美国和奥地利科学家上月先后在埃塞俄比亚发现了两块古人类化石,这些化石为研究人类祖先的直立行走提供了新的证据。科学家认为,这一-发现将为研究人类祖先的直立行走提供了新的证据——

欧文·拉夫乔在对古人类大腿骨化石碎片进行复原

在非洲埃塞俄比亚阿法尔盆地,科学家发现了距今有400万年历史的直立行走的古人类化石,这比第一个被确定为采用直立行走的原始人类“露西”还要早80万年。有趣的是,“露西”也是在这里被发现的。

自从1974年在埃塞俄比亚阿法尔盆地发现了距今320万年的古人类化石“露西”以来,古人类学家一直想知道,“她”的祖先是在何时开始直立行走的。

2005年3月5日,一个由美国和埃塞俄比亚科学家组成的科考小组在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴宣布,他们在埃塞俄比亚阿法尔盆地发现了距今约400万年的古人类化石,比第一个被确定为采用直立行走的原始人“露西”早80万年。

科考小组负责人之一、美国克利夫兰市自然历史博物馆馆长布鲁斯 · 拉蒂默(Bruce Latimer)在新闻发布会上说“:现在我们可以说,这是世界上最早的两足动物化石。这个发现将革命性地改变我们了解人类进化方式,将为研究两足动物的进化过程带来更多的线索。其重大意义是,直立行走造就了人类。”

据介绍,2005年2月,拉蒂默科考小组的美国克利夫兰自然历史博物馆埃塞俄比亚籍古人类学家约翰尼斯·海利 · 瑟拉西(Yohannes Haile-Selassie)在埃塞俄比亚阿法尔盆地的靡利村附近的荒地上发现了这具保存完好的人体骨骼化石。化石的历史大约400万年,属于生活在“非洲之角”草木丛林中的原始人。

人类进化示意图

拉蒂默科考小组发现的化石,包括一整根小腿胫骨,部分股骨、肋骨、椎骨、锁骨、骨盆及一块完整的肩胛骨和踝骨。就发现的骨骼化石看,这一生活在400万年前的直立原始人,下肢比较粗长,具有较为粗壮的股骨,骨盆的髋骨前后扁、左右阔。根据特征,研究人员明确指出,这个早期人类是采取直立行走的运动方式。不过,这一发现需要经受同行评估、正式确认之后才可能得到科学界普遍认可。

阿法尔盆地位于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴东北约350公里。1974年在这里曾发现当时最为古老的人类化石——距今320万年的南方古猿“露西”骨架,1976年又发现了被认为是最早的古老型智人的博多头骨化石。在此之后,又陆续发现了距今100万年的直立人,以及最为古老的晚期智人化石。在这一地区还发现了世界上最早的距今250万年的人工石器以及大量的古生物化石。

阿法尔盆地之所以出土了如此之多的古人类化石,这与它的地形和地貌有着密切的关系。整个阿法尔盆地是一片开阔的荒原,偶有起伏的小山丘和沟壑,树木非常稀少。每年雨季之后,经过雨水的冲刷,时常会有一些动物和人类化石暴露。考古学家一般都是首先通过发现地表裸露出来的化石,再经过局部发出来采集化石。由于那里地域辽阔,加上人力和财力的限制,难以进行大规模的发掘,大部分的化石都是通过这种地表采集的方式获得的。经过几十年的工作,人们对那里的地层顺序关系已基本清楚,再加上那里的地层富含火山灰,可以通过同位素测定获得化石的准确年龄。科考成果辈出的实际吸引了来自世界各地的科学家到阿法尔盆地“探宝”。

奥地利科学家在阿法尔盆地发现了距今450万年至380万年的古人类大腿骨化石。从这具大腿骨化石同样可以判断,这是一个能够直立行走的古人类。也许,我们人类真的都是非洲人的后裔。

无独有偶,由奥地利维也纳大学的霍斯特 · 赛德尔(Horst Seidler)领导的另一个研究小组不久前在该地区发现了第二块直立行走的古人类化石。

2005年3月10日,赛德尔小组宣布,一个由奥地利科学家组成的科考小组在“露西”的故乡——阿法尔盆地的靡利村以南约100公里的一处名为加利利的地点,发现了26块距今450万年至380万年的部分古人类大腿骨化石碎片。该化石的发现者是维也纳大学的研究生本塞 · 维奥拉(Bence Viola)。科考小组的科学家将26块古人类大腿骨化石碎片进行复原,判断出这是一个能够直立行走的古人类。

霍斯特·赛德

埃塞俄比亚阿法尔盆地

对于赛德尔小组的发现,专家们还存在疑惑。美国俄亥俄州肯特大学的解剖学家欧文 · 拉夫乔(Owen Lovejoy)认为,即便能够根据26块碎片重新复原出大腿骨,但是想要由此推断出古人类的行走步态却依然非常困难。维也纳大学的人类学家格哈德 · 韦伯(Gerhard Weber)指出,一个初步的评估结果显示,这具新发现的骨骼上的肌肉与韧带的附着方式与“露西”不同——这意味着另外一种行走方式。

