我们所做的一切都有历史的演变。当我们每天早上起床,身体之所以让我们直立,是因为我们的祖先至少在万年前能够直立。我们去厨房用碗和勺子吃麦片,这是至少有万年历史的工具制造传统的一部分。当我们咀嚼麦片时,我们会翻阅报纸,这要归功于具有语言能力、抽象思维和惊人记忆力的大脑——一个已经扩张了万年的大脑。
直到几十年前,大部分进化史都隐藏在科学的视野之外。但是现在几乎每个月都没有重大发现的消息。古人类学家不断挖掘我们祖先的新化石,其中一些化石甚至产生了DNA片段。同时,遗传学家编纂了一部名副其实的进化百科全书——人类基因组测序——在几年内,他们将能够将其与我们最亲近的近亲之一——普通黑猩猩的基因组进行比较。尽管如此,我们对进化的未知远远超过了我们所知道的。
古老的问题没有精确的算计,新的发现引入了新的问题。这对任何科学领域来说都不是什么稀奇事,但接下来的八个奥秘是常常被提起的,因为了解我们的起源是了解我们自己的关键。对我们进化的了解远远超过我们所知道的。
谁是第一个原始人?
假设我们可以时间旅行,一切就会变得容易得多。想象一下,你可以在大约万年前在一个非洲湖边掉下来,看着土豚、羚羊和大象的游行经过,直到你迟早会看到一群猿。它们可能看起来像黑猩猩——大约相同的高度,相同的毛发——但它们扁平的脸和身体其他奇怪的比例表明它们属于不同的物种。也许他们会转向你,看着你的眼睛——来自你最遥远的原始人类祖先的凝视,第一批从其他猿类中分离出来的灵长类动物,开始了产生我们的家庭。这就是古人类学家在酷热、无情的沙尘暴和多年徒劳无功的田野工作时假想的白日梦。
如果最早的原始人是黑猩猩、倭黑猩猩和其他活着的猿类,那么每个物种的数量可能有数十万,甚至数百万。但很少有留下化石。他们的大部分骨头都被鬣狗或其他动物清除和散落,剩下的很少腐烂。当谈到早期的原始人时,古人类学家不得不使用一些牙齿或头骨碎片。然而,古人类学家正在对我们的起源了解的越来越多。
不久前,已知最古老的原始人是古人类学家不得不凑合着用几颗牙齿或头骨碎片。Australopithecusafarensis,大约万年前在东非热带稀树草原上行走的物种,最出名的是年在埃塞俄比亚发现的一具保存完好的女性骨骼,代号为露西。
近年来,古人类学家发现可能有多达五个比A.afarensis更古老的物种。就在去年,法国普瓦捷大学的米歇尔·布鲁内特和他的探险队宣布,在撒哈拉沙漠的沙丘中,他们发现了一种万至万年历史的物种:萨赫勒人恰登人。
这些新的化石使人们对正统观念提出了质疑。“我们认为人类进化是一条很好的直线,”伦敦大学学院的LeslieAiello说。但是,现在一些研究人员会说,人类进化看起来更像是一棵灌木,许多物种在不同的方向分支。现在讨论一直有很多争论。
我们为什么要直立行走?
