未来的科学

分类  : 中文
作者  : 郑军
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卷   : 
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发布人 : ChinaSF

摘要:

《科学中的科幻》本系列介绍了数百种匪夷所思、令人脑洞大开的前沿科技。第一集未来的科学讲述各专业领域的新成果,第二集跨越海岸线介绍人类开发海洋的前景,第三集天宫开物讲述“宇宙工程学”的未来,第四集未来的职业讨论各种新科技对职业格局的影响。

本系列纸质版已经由山西教育出版社出版,命名为“未来畅想”丛书,欢迎关注。


正文:



第三章:进化新观点

一吨重的老鼠,两米长的虾,四个翅膀的鸟……

听上去象是在介绍一部怪兽片,不过化石资料显示,这些怪物真地存在于地质年代之中。是进化的魔力,才让生命世界演变成我们今天看到的样子。那么,这是一个怎样的过程?它还会带领生命走向何方。

这里面还有很多细节没搞清。在科学领域,它们属于古生物学和古人类学。这就是本章的内容。

有些恐龙可能是恒温动物

恐龙都是冷血动物。这曾经是教材中的内容。不过研究到现在,科学家对此已经不那么确定。他们认为,至少一部分恐龙可能是恒温动物。

“冷血动物”是个俗称,并不准确,学名应该叫“变温动物”。它们的体温会随着环境温度而变化。古人抚摸变温动物时,通常觉得它们比人类皮肤更冷。尤其是某些无毒蛇,古人把它们缠在身上当成免费空调。或许正因为这样,它们才被称为冷血动物吧。

为了保持体温,恒温动物要消耗大量的食物。这是进化道路上更为复杂的生存方式,只有哺乳类和鸟类是恒温动物。正是由于没有保持体温的负担,对生存环境也不那么挑剔,变温动物产生于恒温动物之前,在历史上统治了几亿年。

即使在今天,如果单单计算种类和总体积,变温动物也远远超过恒温动物。鱼类和爬行类都是变温动物,恐龙则是典型的爬行类,于是也被推测成鳄鱼那样的变温动物。

不过在1994年,科学家从蒙古找到了一份秃顶龙化石。这只恐龙死亡时正在睡觉,采用了把头缩在前肢里面的姿势,这和恒温动物鸟类的睡姿十分相似。2005年,中国学者也在辽宁省发现了类似姿势的恐龙化石。

能在化石中看到恐龙睡眠的姿势,需要一种罕见的巧合,那就是在恐龙睡觉时发生地震,或者洞穴坍塌,把它们埋在下面。恰恰是这种巧合的结果告诉我们,至少有一部分恐龙可能是恒温动物,特别是将来会进化为鸟类的那一部分。

以色列希伯来大学的学者研究了三种恐龙蛋,认为这些蛋的壳是在35度到40度的环境里形成的。这里要注意,他们使用了“同位素地球化学方法”。这种科研方法通过研究蛋壳形成时吸收的同位素,来分析它们的温度。

对于这个结论的原因有两种推测,一是当时环境温度非常高,恐龙的身体也随着环境升温到这么高的温度。二是这些恐龙是恒温动物,能长期保持35度到40度的体温。

在接下来的研究中,这些专家又分析了同一地区和恐龙同时代的贝类化石,它们也是典型的变温动物,结论是这些贝类的体温平均在26度左右。所以,第二种推测可能更靠谱。

还有一些学者通过化石推测,某些小型恐龙身上进化出羽毛,更易于保温。它们可能率先成为恒温动物,只不过后来进化为鸟类,而不是随着那些大型恐龙一起灭绝。后者身上只有鳞片,一直是变温动物。

这些小型恐龙究竟有多小呢?可能只有鸭子大小,体型一点也不显得“恐”,这反而使它们更易于撑过小行星撞击引发的灾难。有研究表明,恐龙灭亡一千万年后,鸟的种类开始大爆发,最终占领天空。一些学者甚至认为,今天的鸟严格来说应该归属于恐龙类。

如果这种学说得到公认,那么也就相当于是承认一部分恐龙是恒温动物,因为鸟类都是恒温动物。

哺乳动物没有“鹊巢鸠占”

