科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者?沈唯

人類的祖先古猿是何時(shí)開始從四肢爬行進(jìn)化成雙腿直立行走，進(jìn)化的契機(jī)和過程又是怎樣的？這個(gè)未解之謎一直是人類學(xué)領(lǐng)域重要的研究課題。主流的一種猜想認(rèn)為，人類能夠直立行走，是我們的祖先在稀樹草原環(huán)境中進(jìn)化適應(yīng)的結(jié)果，這一猜想被稱為稀樹草原假說。

日前發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上的兩項(xiàng)研究顯示，耐旱草本植物在非洲崛起的時(shí)間比原先認(rèn)為的早1000萬年左右，古猿的一些重要形態(tài)特征正是為了適應(yīng)樹木減少、草地增加的環(huán)境而進(jìn)化出來的。

(資料圖)

稀樹草原假說的依據(jù)是什么？稀樹草原出現(xiàn)的時(shí)間提前對(duì)古猿進(jìn)化研究有何影響？5月4日，中南大學(xué)遺傳學(xué)教授黃石在接受記者采訪時(shí)對(duì)上述問題進(jìn)行了解答。

稀樹草原出現(xiàn)時(shí)間與古猿進(jìn)化息息相關(guān)

稀樹草原是非洲的代表性景觀，是一種在開闊草地上散布著零散樹木的生態(tài)系統(tǒng)。在稀樹草原中占據(jù)主導(dǎo)地位的是碳4草本植物，這類植物對(duì)水的利用率較高，能適應(yīng)高溫、干燥氣候。

黃石介紹，稀樹草原假說的關(guān)鍵在于遠(yuǎn)古時(shí)代的冠層森林是何時(shí)轉(zhuǎn)變成稀樹草原，以及這個(gè)時(shí)間點(diǎn)是否與古猿開始直立行走的時(shí)間一致?！耙虼税严洳菰霈F(xiàn)的時(shí)間提前到1700萬—2000萬年前，將對(duì)古猿進(jìn)化的研究范式產(chǎn)生顛覆性影響?！秉S石說。

過去的研究認(rèn)為，稀樹草原出現(xiàn)的時(shí)間或者說人類離開冠層森林的時(shí)間大約是在距今1000萬年前，與分子鐘計(jì)算的人類與黑猩猩分離的時(shí)間大致一致。黃石表示，得出這一結(jié)論的主要依據(jù)是碳同位素測量所判定的碳4植物的出現(xiàn)時(shí)間，但由于1000萬年前的數(shù)據(jù)較少，因此該結(jié)論并不明確。

按照稀樹草原假說，由于在這樣的環(huán)境中需要長時(shí)間行走來尋找食物和水源，人類便逐漸演化出了直立行走的行走方式。與四肢爬行或者在矮樹叢中生活的動(dòng)物相比，直立行走可以讓人類的視野更加開闊，也更容易觀察周圍的環(huán)境和發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)。

離開森林對(duì)于古猿而言意味著需要適應(yīng)草原、半干旱地區(qū)等新的地貌和氣候環(huán)境，還需要發(fā)展出更為復(fù)雜的社會(huì)關(guān)系以開展狩獵、分工合作等活動(dòng)。這些進(jìn)化適應(yīng)和變化為人類的進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了人類的進(jìn)一步進(jìn)化和智慧的發(fā)展。

“稀樹草原假說并不是解釋人類為什么能夠直立行走的唯一理論，也不是被充分論證的理論。”黃石補(bǔ)充說，其他的理論假說還包括水棲人理論、樹棲理論、熱調(diào)節(jié)理論、運(yùn)輸理論等。而稀樹草原假說在眾多假說中占據(jù)主流地位的原因，可能是它解釋了古人與人猿類在生存環(huán)境方面的主要差別——前者是在稀樹草原，后者則是在森林。

新結(jié)論或?qū)旁尺M(jìn)化研究具有顛覆意義

分析碳4草本植物可以確定稀樹草原的出現(xiàn)時(shí)間，而古猿的牙齒特征可以用來分辨其食用食物的種類，古猿的骨骼特征則能夠用來判斷其體型大小和行動(dòng)模式。

除此之外，黃石還介紹了古猿進(jìn)化研究中其他的常見研究線索。例如，分子遺傳學(xué)通過研究DNA序列來了解古猿的親緣關(guān)系、種群分化和進(jìn)化速度等方面的信息；生物地理學(xué)通過研究古猿化石在地理空間上的分布來了解古猿的演化歷程、遷徙和適應(yīng)能力等方面的信息；動(dòng)態(tài)地層學(xué)通過對(duì)巖石及沉積物的層序和年代測定來確定古猿化石的年代和演化時(shí)間線。

在近期發(fā)表的兩項(xiàng)新研究中，來自美國、加拿大、肯尼亞等國的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)非洲東部9個(gè)哺乳動(dòng)物化石的出土地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，分析發(fā)現(xiàn)在距今2100萬年至1600萬年間，碳4草本植物在這些地區(qū)已經(jīng)非常豐富，植被環(huán)境多種多樣，既有茂密的森林，也有點(diǎn)綴著樹木的草原。

而另一個(gè)由美國、烏干達(dá)等國的科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)則研究了烏干達(dá)莫羅托地區(qū)一個(gè)有2100萬年歷史的遺址，通過分析當(dāng)?shù)爻鐾恋哪_托古猿的骨骼和牙齒特征，發(fā)現(xiàn)莫羅托古猿生活在會(huì)發(fā)生季節(jié)性干旱的林地—草原開闊環(huán)境中，主要食物是含水量較低的葉子，而不是多汁的成熟果實(shí)，其行動(dòng)模式除了在樹上吃葉子和水果，也包括經(jīng)常在樹下行走，通過草原開闊地，從一片樹林走到另一片樹林。

這兩項(xiàng)研究從多個(gè)層面把稀樹草原出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)往前推了1000萬年左右，黃石認(rèn)為，這對(duì)推算古猿行走模式的變化時(shí)間點(diǎn)具有重要意義。

“按照最新研究得出的結(jié)論，如果目前主流認(rèn)為的根據(jù)分子鐘計(jì)算的人—猿分離時(shí)間屬實(shí)，即700萬年前，那么現(xiàn)在流行的稀樹草原假說就必須被推翻?！秉S石解釋，若該理論成立，則不能解釋為何雙腿直立行走模式不是與稀樹草原同步出現(xiàn)。古猿生存環(huán)境從森林到稀樹草原的巨大改變，理論上也會(huì)引起古猿生存方式和生理模式的相應(yīng)劇變。但如果分子鐘計(jì)算出的結(jié)論成立，則意味著這種變化在很長一段時(shí)間內(nèi)并沒有發(fā)生。

而如果稀樹草原假說被印證，人類的雙腿直立行走模式就應(yīng)該與稀樹草原同步出現(xiàn)，那么分子鐘計(jì)算的人—猿分離時(shí)間就會(huì)被推翻。這就直接支持了之前流行的、由古生物學(xué)家和古人類學(xué)家所推出的人猿分類模型。該模型認(rèn)為與人親緣關(guān)系最近的物種不是黑猩猩，而是人猿類，人與人猿類的分離時(shí)間距今1800萬年左右。

“這兩項(xiàng)新研究的結(jié)論對(duì)認(rèn)識(shí)從古猿到人的進(jìn)化過程具有重大意義，在一定程度上挑戰(zhàn)了流行的分子進(jìn)化理論，同時(shí)也支持了與其相對(duì)的遺傳多樣性上限理論以及按該理論分析DNA所推導(dǎo)的人與人猿類的分離時(shí)間?！秉S石說。

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