
01
自古以来,人类就一直好奇,他们的"最初"祖先长什么样子?而基于这种对许多奇幻的古代人类诞生方式的想象,世界上几乎每个国家都有自己的"童话创造"传说。
然而,无论在哪个时代,人类社会都会存在一些看到真相的智者。
柏拉图和亚里士多德
早在公元前5世纪,两位古希腊人,圣人柏拉图和亚里士多德,就提出了关于人类起源的最早想法:
整个自然界,包括人类,是一个完整的系统。这意味着人类和其他动物必须起源于相同的模式。
卢克雷绍
在公元前1世纪.C,罗马哲学家吕克莱绍在他的《自然理论》一书中说:
与罗马人不同,最早的人类像动物一样过着洞穴生活,既不制造工具,也不使用语言。
达尔文
当然,这些小众理论往往是看不见的,长期以来一直受到宗教神权力量的压制。直到1871年,英国生物学家查尔斯·罗伯特·达尔文(Charles Robert Darwin)才出版了《人类的起源和性选择》(The Origin and Sexual Choice of Man)。在这本书中,他的物种进化理论完全推翻了所有关于人类诞生的神话和传说:
达尔文认为,根据他所收集的大量信息证据,可以推断出人类同样被进化论的原则所支配——事物的选择。
然而,当达尔文在1859年首次提出进化论(物种起源)时,却招致了严厉的批评:因为根据当时遗传学的"杂交理论",生物的本质是黑白的,得到后代灰,灰烬和灰烬的后代出现亚灰色,等等,这些性状都变得越来越单调,不可能有很多替代性状, 使事物的自然选择不存在。
孟德尔
1865年,奥地利生物学家格雷戈尔·孟德尔(Gregor Mendel)用豌豆杂交实验揭示了生物学遗传奥秘的基本规律,就像达尔文对进化论的进一步解释一样:
在对前后近30,000颗豌豆进行了测试后,孟德尔最终得出结论,豌豆的杂交性在后代系列中是3:1。
孟德尔认为,如果后代只是简单地结合其父母的特征,那么这些生物重复出现的所有特征都将趋于相同,这显然与物种的多样性和丰富多彩的性质不一致。
基于这一假设,孟德尔发现了生物遗传理论中的两大定律:
一、分离法:确定相同性状的一对遗传因子彼此分离,独立传给后代;
二、自由组合定律:不同遗传性状的确定,不同遗传因素之间可以自由组合。
"数学是关于生物学的,它就像木匠店里的剃须刀。
达尔文和孟德尔
达尔文没有孟德尔那样扎实的数学技能,孟德尔是一位生物学家,从小就是一名博物学家,一直蔑视数学。
但孟德尔以数学为重要工具,从自然界的复杂性和多样性中深入审视问题,获得了伟大的生物遗传规律。
不仅如此,孟德尔还在达尔文的德文译本《物种起源》中做了一些注释,希望为达尔文的进化论提供遗传理论,孟德尔从他发现的多种性状自由组合的规律中推断出:
如果两种具有不同性状的植物之间有7对授粉,则可以产生许多不同的组合。简而言之,一个物种的种群越大,其遗传多样性就越大,即所有生物都是多样化的。
那么,这个结论就可以得到达尔文的物理选择和适者生存理论的很好的补充。
真理的发现往往颠覆了人们以往的认知,甚至打破了宗教权力的禁忌。
遗传学和进化论的结合催生了分子生物学和重组DNA技术,导致了一门揭示生命本质的全新学科:生命科学。
生命科学的发展到今天,已经能够利用化石来确定人类进化的过程,DNA作为载体来建立人类的进化谱系。但很少有人知道科学家是如何发现人类祖先最早的化石的。
02
事实上,化石的形成需要极其严格的环境要求,那么古人类学家在哪里可以找到它们呢?
首先,形成化石需要足够长的时间。众所周知,人类有大约600万年的进化历史,足以让早期的人类骨骼形成化石。
其次,遗骸需要保存在被沉积物覆盖的地方,或者被河流冲入这样的区域。
更重要的是,大陆板块运动也巧合地允许这些保存下来的遗骸上升,使它们暴露在陆地上。
黑猩猩
早在19世纪,达尔文就推断出最接近人类的黑猩猩和大猩猩主要生活在非洲,它们的祖先可能就生活在非洲。这是事实,直到今天,非洲仍然是寻找人类起源的最佳地点。
当然,研究人员无法在非洲各地寻找人类化石。那么有没有一个特定的领域可以走捷径呢?