恐龙称王的时代,哺乳动物的祖先只有老鼠那么大,生存在恐龙的阴影里。由于恐龙灭绝,我们的祖先才得到机会,成为生物链上的王者。

这段“鹊巢鸠占”的故事,出现在很多科普图书里。不过它还不是定论,有个国际学者团队对此提出异议。这个团队包括纽约州立大学的奥利里,中国古脊椎动物研究所倪喜军等专家。他们认为,恐龙灭绝时地球上还没有哺乳动物。我们的远祖诞生在稍后某个时代。不过,这两件事也不算相隔太远,相差可能“只有”二十万年。

要得出这个结论,首先需要确定那颗小行星是在什么时候撞击的地球。几十年前,学者们要研究地质年代中发生的事件,只能推导出粗略的时间。这起撞击事件被推测是在6500万年到6600万年前。如今,美国加利福尼亚大学伯克利分校的科学家已经把它精确到6595万年前,误差只有4万年。

几万年对于人的一生来说过于漫长,但对地球来说只是一眨眼的事。伯克利大学的专家使用了“氩-氩年代测定法”。岩石中的钾-40会衰变成氩-40,半衰期有12.5亿年。所以,通过测量岩石中钾-40与氩-40的含量,就能测定这块岩石的形成年代。

在此之前,科学家也是用半衰期方法来测定地质年代,只不过使用“铀-铅同位素”年代测定方法。铀-238的半衰期接近45亿年,是氩-40的三倍半,相对而言精确性较差。

在这个推测的后半段,专家们还要确定哺乳动物产生于什么时代,这就需要使用“进化分子钟”技术。

生物进化总是从低级到高级,从简单到复杂,从种类少到种类多。把历史上各种进化环节的生物总结起来,就形成一个类似于树的图形,称为进化树。大家在课本上应该看到过这棵进化树。

研究哺乳动物什么时候产生,也就是要搞清在进化树上,它与其它物种在什么时候分叉。最初,古生物学家找到化石,根据它埋藏在哪个地层上,推断出这种生物存活的年代。这样得到的结果当然很粗略。

六十年代,古生物学家发现了“进化分子钟”现象,基因在分子水平的变化速率在不同种系中呈线性相关。也就是说,每隔一定时间,基因就会发生一定数量的变化。于是,通过计算两个相近物种之间基因的差异,便可以推导出它们在哪个地质年代里分叉。

不过,基因变异的可能性是个天文数字,当年计算机的算力也很小,所以,进化分子钟概念提出后,很长时间只有理论意义。到了今天,计算机的运算能力提高不止千万倍,更发明出专门测算分子钟的软件。

另一方面,今天的古生物样本也比当年多得多。两方面的积累让古生物学界可以呆在机房里,就计算出各种生物分叉的年代。这个中美联合团队便是用这种软件推算出,哺乳动物出现在恐龙灭绝后二十万年。

当然,化石在这里也起到一定作用。到现在为止,人们并没有找到恐龙灭绝发生前的哺乳动物化石。所以,那个“鹊巢鸠占”的说法本身也只是推测。

至于何为真,何为假,也许正在等着你破解。

动物也能搞驯化

“驯化”这个动词,前面一般要加主语“人类”,后面的宾语则肯定是某种动物。然而,一些科学家怀疑动物也有驯化行为。它们或者驯化同类,或者驯化自己。

科学家最早提出这个猜测时,质疑的对象就是狗。这个人类的忠实朋友,却来自人类的敌人灰狼。通过“狗基因组计划”,科学家发现世界上各品种的狗,祖先都是一万多年前的几头母狼。

人类是如何与狗化敌为友的?1907年,英国科学家高尔顿提出假说,认为人类祖先把小狼崽抱到洞穴里一起生活,从而驯化了它们。美国电影《阿尔法-狼伴归途》就根据这个假说,虚构了一段两万年前的故事。中国电影《狼图腾》则描写当代人怎样驯养狼崽。

然而,这些故事都无法解释一个疑问。既然原始人经常被狼嘶咬,狼肉又不象野猪、野羊、野牛那样易于食用,我们的祖先为什么想起去饲养幼狼?