数百万年来,最早的原始人很像其他猿类。他们身材矮小,与现代人相比,大脑很小,不会说话或制作长矛。但是有一个深刻的区别使他们与众不同:他们可以站起来走路。双足行走是我们祖先的第一次重大转变,远早于使我们成为独特人类的所有其他事物的进化。
几十年来,我们的祖先如何进化成两足动物这个问题的答案似乎很清楚。“长期以来的想法是,我们之所以成为双足动物,是因为我们离开了森林,来到了稀树草原,要么是因为我们不得不俯瞰高高的草丛,要么是因为我们不得不去到孤立的树林,”该大学的灵长类动物学家克雷格·斯坦福说。南加州简古道尔研究中心的。
但近年来,新的证据使这种情况受到质疑。斯坦福说:“历史悠久的想法是,一个虚弱的原始人离开了森林的安全地带,前往危险的稀树草原,不得不靠自己的智慧生活并直立起来,这是一个很好的故事,但它可能是虚构的。”随着研究人员对更古老的原始人遗址进行了仔细研究,许多人得出结论,这些地区根本不是稀树草原,而是各种林木茂密的景观。原始人可能直到万至万年前才生活在热带稀树草原中——在已知最早的原始人用两条腿行走之后的万至万年。现在科学家们正试图弄清楚是什么进化压力导致原始人在森林中成为双足动物。要回答这个问题,他们必须弄清楚直立行走是从什么演变而来的。
化石提供了一些线索,但人们对线索的含义存在分歧。例如,一些研究露西骨骼的古人类学家说,她和我们一样经常走路,而另一些人则说,她在地上笨拙地移动,并在树上度过了很多时间。对于最古老的原始人,古人类学家甚至可以说得更少,因为他们几乎没有在颅骨下发现任何东西。我们直立起源的最佳线索可能来自现存的猿类,尽管没有人确切知道黑猩猩从它们与我们共有的最后一个共同祖先进化了多少。一些灵长类动物学家正在进行实验室研究,研究现代类人猿如何用指关节行走和爬过树木,看看哪些动作最像人类行走。其他研究人员,如CraigStanford,在野外观察类人猿。"最早的原始人可能已经成为通过短暂站立来获取食物的,无论是在树上还是在地面上。它可能看起来不像会勇敢的大步走进稀树草原。
为什么我们的大脑这么大?
我们的大脑不仅大,而且大得离奇。我们这种体型的典型哺乳动物的大脑是我们的七分之一。对于原始人来说,大大脑相对较新。从万年前到万年前,我们的祖先拥有现代黑猩猩大小的大脑。原始人的大脑在万年前才开始增长,并且它们继续膨胀,断断续续,直到至少在16万年前接近现在的大小。
当谈到解释大脑大小的这种爆炸时,科学家们同意一件事:它一定提供了强大的进化优势。“就能源而言,大脑会花费你很多能量”Aiello说。“除非有原因,否则你不会进化出又大又昂贵的器官。”
但古人类学家对这个原因存在分歧。一种可能性是,更大的大脑给了原始人额外的信息处理能力,他们可以用来制造更好的工具。毕竟,石器释放了新的食物供应,因此更好的工具使用者可以养育更多的后代。另一种可能是原始社会生活的驱动力。生活在大群体中的灵长类动物往往有更大的大脑,这可能是因为跟踪群体中的其他成员具有进化优势。
毫无疑问,人脑已经进化成一台很棒的社交计算机,能够在几分之一秒内从别人的脸上画出关于其他人想法的微妙线索。另一方面,大脑大可能促使人类变得更加社交。一方面,大脑袋让孩子们束手无策。那时和现在一样,原始人的孩子需要数年时间才能发展出大大脑,在此期间,他们依靠成年人获取高能量食物。作为父母、兄弟姐妹和祖父母的群体,人类家庭的基本形态可能是为了养活孩子的大脑而形成的。
我们什么时候第一次使用工具?
很难想象没有工具的生活——赤手寻找食物,用牙齿生吃,寻找洞穴或树木作为庇护所。事实上,我们对工具的依赖反映在我们的大脑和身体上。与其他灵长类动物相比,我们负责控制双手等事情的大脑区域扩大了。我们的手指本身是不同的,拇指相应地更长,其他解剖结构的变化使我们能够更熟练地触摸指尖并握住工具。
工具使用的出现是人类历史上一个重要的转折点:它让我们的祖先通过在他们祖先禁止进入的地方寻找食物来控制他们的生活。但对于这种进化转变是如何发生的,科学家们仍然几乎没有任何线索。我们技术历史上最可靠的记录来自工具本身。已知最古老的原始人工具可以追溯到万年前,来自埃塞俄比亚的一组碎石。它们看起来并不多,但原始人可以用它们屠宰一头大象或敲开角马的骨头并吸出骨髓。在精神上,它们也是一项巨大的成就:它们需要一个能够看到一块未触及的岩石并看到隐藏在其中的工具的大脑。
然而,近年来出现了一些迹象,表明人类技术的根源可能可以追溯到数百万年前。一方面,事实证明黑猩猩和其他猿类在制造工具方面有着惊人的天赋。为了穿过荆棘覆盖的地面,黑猩猩可以用树叶制作凉鞋。为了吃白蚁,他们可以剥去木棍来制作钓鱼工具。不幸的是,叶凉鞋不会留下化石。
但一些研究人员认为,原始人的手可能会揭示工具的奥秘。例如,露西和她A.afarensis研究员在最古老的工具之前生活了一百万年。尽管有弯曲的、像黑猩猩一样的手指,但这种原始人也有一个细长的拇指,可以接触到它的指尖。“没有什么可以说这些生物不能制造粗糙的石器,”乔治华盛顿大学的伯纳德伍德说。可能在万年前,原始人就已经熟练掌握了木材和其他材料。许多研究人员认为没有足够的证据来说明工具使用的演变。
我们是如何获得现代思想的?