韦伯认为,这些新发现无疑将为研究生活在400多万年前的古人类究竟是如何直立行走提供有力的证据。在之前发表的有关直立行走的研究成果中,仅有两块古人类的腿骨化石以及一块趾骨化石比这些新的化石更为古老——大约有600万年的历史。古人类学家曾于1996年在埃塞俄比亚发现了一具距今440万年的古人类化石,人们一直期望它能够成为解读人类直立行走演化过程的“罗塞塔石碑”,但是这具神秘的化石至今仍在研究之中,并且没有发表任何研究成果。基于这一前提,韦伯认为,这些新发现的化石可以填补人科动物下肢化石的稀少记录缺口,并且很有可能最终为古人类学家搞清两足动物的进化历史提供有力的支持。

图为早期人类足迹化石

查尔斯 · 达尔文(Charles Darwin)曾说过,人类的摇篮是非洲。他所持的理由很简单:在世界上所有的大面积区域中,现存的哺乳动物总是与同一地区演化出来的动物关系最密切。也就是说,既然与大猩猩及黑猩猩关系密切的无尾猿(现已灭绝),从前很可能生活在非洲,而黑猩猩、大猩猩又是现今与人类关系最近的盟友,那么照这样看来,非洲大陆比任何地方都更可能是人类祖先的居住地。

现代人的起源问题是古人类学界的一大研究热点,但一直存在着两个针锋相对的学派:非洲起源说和多地区起源说。非洲起源说认为目前生活在世界各地的现代人类的祖先在大约20万年前起源于非洲,然后在距今10万年以内离开非洲,向亚洲和欧洲迁徙;少数科学家则主张“多地区起源说”,即认为现代人在欧亚非各自起源。1974年发现的“露西”化石使“非洲起源说”在争论中占据了上风,自1980年代后期以来,一系列DNA研究证据为现代人非洲起源说提供了更多强有力的支持,但它也有一个“命门”:缺乏20万年前至10万年前现代人化石的支持。古人类学家们很自然地想到了非洲,想到了埃塞俄比亚,希望在那里挖掘到弥补这一缺失环节的关键化石。1997年,在埃塞俄比亚阿法尔盆地一个名叫赫托的村子附近发现了3个人类头骨化石,氩同位素测定显示,这些头骨化石的生存年代为距今约16万年前,是目前所发现的最古老的现代人化石。这一发现也为非洲起源说增加了重要砝码。

美国和奥地利科学家在埃塞俄比亚新发现的古人类化石,不仅为研究人类祖先的直立行走提供了新的证据。也为研究人类祖先来自非洲提供了新的证据。据目前所拥有的化石材料而言,人类的发祥地很可能在非洲,特别是东非地区。

人类的进化扑朔迷离,特别是猿人是怎么站起来行走的这一问题,一直没有人能够说清楚,难怪古人类学家叹息:双足直立行走是进化生物学中最难解的谜团之一。

尽管达尔文写了《进化论》一书,但书中部分观点随着科学家的深入研究正在渐渐地失去可信度,也使人类的进化变得扑朔迷离,特别是猿人是怎么站起来行走的这一问题,一直没有人能够说清楚。就像洛夫乔伊所说的∶“朝向双足行走进化,是我们在进化生物学中所能看见的最惊人的解剖变化、最难解的谜团。”

从四足行走转换到两足行走的行动方式要求身体的结构有很大的改变。例如与黑猩猩和大猩猩相比,人有较长的后(下)肢,较短的前(上)肢,较短而宽的骨盆,较短和不弯曲的指(趾)骨和缩短的腰部,南方古猿阿法尔种是已知的、最早的人科成员,无疑是两足行走的,但仍保留着一些树栖的性状。

“ 露西”构示图

对于两足步行在人类进化史上的重要性,人类学家倾向于持两种观点:部分学者强调腾出前肢是为了方便提取物品;另一派学者则强调双足行走是效益较高的运动方式,在他们看来,提取物品只是顺便得来的副产品而已。

上述第一种假说是由美国俄亥俄州肯特大学的解剖学家欧文 · 拉夫乔(Owen Lovejoy)1981年提出的,他认为,两足步行是一种缺乏效率的运动方式,因此,这项进化必定是冲着“方便携带物品”而来。

追根究底,进化成功靠的是繁衍众多能生存的后代,因此,洛夫乔伊认为,答案在于“这项新能力使得公猿可以藉由为母猿觅食,而增加母猿的生育力”。他指出,猿类繁殖很慢,大约四年才会产下一名后代。反观人类,如果雌性得到更多的能量,也就是更多的食物供应,她们可能会成功的繁衍更多子女。如果雄性能帮助雌性提供更多的能量,为其和小宝宝搜集食物,她将能够大大提高生育能力。

第二种有关人类两足行走的观点则比较有说服力,部分原因在于它很单纯。这个假说是由加州大学戴维斯分校的人类学家彼得 · 罗德曼(Peter Rodman)以及麦克亨利(McHenry)所提出的,他们认为:由于两足步行是效率更高的运动方式,因此在变动的环境中颇为有利。当森林面积减少,食物来源对一般猿类而言就显得太过分散,不易取得。根据这个假说,最早的双脚步行猿之所以进化为人类,只在于它们的运动方式。它们的双手、颔骨及牙齿必定仍维持猿类风貌,因为它们的饮食并未改变,改变的只是获取食物的方式而已。

