书城科普读物生命的黑匣子
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第14章 古猿:人类对祖先的认定(4)

达特(RaymondA·Dart)于1924年在南非汤恩(Taung)发现了大约是六岁小孩的化石头骨,其牙齿很像人的,而脑子很小,面部宽大,定名为南方古猿。但大多数学者看到它具有许多与猿相似的形状而很少形状与人相似,因此认为它是一种早期的猿。而达特则指出它的少数与人相似形状的重要性,其中特别重要的是:小而磨平的犬齿;枕骨大孔的位置在颅骨下面,表明颅骨垂直位于脊柱上,显示它已能直立行走;颅骨后部保留的颅内模显示其脑稍稍较猿为大,特别是其结构与猿不同。这正是达尔文所推论的三种形状--减小的犬齿、两足行走和脑的改变。

随后在南非的其他地点又发现了更多的南方古猿类的化石和大量的破碎动物骨骼。达特认为这些破骨是被生活在该洞穴中的人科成员带入洞里的,它们打破这些骨骼作为工具和武器。

他说,动物骨骼的使用早于石器。他称这种骨、齿和角的破片为骨齿角文化,由此引起了许多争论。达特解释某些南方古猿类的头骨和颌骨的破裂是由于其同伙的攻击。人类的进化是由于愈来愈多地依靠用来杀害的武器来获取肉食。一种史前的武器竞赛促进了脑的发展,演化成的现代人因而具有野蛮的凶杀者的猿的遗传倾向。达特的这种解释在人类学界是没有多少人相信的。但是肉食的行为对人类起源究竟有多大的作用,对人类的行为究竟有什么影响,不同的人类学家作出了不同的假设。

许多人类学家认为:吃大型野兽的肉,有助于把人从猿中区分开来,从而实现人脑、行为和制造工具方面的进化。但是,这种肉是通过捕猎还是通过寻觅得到的呢一些科学家认为在远古时代”人即猎人“.早期的人科成员断定打猎取食是取之不尽的,并且是安全的,而觅食则只能勉强糊口,偶然性大且很冒险。另一些科学家却认为,在距今2000万年前,吃尸体可能比打猎更为普遍。人们在东非考古遗址中发现的头骨和肢骨,似乎证实了这一推测。据考证,早期人科成员的体格并不健壮,他们的长臂表明他们擅长躲在树上。可以想象,当他们遇到狮子、剑齿猫和鬣狗等捕食者时,通常是躲到树上去。他们没有真正的武器,只是用再简单不过的石器为工具。然而,考古证据却表明,这些弱小的灵长动物能侵入大食肉动物的栖息地。在奥杜瓦伊等地,考古学家们已经发现了与瞪羚、大象等动物的骨头化石在一起的简单石器。

在这一些被发现的骨头化石表面,有着食肉动物的牙齿痕迹,另一些骨头上还有用石器割肉和切断关节时所留下的痕迹。许多骨头被用来获取骨髓的石锤砸碎并留下痕迹。于是,为了更细致地了解”觅食者“如何获取它们的食物,如何处理捕食者丢弃的猎物等情况。

科学家们发现,吃尸体的机会根据季节、地点和死亡原因等条件而有所不同。一般来说,水边的林地条件最佳,因为,树木给人科成员提供了隐蔽处,并使尸体避开了秃鹰。树栖豹子全年都在捕猎;狮子的捕猎旺季在旱季;剑齿猫却几乎在所有季节都会留下大猎物的尸体。

然而,人科成员并不敢因此贸然闯入开阔地带取得这些尸体。因为他们比不上秃鹰和鬣狗,而且无处躲避大型食肉动物。

最早的人科成员很可能是用他们的手来处理尸体和小猎物的,就像黑猩猩和狒狒所做的那样。而他们的下一步却很独特。他们开始用工具来屠宰大的动物尸体,这是非人灵长类动物所不能的。

乔利(C·J·Jolly)提出早期人科成员的适应像猕猴类中的狮尾猴(Theropithecus)。他看到狮尾猴与分布更为广泛的狒狒(papio)属的差别正像早期人科成员与猿类的差别。出现这种差别的原因是有无对半干旱的空旷地区采集和食用草籽的一种特殊的食性适应。

狮尾猴的颅骨与狒狒的差别在许多方面正像早期人科成员的颅骨和猿的颅骨的差别。前者的上下颌和牙齿向后移,较直接地位于脑颅的下方;下颌骨较高和较垂直,以使其齿列能产生更大的力量;咬肌附着在较前的位置,咀嚼肌较发达,增大了臼齿和前臼齿的咀嚼力量。