直立行走,长出大脑袋,甚至制作工具,都不足以让猿猴成为真正的人类。考古学家记录了大约50,年前现代思想的爆炸式增长,以珠宝、精致的坟墓、骨尖长矛和其他新型工具的形式出现。那些让这些东西看起来像我们自己的人的骨头。他们是智人的成员,拥有修长的手臂和腿,平坦的脸,突出的下巴和高高的前额,前额有一个大大脑。
智人至少在16万年前就在非洲上生活了,一些专家认为,我们这个物种的最早成员可能在20万多年前就已经存在。斯坦福大学的古人类学家理查德克莱因提出了一个有争议的理论:现代思维是基因快速变化的结果。他将变化的日期定在大约5万年前,并指出文物的兴起是在那之后,现代人类从非洲的传播也是如此。
克莱因认为,现代思维的进化使人类以前所未有的方式蓬勃发展,很快,即使是像非洲这样巨大的大陆也无法容纳不断增长的人口。许多其他古人类学家不敢苟同。康涅狄格大学考古学家SallyMcBrearty,相信证据表明,随着人类逐渐迁移到新的栖息地并增加人口,现代人类的技术和艺术表现形式在数十万年中缓慢出现。她指出了在克莱因50,年里程碑之前在非洲的一长串诱人的线索。例如,人类可能在,年前就已经在研磨颜料,研究人员在中非发现了带刺的骨头钓鱼钩,他们估计有90,年的历史。
去年,南非的科学家们发现了可以追溯到77,年前的带有几何交叉影线的石头。克莱因认为这种缓慢变化的证据微不足道且具有误导性。
为什么我们比我们的近亲物种长寿?
今天,人类正以令人不安的速度将其他物种推向灭绝——例如,四分之一的哺乳动物物种被正式列为受威胁物种。但来自化石的证据表明,这股灭绝浪潮已经上升了数千年。具有讽刺意味的是,最先成为我们牺牲品的两个物种可能是我们的近亲。
对人类线粒体DNA的研究表明,今天所有活着的人类都可以将他们的祖先追溯到大约15万年前生活在非洲的智人成员。当时,还有另外两种原始人物种。尼安德特人的成员(尼安德特人)生活在欧洲,以笨拙的野兽着称,但他们的大脑与人类的大脑一样大或更大,以及令人敬畏的狩猎技能,帮助他们在循环冰河时代生存了50万年或更长时间。在亚洲,直立人存活了大约万年。然而在智人之后不久从非洲传播,这两个物种都消失了。我们与这些原始人的密切血缘关系使他们的失踪更加令人费解。McBrearty说:“很难理解可能存在另一个与我们密切相关的物种,但不是我们。”从地质学上讲,就在不久前,我们的祖先与这些其他物种面对面,但科学家们仍然对这次相遇知之甚少。关于直立人,他们只能说最年轻的直立人化石,可能是5万年前的印度尼西亚头骨,来自我们自己的物种已经在亚洲定居并移居澳大利亚的时候。“我们不知道那里到底发生了什么,”
尼安德特人留下了更多的线索,尽管情况还远未明朗。科学家们已经分离出六个尼安德特人的DNA片段,并得出结论认为尼安德特人与智人的杂交并不多——如果有的话。在欧洲遇到我们自己的物种后,尼安德特人似乎已经坚持了15,年。但随着时间的推移,它们变得越来越稀有,直到它们只能在孤立的山谷中找到。然后他们根本找不到。
多年来,科学家们试图用从战争到外来病毒的一切来解释尼安德特人和直立人的消失。亲戚从非洲带来。但他们死亡的原因可能要微妙得多。即使我们的物种在进化上比其他原始人稍有优势,只要有足够的时间,这种影响也可能是毁灭性的。例如,人类有可能从长途贸易和更好的工具中受益,使他们能够比竞争对手更好地抵御干旱、冰河时代和其他困难时期。我们的祖先可能每一代都只生了几个孩子,逐渐他们接管了最好的狩猎和生活场所。几百代之后,他们不知不觉地把他们的表亲挤出了存在。
什么基因使我们成为人类?