从最早的人类出现开始直到现代人的整个人类进化系统,在分类学上都归入一个科,也就是人科。从现有的化石材料来看,能够作为过渡阶段代表的就是南方古猿的早期类型。由于过渡阶段所处的位置正好介于古猿祖先和会制造工具的人属之间,因此,深入研究这个过渡阶段,不仅对于了解由猿的机体向人的机体的转变有着极其重要的意义,而且对于了解由猿的生活方式向人的生活方式的转变,以及人类制造工具行为的起源、狩猎和肉食行为的起源、人类社会的起源都有着极其重要的意义。

两足直立行走是一种行动方式,指的是行动时用后肢两足交替地接触地面向前行进,后肢以上的身躯保持直立和充分伸展的姿势。在高等灵长类动物中,惟有人类是采取的这种行动方式的,因此,这也是人类区别于猿类的一个重要特征。

当人类祖先由树上下到地面生活时,身体的各个方面发生了一系列的适应性变化,其中在行动方式上就发生了由四肢向两足直立行走的转变。这种转变引起了机体结构发生一系列的变化,特别是骨盆、大腿骨、足骨以及有关肌肉的改变,包括后肢的增长(相对于前肢而言),骨盆变短增宽,足后跟增大和足弓的形成等。所以有人认为,两足直立行走是人类祖先从猿分化出来的最重要的标志。

关于促进人类进化成两足动物的因素,还有许多种不同的推论,例如“必须越过高草丛往远看,以便监视猎食者”,或是“白天搜寻食物时,需要更有效率的散热方式”等。负责探讨人类起源的古人类学家认为,进化为“两脚步行”不仅是重大的生物转型,也是一项重大的环境适应。以致我们可以理直气壮地说,所有两足行走的猿都是“人”。这并不是说,最早的两足行走的猿的物种已具有某种程度的技术、智慧或者人类的任何文化素质。科学家的观点是两足行走有着巨大的进化潜能——使上肢解放出来,双手因此得以自由,终于发展出巧妙的手法。那些人类虽然和我们并不相像,但是若不曾进化为两脚行走,他们永远不可能变成我们今天这副模样。

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露西与“第一家庭”

1973年10月,美国俄亥俄州克利夫兰自然历史博物馆的人类学家唐纳德 · 约翰逊(D. Johanson)在埃塞俄比亚阿法尔盆地一干燥的沟壑中发现了构成一个膝关节的大腿骨(股骨)下端和内侧小腿骨胫骨)上端的两节骨头化石,它们比已知的任何人类的骨骼都小,但从其形状和形成关节的方式,表明他们能够像人一样直立行走,而与非洲古猿的膝部明显不同。地质资料表明,这些骨骼的年代距今大约有350万年。

1974年,约翰逊领导的一个法、美考察队又到这个地点进行挖掘,发现了许多化石骨骼。特别重要的是发现了一具没有头骨的全身骨架的大部分。从髋骨的形态可以看出这是-位成年女性,身高1米左右;从骨盆的形状和大腿骨与膝之间的角度可以清楚地看出她已经适应于相当程度的直立行走;但是与现代人相比,她的胳臂较长而两腿相对较短,这种身体结构又很像猿。

从这个地区发掘出来的其他化石显示他们在某些方面如牙齿的大小、形状以及颌骨的突出程度)比以前在南非和东非其他地区发现的南方古猿更为原始。这也正是人们在越来越接近人类起源时间的研究中所希望的发现。发现这些化石的当夜,兴奋的挖掘者们开起了庆祝会,约翰逊把白天发现的这位激动人心的女性呢称为露西",命名为南方古猿阿法尔种Australopithecus afarensis)。

1975年,约翰逊和泰伊伯在这一地区又有了一个重要发现。他们在一个化石坑内发现了至少13个人的遗骸。300多万年前,这里显然是发生了某种突发性的自然灾害,可能是一场洪水夺去了这些人的生命,并形成了这个化石坑。这13个人有男有女,至少4个是小孩,其中一个小孩的头骨几乎完整地保存了下来。这些人生前可能生活在一起的,所以他们被形象地称为第一家庭"。这是人类合作行为的最早证据。

约翰逊等人在比较研究了先后在阿尔法盆地发现的化石后,认为标本非常相似,他们都能两足直立行走,但却具有小的脑子和大的犬齿就是我们日常所说的“虎牙”)。这样的形态特征虽然与南方古猿非洲种相似,但是比后者更为原始,必须归入一个新种。因此,约翰逊等人将在阿尔法盆地发现的化石命名为南方古猿阿法尔种。同时认为,一方面,南方古猿阿法种是南方古猿非洲种的祖先,然后又从南方古猿非洲种中分化出了南方古猿粗壮种和南方古猿鲍氏种;另一方面,南方古猿阿法尔种还是更为进步的“能人”的祖先。