新假说认为,最早的狗并非由人类主动驯化,而是一些经常跟随人类迁移的狼,它们图的是吃人类的剩饭。相对于其它品种的狼,它们对人类更温顺,人类愿意它们留在部落旁边,至少是不会驱赶。久而久之,这些狼自己完成驯化,继而被人类接受,变成了狗。

马可能是另外一个自我驯化的例子。牧民驯养时经常遇到烈马,也就是相对更不服从人类的马。在影视作品里,驯服烈马通常被当成骑术高超的标志。但在现实中,牧民更愿意驯养温顺的马匹。

现在世界上唯一的野马群体“普氏野马”,其祖先就是约五千年前被人类放弃的家马。反过来说,现在家马的祖先,则是那些更“愿意”被驯化的野马。或者更准确地说,接受驯化是某些动物的习性。

要知道,并不是所有动物都能驯养。人类折腾了一万几千年,只驯化了十四种动物。所以,它们可能比其它动物更具备自我驯化的特性。

上世纪五十年代,生物学家开始在野生狐狸身上研究自我驯化。他们挑选出最容易驯化的狐狸,发现它们都有类似狗的特征,表现为尾巴卷曲、头部较小、耳朵下垂。这些特征无助于狐狸自身在野外生存,但更容易让它们被人类接纳。

2002年,苏黎世大学进化生物学家开始研究野鼠的自我驯化。他们把捉到的野鼠放进谷仓,然后不加干涉,也不让猫和貂之类的天敌进入。几代以后,它们就不再恐惧人类,并且它们的头部也开始变小,出现驯化动物身上常见的白色斑块。

当然,虽然研究者没有直接驯化,毕竟是改变了野鼠的生存环境。另一项对黑猩猩的野外观察,表明黑猩猩甚至能驯化同胞。它们的首领在壮年时靠格斗上位,但是很多首领一直到老年身体衰退后,仍然呆在位置上。生物学家推测,它们能够在族群中驯化出对自己的遵从行为。

另一个例子就是孔雀。雄孔雀为了吸引雌孔雀会开屏,而这种绚丽多彩的尾巴再没有其他功能。反过来说,这可能是雌孔雀对雄孔雀不断驯化的结果。

野火促进植物进化

巴西山火,澳大利亚山火,美国加利福尼亚山火……最近几年,山火的新闻几乎年年占据头条。并且它们一烧就是个把月,横贯市镇,染红天空,所到之处,一派世界末日景像。

这些山火往往都有人类活动的原因。有的是被烟头引燃,有的是遭遇故意纵火。当我们来到封山育林区外面时,也经常会看到“严禁用火”的提示。这些给人们造成一种印象,野火都与人类有关。只要人类守规矩,就不会有野火。其实并非如此,远在人类诞生前,野火就已经有几亿年的历史。

微木炭化石是远古时期野火焚烧后留下的证据。2017年,美国《国家科学评论》发表文章,全面论述了科学界通过这种特殊化石整理出来的野火历史,以及它对植物进化的推动作用。

当我们走在乡村时,周围都是大片农田。然而数千到一万年前,这些地方几乎都是森林。野火则是当地的常客。树林死亡后倒伏,生物质慢慢腐烂,这个过程会释放热量,久而久之引起火灾。树林上空雷电闪过,也会偶尔击中树林,并将其中的一部分引燃。据研究,平均每隔十五年,野火就会光顾同一片林木。

4.2亿年前,地球上诞生了第一批陆生植物。最原始的陆生植物只有几厘米高,显然无法引起大火。后来,陆生植物在进化中慢慢长大,约在3.7亿年前,陆地上便开始出现大片野火的痕迹。今天,大气层含有21%的氧气,而在两亿八千万年前,大气氧含量达到35%。这也促使野火频发。

植物在进化中出现的很多性状,都是为了应对野火。比如,很多植物不仅靠种子繁殖,枝条离开整体后仍然可以生存,农业上借此进行扦插繁殖。这种性状就是野火导致的。为了抵抗焚烧,树皮也变得越来越厚。

在进化链条上,被子植物高于裸子植物。前者刚出现时,陆地上已经遍布裸子植物。但是它们更容易在野火中焚毁,于是给被子植物留下生长空间。

即使不考虑漫长的时间尺度,野火也通常会烧掉树木中的老弱病残,留下更健康的植株。大片植物焚烧后形成草木灰,形成一种重要肥料,利于后来的种子生长。

综上所术,科学家认为野火就象阳光和水一样,是生态系统中的基本要素。甚至,野火也是人类最早利用的能源。北京猿人会用火,但它们不会自己生火,只是从野火中保存火种。可以说没有野火,就没有今天的人类。