古人类学家的主要目标是寻找自然侵蚀暴露的岩层。
这些岩层被称为灰石,由大陆板块的构造运动揭示,结合裂谷的火山活动和天气侵蚀。
非洲坦桑尼亚的奥杜威峡谷(Oduwe Gorge)是著名的东非大裂谷地形,那里的构造运动和侵蚀暴露了含有人类化石的凝血层。
虽然很多人都能理解山带的形成与喜马拉雅山脉相似的板块碰撞引起的高山带的形成,以及由于板块俯冲而形成的深不可测的马里亚纳海沟等地形,但对其他垂直地壳活动"沉降"缺乏了解。
这是因为地球表面总是处于风化→积累的动态平衡中。在发生沉降的区域,地表慢慢下沉,在景观中形成洼地,然后沉入湖泊。然后遗骸很容易在这里化石。
换句话说,那些生活在非地质沉积区的人相当于生活在风化侵蚀区,很难保存地层,并且很难在大时间尺度上保存为化石。即使化石在相对较短的时间内被埋在地下,也很容易被长期的风化和侵蚀所破坏。
埃塞俄比亚位于东非东非大裂谷,是地球上最年轻的地质定居点之一。奥杜威峡谷是位于东非东非东非大裂谷的东西向峡谷,长约50公里,深900米。
东非东非东非大裂谷的形成是复杂的,3000万年前,当非洲板块和印度洋板块向相反方向延伸和漂移时,地壳会弯曲和断裂形成裂缝,裂缝之间的区域会向下沉降,主断层外的地壳会向上上升, 形成东非大裂谷的谷底和谷壁。
裂谷的底部断层通常很深,以至于来自地核的液体物质从中流出。在非常高的压力下,地球的熔融核心像火山一样喷发,或者以熔岩流的形式缓慢溢出。火山喷发通常由火山灰组成,富含钾和氡等化学物质,火山灰形成的岩石是火山灰岩。
凝固的岩石具有独特的化学形式,因此是决定古代人类遗址年龄的重要参考因素。
03
事实上,古人类学家不会直接测量人类骨化石的年龄,因为它是不可测量的。一般来说,碳14或放射性碳测年法是一种常用的技术手段。但这种方法在古人类化石研究领域应用较少。主要原因是碳14测年法最多只能测量数万年,人体骨化石的形成时间远远大于该方法的极限。
其实,大多数时候,古人类学家会直接参考地质构造测年法,可以简单地解决人类骨化石年龄的问题。
根据地质学的基本规律。在层状岩层的序列中,岩层的第一个形成位于下面,岩层的形成位于上面。根据岩层顶部和底部之间的关系,可以大致确定地层形成的形成时间。
岩层的时间是在这样的基础上确定的,即如果在岩层中发现了某种古生物化石的组合,则可以确定岩层的年龄。
除了古化石测年法外,同位素法(非C14法)也可用于测量岩层年龄。
当谈到同位素时,它实际上是具有相同数量的质子和不同中子的相同元素。例如,碳-12、碳-14,或铀-235、铀-238等。
在碳原子的情况下,它可以包含六个或八个中子,即碳-12和碳-14。
碳-12非常稳定,碳-14以固定速率(5730)失去中子衰变为氮-14,直到它稳定下来,这一过程称为衰变。
衰变过程完全不受外界的影响,这一特征非常符合测量岩石时间的需要。因此,培育出多种同位素测年法。
同位素测量时间跨度非常大,数亿年铀铅测年法,铀-238衰变为铅-206半衰期为44.7亿年。稍短一点,钾-40衰变为氩-40的半衰期为13亿年。
通常,当科学家测量火山岩的年龄时,更常见的方法是钾测年法。
这是因为火山喷发时,岩浆中含有一定量的钾-40,十字架的沸点特别低,在高温下可以完全挥发。
也就是说,冷却后的岩石最初是无氩气的,但随着钾-40衰变为氡-40,这些氩-40实际上被困在岩石中,因此可以通过了解岩石中钾-40与氡-40的比例来计算火山岩的年龄。