3年4月,遗传学家完成了人类基因组的测序,现在他们正顺利地解码我们的近亲之一——普通黑猩猩的基因组。这两个序列并排放置的景象令人惊讶。对于数千个职位,它们的代码是相同的。最近,韦恩州立大学医学院的生物学家莫里斯古德曼和他的同事分析了负责蛋白质结构的DNA部分。在基因组的这一关键部分中,人类和黑猩猩有99.4%的相同性。换句话说,使我们成为独特人类的大部分因素可能仅存在于我们基因组的0.6%中。
这一小部分将成为未来几年大量研究的焦点。“将会有一座信息金矿,”肖恩卡罗尔预测,威斯康星大学的遗传学家和霍华德休斯医学研究所的研究员。例如,随着人类和黑猩猩之间的差异暴露出来,医学将发生革命性的变化。科学家们希望找到能够解释为什么黑猩猩不会感染艾滋病、阿尔茨海默氏症和其他困扰人类的疾病的基因差异。科学家们还将在这两个基因组中寻找线索,以寻找人类如何以及为何进化出将我们与黑猩猩区分开来的特征的线索,包括双足体、大大脑和语言。即将发生的事情是最近对一种基因的研究,称为FOXP2。继承FOXP2突变形式的人在说话和理解语法方面有困难。科学家通过比较FOXP2的细微变化,重建了该基因的进化史不同的人携带。
研究人员发现,在过去的20万年里,该基因经历了激烈的进化选择爆发。这种基因的变化可能有助于促使简单的猿类咕噜声转化为语言。但是,如果认为任何一个基因都能告诉我们很多关于人性的信息,甚至只是说话的能力,那就大错特错了。“我们不会有两三个语音基因,这就是故事的结局,”卡罗尔说。“它会比这更微妙。”早期证据已经表明,自从我们的祖先与黑猩猩谱系分裂以来,可能有数千个人类基因经历了强烈的自然选择。而这些基因只能通过相互合作而不是单独工作来建立现代人。对于研究其他动物进化的科学家来说,这并不奇怪。
我们停止进化了吗?
这是一个惊人的过程:超过万年,我们的血统已经从小型猿类进化为地球上的优势物种。我们已经进化出能够完成我们星球上甚至宇宙中从未实现过的事情的大脑。为什么我们不应该继续发展更强大的大脑?很容易认为我们将继续前进,再过一百万年我们将拥有像星际迷航某些情节中的巨大大脑。但科学家们无法说出我们的发展方向。我们甚至有可能走到了进化的死胡同。
想想人类大脑在至少,年里并没有扩大那么多的事实。你可能会认为,如果更大的大脑意味着更高的智力,那么今天自然选择仍然会选用它们。但是大脑袋也有缺点。就像不断扩大的计算机网络一样,不断增长的大脑需要越来越多的线路将其处理器连接在一起。人脑可能正在达到这个计算极限的边缘。大脑大也对人体提出了很多要求——尤其是孕妇的身体。
一个女人的产道必须足够宽,才能让一个大脑袋的婴儿出来。但是女性骨盆的宽度是有限度的:如果它变得太宽,女性很难直立行走。这种限制可能使人脑不可能变得更大。然而,知道这个特定问题的答案的唯一方法可能是等待未来成为过去。