人类在陆地上拓展的过程中不断毁林取地,从此隔断了成片的树林,这直接降低野火发生的机率。由于人类已经占据陆地表面的77%,到处都是居民点,野火通常会危及居民区,所以人类纷纷建立阻止野火的机制。这些都打断了野火在生态系统中的自然作用。于是,大规模的野火才成为新闻。

鸟曾经有四只翅膀

野兽有四条腿,鸟有两只翅膀。这都是大家从幼儿园就知道的常识,不过也有可能被颠覆。古生物学家认为,在一个较短的时期里,鸟类也有四只翅膀。

说起鸟类的起源,其实到现在也没有定论。古生物学家把能找到的最原始鸟类称为“始祖鸟”,但也只能说明到目前为止它的生存年代最早,而不一定就是所有鸟类的祖先。

另有一种说法,认为会飞的翼龙就是鸟类的祖先。科幻名作《侏罗纪公园》里面,古生物专家就认为恐龙表面可能有羽毛,行为举止更象鸟类。在后来的改编电影中,对恐龙形象的设计也借鉴了很多鸟的特点。此外,还有的学者认为鸟类起源于鳄鱼。

古生物学界曾经发生了一个与此有关的故事。上世纪九十年代,美国某个博物馆馆长在市面上买到一个奇特的化石,兼有鸟和恐龙的形态。查遍资料都没有类似古生物的记载,这位馆长马上找到加拿大古生物学柯里共同分析。后者大喜过望,认为这很可能就是从恐龙到鸟类的中间物种。于是给它取名为“辽宁古盗龙”,此事还在美联社公开报导过。

不过,这个化石是从中国走私来的,于是柯里便邀请中国学者徐星等专家一起研究。徐星正好在研究一种出产于辽宁的“古盗龙”,他怀疑这件“会飞的恐龙”是个伪造的标本。于是中美专家用超声波进行检验,终于证明这是用“古盗龙”和“燕鸟”化石伪造的结果。

最终也没有查出伪造者的身份,然而他之所以想把“古盗龙”和“燕鸟”拼贴在一起,恰恰因为它们在形态很近似。“古盗龙”又称“似鸟恐龙”,“燕鸟”则与恐龙同时代,是现代鸟类始祖的近亲,如今已经灭绝。虽然这件化石本身是假的,但恐龙和鸟之间可能有亲缘关系,却一直是古生物学家的猜测。

至于这位揭穿化石骗局的徐星,本身也在研究鸟类起源。后来,他与其他专家研究了山东天宇自然博物馆的化石,从11件原始鸟类标本的后肢上发现了羽毛生长的迹象。他们认为,鸟类在早期曾有四个翅膀,它们的后翼也具备协助飞翔的功能。

现代的鸟类没有后翼,只有后肢,用于站立和抓握。鸟的后肢上也有羽毛,但比前翼上的羽毛短得多,紧贴皮肤生长,并且覆有盾形鳞片。这让现代鸟类的后脚完全失去飞行功能,这些后腿上的羽毛只剩下自我保护和保温功能。

中国的古生物学家认为,后腿生长羽毛是鸟类和许多似鸟恐龙的普遍特征。早期鸟类最初生活在树栖环境里,后来搬到平原,并且靠近水面,腿上的羽毛就在这个过程中退化。

所以,长着四只翅膀的鸟,恰恰是四条腿的恐龙与两条腿的鸟的中间形态。不过要证明这一点,还缺乏很多化石证据。

尼安德特人不比我们傻

1856年,考古专家在德国尼安德山谷洞穴里发现了新颖的古人类化石,把它们命名为尼安德特人。研究表明,它们是智人的远亲。约23万年前,尼安德特人与智人分离。后来曾经遍布欧亚大陆。

六万年前,智人再一次走出非洲后,曾经与尼安德特人比邻而居长达几年万。不过,后者的数量越来越少,最后在约2.8万年前灭绝。从此,欧洲成为晚期智人的天下。晚期智人又称现代人,是我们的直系先祖。

