人类起源之谜一直是科学研究的热点,而非洲是人类诞生之地已成科学界共识。但是,类人猿是何时告别森林,进入草原开阔环境,迈出演化成人关键一步的?近期,发表在《科学》杂志上的研究成果显示,古猿离开森林比原先认为的更早,这一发现颠覆了传统的认知。
东非裂谷形成,埋下人类起源的契机
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非洲是一块神奇的大陆,人类的祖先就诞生于此。大约3000万年以前,非洲大陆板块受地下热液活动的影响而发生张裂,形成了当今世界陆地上最大的断裂带,这就是东非大裂谷。
除了对非洲东部的地表形态产生影响之外,东非大裂谷还对非洲东部的生态系统,包括人类起源与进化产生了很重要影响。裂谷使东西两侧的气候和植被截然不同。其中,西边依然受到大西洋暖流的影响,仍旧湿润,保持着森林和林地;而东边由于东非高原的隆起,形成热带草原气候,气候变得干旱,自然面貌从森林转变为空旷的稀树草原。
由于东非大裂谷的存在,使得人类祖先被迫困在东非高原的草原中。由于草原茂密,人类祖先不得不通过直立的方式来观察周围环境,进行围猎生存。在自然环境和气候突变产生的环境压力下,东边的人猿共同祖先也发生了分裂,古猿开始离开森林直立行走,走向草原,迈开了类人猿向人类发展中具有决定意义的一步,成为人科成员。因此,东非成为原始人类起源与聚居之地。
以水果为食,最早类人猿在密林中进化
耐旱草本植物在非洲崛起的时间,是非洲大陆环境发生显著变化的重要标志。传统的观点一直以为这一重大环境事件发生在1000万年前。也就是说,碳4草本植物在那时才开始在非洲植被中占据主导地位。所谓碳4,是指植物光合作用固定二氧化碳的第一步产物含有4个碳原子,这类植物对水的利用率较高,适应高温、干燥气候。
科学推论便是,森林的减少使人类祖先放弃树上的生活,进化出适合开阔环境的直立行走形态。而在此之前,类人猿已经出现了一些摆脱四肢行走的特征,比如后肢更发达、躯干倾向于垂直而不是水平。这使得类人猿甚至可以挂在树枝下面,不会失去平衡。因此,最早的类人猿是在密林中进化,且以水果为食。
但近来年,国际科研团队通过对非洲东部9个哺乳动物化石出土地点进行调查发现,早在2100万年前,人类祖先面临的环境可能比原先认为的更加干燥且变化无常。新发现的莫罗托古猿臼齿长且尖端之间有发达的剪切嵴,显示其以树叶为食。
研究人员进一步分析得出结论,在距今2100万年至1600万年间,碳4草本植物在这些地区已经非常丰富,植被环境多种多样:既有茂密的森林,也有点缀着树木的草原。碳4植物代表依赖不同光合作用系统的热带草类,表明非洲莫罗托并不是一个封闭的森林栖息地,而是一个相对开放的林地环境。更重要的是,研究人员还发现了丰富的碳4植物生物量,这也是热带草类植物的证据。
另外,对古土壤中由植物细胞形成的植硅体分析,结果同样支持了这段时间的环境是开放性林地和有林草地。
因此,研究人员提出,已知最古老的具有直立运动能力的莫罗托古猿,是生活在季节性干旱的林地—草原开阔环境中,以树叶为食。
古猿离开森林早,人类演化史或更长
莫罗托古猿研究证明,人类祖先离开森林,走向草原的时间远比传统的认知要早许多。这既表明从森林到草原的环境巨变中,并非一蹴而就,而是存在林草共存的过渡期,使得古猿有更充分的时间来逐渐适应草原开阔环境。事实上,过去一个世纪中,人类寻找最古老人类化石不断取得突破性的发现。
自19世纪发现人类化石以来,人类进化史一直在不断延长。上世纪20年代,北京猿人的发现和随后发表的研究成果,将人类起源的历史从欧洲最早的10万年前向前推进至数十万年前。1974年,在埃塞俄比亚发现的人类化石露西被称为“人类老祖母”,距今约350万年,曾被认为是最古老的人类。但是,2000年在肯尼亚发现的千禧人,年代距今约600万年。2001年在非洲中部乍得发现的图迈,其“年纪”是露西的两倍左右,距今700万年。因此,图迈是迄今已知最早的古人类。
总之,东非大裂谷埋下了人类起源的契机,而从茂密森林到草原,类人猿完成了向人类进化的华丽转身。在这一过程中,一度存在的开放性林地和开阔有林草地提示人们,人类进化史要比原来设想的过程和经历的环境,更为复杂和漫长。
(作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长)