在化石的狮尾猴中,臼齿和前臼齿相对较大,而门齿(有时犬齿)较小,这也和早期人科成员与猿类的差别相似。

狮尾猴的头后骨骼由于以坐的姿势长时间采集种籽,其头部在脊柱上的位置常比狒狒的较为垂直,这种坐姿产生较垂直的躯干,有助于形成两足直立行走。

上述的”凶杀者的猿“的假设,认为肉食是人类起源的重要因素;而吃种籽的假设则着重于草食的作用。两者都简单地局限于以某一类食物来解释人类的起源。

至于咀嚼能力的强大,则是许多不吃草籽的哺乳动物的特征,而稀树干草原上的食物也不只是草籽、根和块茎,也可能是早期人科成员的重要食物来源。狮尾猴用趾甲是不能挖出根、茎的,而早期人科成员用黑猩猩式的棍棒则易于获得这些食物。

3.气候与褪毛

目前的最新研究证明:气候变化在人类进化过程中几乎每一个转折点上都起到了关键性作用:从6500万年前灵长类的出现,到能以两腿直立行走的人类祖先,从人类大脑不可思议地增大到农业的出现,一些科学家认为:毫无疑问,人类饱经沧桑的进化不仅仅只由地球气候变化相伴随,在某些情况下,气候变化驱动了人类进化。

如果没有6500万年前的那次重大的气候变化,很可能也就没有我们今天的大多数动物--包括我们人类。科学家们一直在猜想:恰在那时,一颗巨大的陨石与地球相撞,巨量的、可以改变气候的尘埃涌进了大气层中。最近在加勒比地区发现的微小的玻璃块进一步证实了上述猜想,从这些玻璃块的化学组成上看,它们是在这种宇宙碰撞产生的热能中形成的。

通过格陵兰的面包树,科学家们已经证实:在1亿年前的恐龙鼎盛时代,全球温度要比目前高出10~14°。在目前是格陵兰的地方生长着面包树,恐龙出没在无冰的南极洲。在陨石撞击之后,恐龙大批大批绝迹,在世界上为哺乳动物留下了广阔的拓殖空间,其中包括人类最原始的祖先,这个过程在地质年代上是短暂的。

地球气候上的大部分变动并不是如此突然和剧烈的,但即使是缓慢变动的环境也会对人类进化产生巨大影响。例如,在恐龙灭绝之后,数千万年期间,地球一直处于变冷的状态。耶鲁大学的罗伯特·伯纳曾利用计算机计算了过去6亿年间大气中二氧化碳的变化动态,他认为全球变冷是由于岩石风化而对地球大气中二氧化碳缓慢吸收的结果。由于二氧化碳捕捉热量产生所谓温室效应,地球大气中二氧化碳的长期减少使全球气温下降了几度。这种逐步冷却过程有助于为人类进化中的关键阶段提供舞台:即直立行走的开始。自从达尔文时代以来,人类学家一直认为:我们的祖先之所以用两腿直立行走,是为了解放出他们的手,以便从事一些特有的人类活动,如制造工具。但加利福尼亚大学戴维斯分校的皮特·罗德曼和亨利·麦克亨利却另有看法:第一批双足动物是要在环境变化中维持他们像猿人似的生活方式。

新的证据表明:地球逐渐冷却的气候使覆盖非洲的茂密森林支离破碎,更多的地方成了稀树干草原,犹他州大学的地质化学家瑟雷·塞尔林设计了一种技术,它能测量出植物死后土壤中所留下的微小含碳量。在土壤中,草所留下的化学特征要比树更多种多样。通过分析远古土壤的构成,塞尔林发现:草场是在约700万年前在非洲出现并随即扩展开来的。

雷德曼和麦克亨利认为:非洲景观向森林与平原镶嵌景观缓慢变化使人类祖先活动依靠两腿走路成为一种理想方式。研究者们分析了各种动物在走路时所消耗的能量状况,结果说明:

在长距离迁移过程中,直立行走比起像大猩猩和黑猩猩那样以两足和两前趾走路更是一种有效的方式。他们进而得出结论认为:我们的祖先之所以直立行走并不是为了制造工具(这方面在100多万年以前的考古学记载中并未发现),而是因为它是恋树生物从一块森林向另一块森林迁移中所利用的简便方式。

地球最剧烈的气候变化之一几乎极其精确地与人类进化中最重要的转折相偶合,即第一个头脑发达的哺乳动物的出现。对从海底采集的贝壳进行化学成分分析表明:约在250万年以前地球温度突然剧烈地下降。地球迅速变冷似乎已在全球范围内发生:由于地球史上首次变冷,使得北极形成了冰帽,大陆变得更加干燥。而且灰尘也更多。

喜马拉雅山升高,产生冷潮的原因之一也许是因为喜马拉雅山向上延伸。约在4000万年以前,当印度次大陆与亚洲相撞时,喜马拉雅山开始升高。借助于计算机模拟全球气流的流动,加利福尼亚拉蒙特多尔蒂地质观测站的威廉·拉迪曼和威斯康星大学的约翰·库茨巴奇发现:在250万年以前,喜马拉雅山峰足够高到改变北半球主要气流的流动,显著地改变气候类型。