很久以来,考古学界都认为这个彼消此长的过程是由于尼安德特人在智力不如智人,生存竞争中吃了大亏。比如,我们的祖先留下了很多洞穴壁画,骨头和象牙制造的工艺品,以及粗糙的原始符号。这些尼安德特人都不会做。另外,进入新石器时代以后的智人能够批量制造新式石刀,这也让他们在竞争中占据了优势。

但是,英国埃克塞特大学的考古学家对此有异意。他们找来尼安德特人的石刀,以及同时代智人祖先制造的石刀。分别研究制作这两种石刀所消耗的时间,它们在切割时的效率,以及石刀磨损的时间。结果发现两者各有千秋,并没有哪一种占据优势。

剑桥大学考古学院的考古学家米勒斯爵认为,尼安德特人灭绝的主要原因就是人口稀少。在两者混居的地方,尼安德特人只有智人数量的十分之一,更不用说智人还有非洲大陆做后援。人数更大的种群,必然会进化出复杂的社会组织,尼安德特人不具备这个优势。

即使是当时的智人,总量也不过几十万人。有的科学家使用基因分析技术推测,尼安德特人的总量可能还不到一万名。即使人类进入文明时代后,也经常有上万人的群体灭亡于某场灾难的记录,何况更为贫困的史前时代。

有的学者则认为,尼安德特人并不算完全灭绝。除了非洲人,其他各种族多少都带着一些尼安德特人的基因,说明他们与我们的祖先已经混血融合。据统计,三分之一的欧洲女性从尼安德特人那里继承了孕酮受体基因,能减少流产,提高生育率。这意味着尼安德特人某些优良基因也为当今人类所继承。

2010年以后,由于出现大量的基因证据,科学界开始把尼安德特人当成智人的一个已经灭绝的亚种。它们也成了我们的一员。

除了这些考古学结论外,读者还需要注意一下这所埃克塞特大学。它是目前全球唯一授予“实验考古学”学位的地方。这门学科不光依靠挖掘古迹,还要复制古人类的各种工具,乃至他们的房屋和村落。

很长时间里,古人类学家找到历史遗存后,仅靠猜测来还原当时的情境。“实验考古学”则要求模拟古人类的生产和生活。这很象犯罪侦查中的现场还原。只有亲手制做实物,或者亲手使用实物,才能深入地理解古人类的生存状况。

基因里能发现未知人种

1856年,德国尼安德山谷出土了原始人的头盖骨和其他骨骼,考古学界从此出现“尼安德特人”这个名称。

1924年,南非约翰内斯堡附近采石场中找到一个小孩的头骨,从此有了“南方古猿”的大名。

1929年,北京周口店龙骨山上的考古发现,让世人从此认识了“北京人”。

看来,历史长河中存在着哪些人类的祖先或者近亲,完全要靠化石发现。如果尚未发现,它们就隐蔽在迷雾当中。很多情况下,人们发现了历史遗存,却未找到它们的主人。

2002年,以色列特拉维夫的一处铁路工地出土了古人类遗迹,其中还有烧烤用的壁炉,时间长达三十万年,是最原始的烹饪工具。然而现场并没有找到人类化石,不知道它们出自谁的手笔。

古人类的数量和现在的猩猩差不多。要在茫茫大地上找到它们的化石,很大程度上得靠运气。不过现在有了一种新方法,从我们身上就能找到远古的未知人种,那就是基因技术。通过它,古人类学家已经找到了尼安德特人与丹尼索瓦人的基因。那么,也可以期待找到某个完全未知人种的基因。

2014年,丹麦哥本哈根大学地理基因中心领导国际团队,研究一具从俄罗斯斯捷尼基地区挖掘出来的古人类遗骸,通过DNA上某个基因组的分析,他们发现了一个存在于3.6万年前的未知人种。他们与现代人的祖先有过短暂接触,后来彻底消失。科学家分析这段基因后还判断,他们并不是尼安德特人。

通过对“斯捷尼基基因组”的研究,学者们认为这个未知人种的基因与今天中东人相近。他们在与欧亚人种接触后,一直独立于所有其他人种,此后也再没有与现代人混血,直到彻底消失在历史长河当中。

2019年,澳大利亚阿德莱德大学的研究人员也通过基因组分析,发现了东南亚地区的两个未知人种。他们似乎在几十万年前就到达了这里,并且独立进化。那时候海平面要低得多,东南亚很多岛屿和陆地相连,古人类不用驾船就能到达。