04
八百万年前,非洲大部分地区被茂密的森林覆盖,散布着河流和湖泊,大多数灵长类动物生活在树上,这是人类和黑猩猩的共同祖先。在接下来的300万年里,地球经历了很长一段时间的寒冷天气。
随着气候越冷越干燥,非洲茂密的森林逐渐被开阔的林地所取代,两者之间出现了一片草原。正是在气候变化的这一时期,人类祖先开始在非洲进化。
而双足直立行走是人类与黑猩猩区别化的一个重要特征。
埃塞俄比亚迪基卡地区
2000年12月10日,在东非埃塞俄比亚的一个偏远地区迪基卡,由美国人类起源研究所的Zelasenay Alemsejid领导的团队发现了南部古代猿类(阿尔法物种)的骨骼化石,距离被称为"人类之母"的露西那猿化石4公里。
320万年前的人类化石,南方古代猿类α种——露西
根据石灰岩周围化石的年代测定,并根据化石在两层石灰岩之间的相对位置,计算出南方古猿生活在331万至335万年前,比露西早10万多年,是迄今为止发现的最早的人类祖先化石。
在比较了化石的永久冠冕后,人类头骨属于一个3岁的女孩,包括一个完整的头骨,一个完整的躯干骨和不完整的肢体骨,其中许多仍然连接和未受破坏。如此完整的人类祖先的化石是罕见的,而儿童化石甚至更罕见,因为儿童的骨骼更加脆弱,难以保存。
这个孩子被命名为"Selam",在埃塞俄比亚语中意为"和平",并希望在阿法尔地区战斗的几个非洲部落能够走向和平。
当时,塞勒姆的大部分地区被埋在砂岩(沉积岩)中,只有一张小脸暴露在地面上,但古人类学家一眼就看出它是人类化石,因为它光滑的眉骨和小犬齿。它与猩猩的头骨非常不同。
从岩石中去除化石很困难,需要小心使用牙科工具去除周围的混凝土状岩石。
250万年前,非洲南部古猿类,汤氏幼儿
虽然塞拉姆死时只有3岁,但她已经具备了阿凡南猿的特征,比如她突出的口鼻、窄鼻骨,与在南非出土的250万年前的南非猿类(非洲南部古猿种)——"Ton幼儿"截然不同。她的下巴和《南方露西》非常相似。
塞拉姆的大部分头骨都没有被发现,但她脑腔的自然岩石模型,在大脑内壁上有标记,表明萨拉姆的大脑发育比黑猩猩慢,这也符合人类的特征。由于萨拉姆的大脑容量仅为成年人的65%至88%,黑猩猩达到3岁,脑容量超过成人的90%。更重要的是,塞勒姆的"月亮形凹槽"(大脑表面的弯曲凹陷)表明,她大脑皮层中的组织模式比黑猩猩或大猩猩更人性化。
像其他阿法南猿一样,萨拉姆有许多特征表明她可以用双腿在地面上行走,并且她的脚跟宽度更接近人类。
但她上半身的一部分与适应树上的生活有关,她的手指骨长而弯曲,很容易抓住树枝,她的肩胛骨类似于猿类(朝上)而不是人类(面向侧面)。
然而,塞勒姆肩胛骨后部与脊髓肌肉附着区域的比例与人类相似。人类侧的下部较大,而猿类的上部面积较大。
像其他阿法南猿一样,萨拉姆的腿适合走路,手指适合攀爬。"马赛克进化"(一种在生物体不同部位进化速度不均匀的现象)的一个真实例子表明,进化不能像魔术一样,把四足动物变成一个直立的两足行走者。
在自然选择中,双足行走动物的进化模式一定是下肢和骨盆的第一次进化,随后上肢和肩膀进化而来。
因此,科学家一致认定,南方古猿属是该属的直系祖先,而该属共发现17种,其中16种已经灭绝,只有我们的智人这个"幸运"。
结语
虽然很多人都受过良好的教育,但他们仍然不相信人类是从猿类进化而来的,希望这篇文章能帮助他们。