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【基礎科研】人屬的起源
不分類不分類 2019/02/16 07:53:50

過去一周,爲了未來申請教職,我專注在寫作一篇金融論文上。現在草稿已經完成,我會盡可能找時間把心頭上的幾個話題在部落格上討論。不過找工作這事必然會繼續消耗時間精力,如果文章經常停更,請大家見諒。

幾年前我寫過《猿類的起源》和《人類的起源》,前者介紹了猿類(Great Apes,即大型靈長類,學術上叫做Hominidae,人科)在西亞發源的歷史,後者則討論了智人(Homo sapiens,即現代人)在七萬多年前被氣候變化壓縮到南非一隅,後來藉著弓箭和地域性觀念的發明而迅速征服消滅了其他人種,散佈到全世界。今天我想談一談最早的人屬(Homo)的起源故事。

50多年來,所有的教科書都說最早的人屬物種是生活在210萬到150萬年前的Homo habilis(能人,或者巧人,“habilis”來自拉丁文“巧手”的意思)。這是因爲在1950年代末到1960年,傳奇性的古生物學家Louis & Mary Leakey夫妻在東非Tanzania(坦桑尼亞)挖掘出它的化石的時候,正統學術理論認爲人屬的決定性特徵在於能夠使用石器,而H. habilis的化石是與一大批剝片石器(Flaked Stone Tools)一起發現的,在當時是已知最早的石器。於是它被歸納到Homo,並且被取名為habilis。

但是古生物學隨著新化石的發現而不斷進步,纍積了許多早於H. habilis的化石。因爲沒有明顯的石器伴隨出現,所以這些物種被歸類於Australopithecus(“Australis”是拉丁文“南方”的意思,而“Pithekos”則是希臘文裏的“猴子”,我曾在《人類的起源》一文中用它開過玩笑)這個屬(Genus)。最著名的是1974年的Lucy,她是典型的Australopithecus afarensis(根據英文的“afar”,“遠方”,來命名,生活在390萬到290萬年前),以及在1924年出土,但是拖了很多年才被主流學術界接受的Taung Child,他是Australopithecus africanus(“非洲”,生活在330萬到210萬年前)的代表。雖然H. habilis的骨骼結構,和這兩種Australopithecus更爲相似,反而和大家公認的人屬主幹物種Homo erectus(直立人,生活在180萬至十幾萬年前)差別較大,一直到20世紀末,正統觀點仍然認爲H. habilis是人屬的起源。

但是在2008年,古生物學家Lee Berger在南非發現了Australopithecus sediba(“sediba”是當地土著語言“井”的意思),放射性定代給出198萬年前,與H. habilis重叠,而且它的骨骼與H. habilis極爲接近,實在不應該分到兩個不同的屬。再加上在那之前,陸陸續續有早於200萬年前的石器被發現;到了2010年,發現了340萬年前A. afarensis已經有切割式石器的明確證據。至此,H. habilis被分類到人屬的事實與邏輯基礎完全消失,只剩下歷史傳統的理由。

目前H. habilis的定位,我認爲和十幾年前冥王星算不算行星的爭論很相似:科學家知道舊有的分類已經不再適合新的事實證據和邏輯理解,但是由於歷史傳統的慣性,一時無法下定決心來做改變。不過拖到最後,冥王星還是在2006年被降級為“矮行星”(“Dwarf planet”),所以H. habilis變成A. habilis很可能也只是時間的問題。

雖然H. habilis和H. erectus的骨骼結構有較大的不同,但是這算是定量上的差異。要定義Homo這麽重要的一個屬,科學家還是希望能有一個明確的、定性的特徵。能否使用石器,已經不再適合做爲標準,那麽H. erectus有什麽特性,使它和之前所有的古猿人徹底地分開,而且被後世的H. sapiens繼承了呢?

剛好在2004年,Bramble & Lieberman在《自然》上發表了一篇論文(參見https://www.nature.com/articles/nature03052 ),立刻成爲劃時代的突破。100年前的古生物學界,曾經爲了人類演化是先兩足行走、還是先發展大腦,有過很長的爭議。後來前面提到的種種Australopithecus的化石一再顯示他們已經是直立兩足行走,但是腦容量仍然接近黑猩猩,這才解決了那個爭端,並且提供了人類先祖與其他猿類在演化上分歧的主要因素:並不是腦容量,也不是石器的使用(不但黑猩猩能使用石器,連猴子都被觀察到有使用石頭來砸堅果的能力),而是人類的先祖從森林進入草原,改用了在平地上效率較高的兩足行走。

Bramble & Lieberman更進一步,認爲從H. erectus開始(包含早期的一個亞種Homo ergaster,匠人,“ergaster”就是希臘文裏“匠人”的意思),人類先祖的主要攝食方式,成爲有組織性的狩獵,輔以采集植物食品,也就是所謂的Hunter-gatherer。而他們的狩獵方法,與自然界大多數的捕食者不同,不是靠速度和力量,而是用耐久性的奔跑,撐到獵物精疲力竭。

這個説法一公開,很快就被廣汎接受。這是因爲醫學界和人類學界早就注意到人類長跑的潛能,高到離譜的地步。實驗和計算的結果,是遠古的獵人靠著長跑,可以累壞所有可能的大型獵物,連馬都可以在三天内趕上。古代的步兵,如果輕裝前進,不考慮補給鏈,也是在三天以上的路程,就可以靠强行軍趕上騎兵。騎馬的長途優勢,基本來自裝備的重量:同樣30公斤的負重(羅馬軍團行軍的標準負載),對自重70公斤的步兵和自重700公斤的馬匹,有明顯不同的影響。

近年來,又有了許多基因方面的研究,每一次都佐證了長跑式狩獵的假説:不但各式各樣的人類器官明顯地為長跑而優化(例如失去體毛,以便流汗降溫),而且這些優化基本都是從180萬年前左右開始的。所以人屬的起源,應該就正是演化出長跑式狩獵的掠食方式。

這是網絡上少有的對幾種古人類比較精確的圖片描述,來自大英百科全書。很明顯地從H. erectus開始,爲了長跑式狩獵,體型增大、腿長增加、並且失去了體毛。

但是人類身體在180萬年裏為長跑不斷優化的結果,就是現代社會普遍因爲運動量不足,而產生了嚴重的健康危機。這是因爲古人類在10萬代演化過程中,幾乎人人都有平均每天兩小時的長跑,於是一些適應久坐不動的生理環路被取消了。這在自然界其實很常見,例如大白鯊(Great White Shark)和鮪魚都是遠程快速巡游性魚類,它們經常保持高速前進,所以水流有足夠的壓力和速度自然通過它們的魚鰓,結果一般魚類用來把水增壓打入魚鰓的肌肉就退化消失了。如果讀者喜歡去水族館或者海洋公園,可能會注意到他們連虎鯨(Orca)都能馴養,但是卻絕對沒有大白鯊,就正是因爲大白鯊被關在池子裏之後,無法高速巡游,連呼吸都會有困難。同樣的,日本人想要人工養殖價值不菲又日益稀少的黑鮪(Bluefin Tuna),也面臨類似的難題。

所以現代人類因爲運動量不足,而產生各式各樣的生理和心理疾病,包括失眠、免疫失常、糖尿病、高血壓等等,也就不足爲奇。像是我這樣的Couch Potato,看著黑猩猩和大猩猩每天只移動100公尺而不會因之有任何健康問題,也只能是羡慕嫉妒恨了。

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