基因分析表明,现代人的祖先走出非洲后,曾经在南亚与某个未知人种混血。后来,现代人又在东亚和东南亚地区,和第二个未知人种混血。每一次接触,都导致当地那个古老人种的迅速消失。

美国加利福尼亚大学的杜尔瓦苏拉找到了更早的“幽灵人种”。它们存在于六十万年前的西非,与我们的祖先有过杂交。这比尼安德特人的出现还早得多。今天,所有人类身上都带有它们渗入的基因片断。

由于至今都没有找到这些未知人种的化石,或者他们留下的遗迹,所有证据都来自基因分析。对于传统考古学家来说,这简直是异想天开。只有当代基因技术被考古学吸收后,才能产生这类新成果。

“新大陆”曾经被多次发现

“哥伦布发现新大陆!”

这个习惯说法并不准确。第一批欧洲人到达美洲时,那里就住着大批印弟安人。问题来了,他们又是什么时候到达美洲?

1936年,美国考古学家在新墨西哥州克洛维斯镇发现大量古代石器,检验后认定为距今不超过12000年的遗迹。据推测,在这段时间里,一小批东北亚的黄种人沿白令陆桥踏上美洲,然后南下,他们被考古学界称为克罗维斯人。

在我学习的教材上,这就是人类进入美洲的时间。后来,考古学家又在智利蒙特维迪尔遗址发现了14000年前的石器。这可是在遥远的南美洲,当地人的祖先只能来自北美。所以,人类从北极圈进入美洲的时间,至少得上溯到15000年左右,这是目前考古学界的主流观点。

然而这还不够早,随着DNA等技术运用于考古学,人类到达美洲的时间有可能上溯到30000年前!考古学家已经在俄勒冈州佩斯利山洞的粪便化石中提取到古人类DNA样本。经过比对,他们并不是现在美洲人的直系先祖。考古学家推测,在克洛维斯人到达美洲前,已经有古人类踏上这片土地。

最近,墨西哥扎卡特卡斯自治大学的专家在当地奇基惠特洞穴进行挖掘,找到30000年前的石器。如果得到充分检验,人类进入美洲的时间要大大提前。甚至已经有人推测,最早于10万年前,就有人类进入美洲。

不过,当年教材上有一点不用修改。通过DNA比对,印弟安人都是克洛维斯人的后裔。也就是说,先前那些新大陆的发现者全部灭绝,没留下后代。灭绝的原因可能就是人口太少。白令陆桥十分寒冷,东北亚人从那里走到美洲,不会是大兵团行动,最多几个部落,百十号人而已。各种天灾都可以让他们中途灭亡。

另一个原因是技术落后,三万年前的古人类只有旧石器,而克洛维斯人进入美洲前就掌握了新石器技术。他们能制造石矛和骨刀。在没有大型猫科动物的美洲,这些技术足以立足。

即使在印弟安人定居美洲后,哥伦布到达前,世界其他地方的人也曾经到过美洲。已经基本确认的是维京人,著名的北欧海盗。公元982年,维京人埃里克登上格陵兰岛。这个地方虽然在今天属于欧洲的丹麦,但在地理上已经属于美洲。公元一千年左右,维京人到达加拿大拉布拉多半岛,并且建立定居点,一直存在到公元十二世纪才消失。

维京人能够成功抵达,航海技术是一方面。另一方面,他们沿着法罗群岛、冰岛、格陵兰岛一路“跳”到美洲,每段间隔只有四百海里,比哥伦布一猛子走六千公里要短得多。不过维京人没有文字记载这件事,反而要别人考证才被挖掘出来。

1761年,法国汉学家德契尼发表了《中国人之美洲海岸航行及住居亚洲远东之民族的研究》,认为中国传说中的“扶桑国”就是墨西哥。不过,这类观点没得到考古学界的认可。

无论如何,一次次远征美洲,印证了人类的探险精神万古长存。

不仅北上,也曾南下

人类发源于东非,也就是现在肯尼亚、埃塞俄比亚一带。后来,人类走出非洲,散布到全球。这是有关人类起源过程的标准说法。

不过,打开世界地图你会发现,人类起源处位于赤道附近的非洲大陆。如果当时的古人类要寻找新家园,南下岂不是更方便?北上的话,古人类只能通过红海地区才能走到其它大洲。如果南下,他们只需要顺着宽阔的非洲大陆往南走。

