人感情生活的质量,也可能正是这一点让他们与众不同:这位祖先留下来的最重要遗产,那就是互相照顾的本能。
第三集 脱颖而出 Last Human Standing14万年前,我们的祖先智人(Homo sapiens)从徘徊在灭绝的边缘(只剩600个个体),到后来遍布整个地球,最终取代原本已经存在的其他古人类种群:直立人(Homo erectus)和尼安德特人(Homo neanderthalensis)。智人非常善于有效地利用环境,他们迁徙到中东地区,直立人灭绝了,他们迁徙到欧洲,尼安德特人灭绝了。
而此前,尼安德特人已经在冰河时代的欧洲生活了40万年,是狩猎能人,脑容量也我们大。
为什么?
直立人可能是最先离开非洲大陆的种群,此后,非洲就像人类进化的引擎一样,陆续向欧洲和亚洲不断输出一波一波的古人类,开始各自向不同的方向发展。
较早期的迁徙大潮就要数奇特的印度尼西亚霍比特人,他们可能是一种矮种直立人;
另一次迁徙大潮则将直立人一路带到中国,这里的化石年龄可以追溯到约70万年前;
紧接着,另一波人类离开非洲前往欧洲,他们有可能就是后来的尼安德特人。
自从第一个头盖骨在德国的海德堡被发现以来,他们就被称为海德堡人,海德堡人继续进化,最终变成了欧洲的另一个人种尼安德特人。
在所有的古人类中,尼安德特人和我们最接近,他们的脑容量略大于我们,他们矮小粗壮的身躯让他们在反反复复的冰河期存活下来。他们以狩猎为生,主要生活在欧洲和亚洲中部冰架的边缘地区。
150年前,在比利时的慕思谷的岩洞里,发现了世界上第一块尼安德特人的化石。
1970年代,还是比利时的慕思谷,在一个叫斯科拉迪亚的洞穴里,发现了一具10万年前的年轻男孩骸骨,一个尼安德特人的小孩,被称为“斯科拉迪亚男孩”(Scladina Boy)。
斯卡拉迪纳男孩的第二颗臼齿几乎完全萌出了,如果按现代标准判断,他应该大约是11到12岁左右,但是,在观察牙质和釉质的内部结构之后,结果证明,他只有8岁。
也就是说,他比我们现代人的孩子发育得更快,这也意味着他没有多少时间提供给大脑发育和学习,据此可以推断尼安德特人没有我们聪明。
通过研究斯卡拉迪纳男孩的下颚骨中的蛋白质,我们可以推断数十万年以来尼安德特人只吃肉,并且捕食大型动物。但尼安德特人没有发明出矛和箭,他们的猎手只有靠近猎物才能将其捕获。
这就使得捕猎成为相当危险的任务,事实上,他们的骨骼有多种多样的骨折,生命艰辛而短暂,只有少数尼安德特人可以活到30岁以上。
作为一个物种,尼安德特人存在了大约四十万年(这是我们智人生存时间的两倍),但终究还是在两万五千年前从化石记录上消失了。
东非大裂谷,是人类进化的舞台。
600万年前,第一个类人猿开始直立行走;
330万年前,生活着“塞拉姆”和她的同类;
320万年前,生活着“露西”和她的同类;
150万年前,生活着“图尔卡纳男孩”和她的同类;
20万年前,进化道路上最后的人类──智人,也在这里出现;
而大约在20万年前,非洲的气候剧烈改变,进入了有史以来最长最寒冷的冰河期之一,冰层覆盖大地,同时大干旱把大陆大地变成了荒漠,所以基本上他们面临着气候上的双重灾难,人类的数量逐渐减少。
遗传学家斯宾塞·威尔斯相信,原始人类的濒临灭绝在我们的基因里留下了印迹,这被称为瓶颈效应,人类虽然在表面上看似乎彼此之间有巨大的差异,但事实上我们的遗传差异微乎其微,我们有99.9%是完全相同的。
其他猿类,如黑猩猩大猩猩或猩猩,它们基因的差异是我们的四倍到十倍。
人类DNA多样性的匮乏暗示了曾经有差点让我们全军覆没的危机。
在遗传水平上我们的差异如此之小的原因,是我们在某个阶段失去了差异性。
古代气候资料显示,在大约14万年前,大部分热带非洲不适合人类居住,我们的祖先被迫在海岸和高地寻找避难所,并且有证据表明我们的祖先濒临灭绝。遗传记录表明所有的现代人类都是一小部分人的后裔━━大约600个有生育力的个体。(关于人口的具体数量和时间科学家之间还有分歧,也有说1000~2000人)。
他们在洞穴里食用过经烹煮的贝类,扩展着食谱。
通过对3万年前的尼安德特人骨架的基因检测,我们发现了跟我们一样的控制人类语言能力的基因Foxp2。同时运用“分子钟”技术,我们可以估计出,我们共同的祖先大概是在30~40万年前,一部分成为了进化成智人的生物,一部分则成为了尼安德特人。
正是50万年前的海德堡人(Homo heidelbergensis),一部分进入了欧洲,成为了后来的尼安德特人,一部分留在非洲,成为了后来的智人。
7万年前,我们的祖先智人也开始走出非洲,继而散布于世界各地。
考古学家们通过大型动物的灭绝来确定他们的活动:在欧洲和亚洲,智人的到来和毛猛犸象、穴狮以及其他大型哺乳动物的消失正好吻合;在澳大利亚,大部分超过100磅的动物在智人到来后的几千年内就消失了。
尼安德特人只是在我们(智人)到来后消失的许多物种之一,渐渐地,他们被推到了欧洲的边缘地带,他们最后的避难所可能是28000年前的直布罗陀岩山,之后,他们便消失了。
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