非洲的变干,为新类型生命的出现拓宽了道路,耶鲁大学的古生物学家伊丽莎白·弗里巴指出:非洲许多动物种类的化石说明了恰在气候变动的同时动物种类也发生了剧烈变化。例如生活在森林景观中许多羚羊种类大约在250万年以前突然绝迹,被生活在更开阔的草地景观中新的羚羊种类所代替。类似地,在潮湿环境中旺盛生活的一些啮齿类物种逐渐灭绝,被生活在干燥气候中新的啮齿类物种所代替。

弗里巴认为250万年前这种”跳动的“气候变化也为古代人祖先经历生物新生枝的出现创造了条件。他指出:”我们祖先的行为举止像完善的哺乳动物“.化石文物表明:大约在那时,已生存了100多万年的人类祖先物种绝迹,出现了3种,也许是4种新的能直立的灵长类动物,其中的一种能凿石制造工具的动物最先被称为人属。

250万年以前,随着较冷温度的袭击,地球突然进入了一个周期性气候变化的全新格局,这种周期性变化起到了”进化泵“的作用,导致古人大脑长得越来越大。在此转折点之前,全球气候较大的变动是典型地发生在数百万年时间内地质过程的结果。然而,在250万年前以后,全球气候模式对于地球轨道和地轴倾斜的微小变化突然变得更加敏感。

冰川循环,这些天文循环已导致了全球气候在较长的冷期与较短的暖期之间迅速波动,冷期持续50000~80000年,暖期平均约在10000年。在较冷的时期,地球已被冰封住,冰川的扩展远达欧洲、亚洲和北美洲,海平面急剧地下降,赤道附近的地块变得更冷更干。在较暖的”间冰“60万年以前,地球至少经历了15次这样的循环,而且,如果这种气候模式持续下去,那么将在2000年左右的时间内达到另一种寒冷的冰川作用之中。

一些科学家提出暖期与冷期之间的这种迅速转变是支持人种大脑增大的驱动力。华盛顿大学神经科学家威廉·卡尔文认为:我们祖先在温暖湿润的气候时期人口激增,接着新一轮的寒冷天气到来,产生了灭绝所有生物(最聪明的生物例外)的恶劣环境。当”激增时期“再次到来时,这些更聪明的人类祖先数量将有所增长,提高了他们在所有种群中的比例。地球与今天一样温暖的最后时期大约出现在125000年以前--在另一次寒潮到来之前约持续10000年的时期。实质上,最早的智人化石--解剖学上的现代人--约起源于这一时期。

哈佛大学的人类学家约瑟夫指出:虽然农业的起源有时被描述为一种”创造“,而且这种创造是人类进步向前迈出关键的一步,但在15000年前,当冰川再次开始退去,对于在所产生的迅速恶化环境中的生存来说更可能是最后的努力。正是在那时人种第一次真正体验到全球变暖,某些地区的海平面几乎升高122米,使得阿拉斯加与西伯利亚分开及新几内亚与北美分开。曾覆盖欧洲、亚洲和北美洲的大部分地区的冻原被森林和草原所取代,其余地区的气候更像今天的气候。

显然,全球性气候变化对生物进化有着决定性的影响,科学家们将近2亿年来全球气候变化与人类进化历程进行了对比,可以看出,在某种情况下,气候变化驱动了人类进化。

--2亿年前地球平均温度:21℃转折点:出现早期哺乳动物目前构成大陆的所有板块曾经是科学家称为联合古陆的单一超级大陆的组成部分。由于巨大地质力量的融合,碰撞的大地板块向上隆起形成巨大的山脉,当今存在的其余部分形成美国的阿巴拉契亚山脉和俄罗斯的乌拉尔山脉。联合古陆环境从茂盛的热带延伸到灼热的沙漠地带,而且有些地区温度的变化幅度高达54℃。大型爬行动物、恐龙的祖先以及极小的獾类生物出没在这块土地上,獾类几乎是所有哺乳动物--包括人类的祖先。

--6500万年前地球平均温度:23℃转折点:恐龙绝迹,早期灵长类动物出现随着向上涌出熔岩流的裂开,联合古陆分裂开的大地板块大致呈现出现代大陆的形状,继续朝着其现在发生的位置移动。1亿年来,恐龙在世界上起着支配的作用。大量事实表明约在6500万年以前,地球受到一颗巨大的陨石撞击,这种碰撞将尘云团送入大气中,使气候发生剧烈变化,恐龙迅速绝迹动物是早期的灵长类动物--现代猴、猿、人类的祖先。

地球平均温度:16℃。

转折点:黑猩猩和人类从其共同的祖先中分离出来,人类祖先开始用两腿行走当大陆继续沉入到目前的位置时,地质变动使地中海从大西洋切断。在1000年时间里,海洋蒸发,留下荒芜的盐地。当海平面再次升高时,水流回到地中海流域的力量比尼亚加拉瀑布的力量高数百倍,这种循环反复进行。同时,喜马拉雅山脉增加得更高,改变着大气中风的流动和天气状况。全球变冷,非洲大片森林被小块的草原所分开。大约在这一时期,灵长类动物开始分化,一部分分化为现代猿人,另一部分分化成为人类。化石足迹标本表明:在375万年以前,人类的祖先正开始直立行走。