为什么很少听到古人类南下的消息?一个原因是非洲南边是海洋,古人类走到那里只能停下来,很难开枝散叶。还有一个原因,就是了解古人类生存状况必须依靠考古学,这需要一定的科研基础和经济实力。

而从东非往南数,大部分国家都处于欠发达状态。温饱尚未解决,谈不上组织考古力量。所以,只有一个国家能提供古人类南下的证据,那就是南非。2015年,当地发现了“智人之星”化石,经考察大概产生于300万年前,与著名的“南方古猿”同时代。

约73500年前,位于现在印尼的多巴超级火山爆发,让北半球陷入长期的尘埃笼罩。气温骤降,食物匮乏。当时已经散布到各洲的智人因此数量大减。2018年,考古学家在南非平纳克海角发现了一处古人类遗址,从里面找到这次火山爆发形成的微型黑曜岩碎屑。可以证明它们存在于火山爆发的同时代。

然而,这处遗址并未因此被遗弃。它距离多巴火山有九千公里远,并且位于海边,火山并未影响当地人的食物来源。

另一个考古发掘证明,南非原始人在4.2万年前已经能制造箭头和木铲,技术水平不低于世界其他地方。

东非的古人类北上后,逐渐形成了世界各民族。南下的这些人是否是当地黑人的祖先呢?考古学家认为,只有布须曼人是他们的后代。到达南部非洲十万年来,布须曼人代代繁衍,可以算是现存最古老的民族。而南部非洲其他黑人则与我们亲缘更近,是后来才南下的。

基因研究表明,十万年前,布须曼人曾经是最大的人类群体。当然,那时整个人类也没多少人。如今,他们生活在博茨瓦纳、纳米比亚和南非境内,黑人领袖曼德拉身上就有布须曼人的血统。不过,这个最古老部落现在多为当地社会下层。

古人类南下历史的缺乏,体现了考古学的一个特点,就是与经济发展密不可分。考古学家并没有钱在国土上到处开挖。如果一个国家正在大兴土木,就会经常挖到古迹,并请考古学家到现场勘察。象北京王府井这样的城市中心地带,当年修建东方广场时,就曾经挖到古人类遗迹。著名的成都金沙遗址也是在一个楼盘开发工地上出土的。

由于考古学发端于欧洲,那里经济发达,很早就出土大量古人类化石,欧洲曾被认为是人类诞生地。直到二十世纪三十年代,不断有更早的古人类化石出土,人类诞生地才定位在非洲。可见经济对于考古学有多重要。肯定还有很多古人类的遗迹埋没在穷乡僻壤之间,有等后人挖掘。

人类进化越来越快

生命进化出人类这个硕果后,进化还会继续进行吗?很多人倾向于否定答案。

生物进化就是用身体形状变化适应环境变化,而人类能用技术解决问题。比如在寒冷地区装上供暖设备,体型不需要朝北极熊方向进化。或者用雷达观察远方,无需进化出鸟类的超声波感知能力。

生物进化需要淘汰老弱病残来提升种群的基因优势。而人类自从建立起文明,就提倡治疗病患,扶助弱小。文明越强大,越有充裕物资帮助老弱病残。如此便会削弱进化的作用。

然而,美国犹他大学人类学教授亨利·哈彭丁却从另外的角度判断,人类恰恰在加速进化。他的团队从中国、日本和非洲找到270个人,从他们的样本中提取390万种单核苷多态性。结果表明,人类有7%的基因正在加速变化。

亨利·哈彭丁指出,人类自从在四万年前分散开来后,进化便开始加速。特别是最近五千年,人类进化速度可能是过去的100倍!

其实,人类加速进化并不奇怪,主要原因就是随着人口增加,基因变异可能性在增加。每个新生儿都由父母基因混杂而成,多出生一个婴儿,人类基因就多一分变异可能性。今天,世界上生活着七十亿人。而在十万年前,人类总数还不到一百万,更早的时代里,人类总数经常只有几十万。

所以,古人类必须繁殖很多代,才能积累出今天一代人产生的变异总量。而且原始人社区非常小,经常近亲交配,这些都会导致进化缓慢。以尼安德特人为例,形成这个人种就用了七十万年时间。

现代人在交通和通讯技术帮助下,经常跨越几百上千公里婚配,后代产生的变异越来越丰富。那么,进化的加速会不会拉大人类社会的差距,最终象威尔斯在科幻小说《时间旅行》里设想的那样,成为两个完全隔离的物种?或者会诞生出刀枪不入,能够喷火的“X-man”?

科学家认为,进化加速并不会使人类形成完全不同的几个种群。工业革命前,人类分地居住,往来远不如今天频繁,所以不同种族的差异才很明显。工业革命启动了全球化进程,各色人种逐渐混居。如今,国际上流行棕色皮肤的欣赏潮流,就是黑、白、黄种人混血后的肤色。有些人类学家推测,今天的混血儿就是数百年后人类的主体。

很多学者的研究表明,与身体加速变化相反,人类文明正在走向融合。美国杜克大学生物多样性专家皮姆就指出,由于全球化加速了聚合,未来几十年内,全球6500种语言会减少到六百多种。

美国密歇根州立大学分子遗传学专家阿达米教授用计算机模拟自私与合作两种行为模式。经过几万种场景的模拟后,发现合作模式在成功率上远大于自私模式。他认为,自然选择会让自私自利的人被淘汰,倾向合作的人获得进化优势。

身体在变化,而文化在融合,这两个过程并不矛盾。未来的人类会更有个性,但也会更紧密地生活在一起,形成多元融合的社会。

原始人吃的比我们好

一般认为,原始人过着茹毛饮血的生活,营养肯定比我们差。但事实可能并非如此。

改革开放后,中国人才开始大量接触外国人,普遍发现同胞比白人矮小。然而在“黑暗的中世纪”,欧洲白人个子并不高。从“80后”开始,新一代中国人身高体重也不断上升。黑人也是如此,美国黑人明显比非洲的远房亲戚要高大魁梧。

然而,人类不可能因为营养条件改善,一两代人在身高就有明显变化。所以,更大的可能是我们只是恢复了农耕文明之前古人类的身高。这点已经被考古学成果所证明。

我们的祖先现代人产生于四五万年前。与更早的早期智人、直立人和匠人相比,现代人个子很高。中国出土的一具现代人骨骼达到一米九。

现代人刚产生时,和前辈一样过着采集加狩猎的生活。他们的人均资源很多,每二十平方公里才供养一个人,相当于河北那么大的地方只分布着数千名现代人。可以说要吃有吃,要喝有喝。

早期智人只能吃块茎,现代人已经能加工很多种子和坚果。他们不定居,主动随季节和猎物迁移,能吃到很多地方的食物,营养更为均衡。不象后来的农民被困在一个地方,只能吃很少几种食物,灾年到了还要逃荒。

考古学家统计过美洲克洛维斯人的食物,至少有125种。以色列巴伊兰大学的学者来到位于该国的古人类遗址,研究当地植物遗存,发现古人类至少食用55种植物。在以色列北部加利利地区的一个洞穴里,研究人员发现了三头牛和71只乌龟的骨骼,它们埋在一起,推测是某次“流水席”的遗迹。应该是附近几个部落一起聚会,享受食物。

当然,今天我们在超市里能找到更多的植物类食品,但是在漫长的小农时代,农民被封闭在一小块土地上,吃不到这么丰富的食物。

古人类专家分析末期原始人的骨骼,证明他们每天摄入三千多大卡热量,身高也确实超过以后的农民。这些都说明,人类进入农耕时代,相当于经历长达一万多年的普遍营养不良,到了最近几代人,才释放出基因中的生长潜力。

除了没有盐,原始人的营养不比我们差。现在,有些营养专家提倡“原始人食谱”,意思就是多样化、少加工。既保证充分摄入,又能减少“富贵病”。

原始人不仅营养有保证,而且不辛苦,每天只需要劳动三个小时。这种优裕闲散的生活,被记载于“伊甸园”之类的传说中。问题来了,这么优裕的生活,原始人为什么要放弃?

最大原因就是人口暴增。农耕开始时,全球总人口约1500万,工业革命前增长到十亿。单位面积土地的供养压力,一万年间几乎一直在缓慢增加,能住人的地方也都住了人。古人不得不象亚当那样土里刨食,周期性饥荒、地方病、营养不良等问题也从此如影随形。



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