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古代史说“人由古猿进化而来”有什么证据证明?
1. 进化论仅仅是一种理论。它既非事实,也不是科学定律。
许多人在小学时就学过,按等级划分的话,理论居於中等—它比纯粹的假说有把握,但与定律相比又略逊一筹。然而,科学家并不是以此划分这些术语的。按照美国国家科学院(NAS)的解释,科学理论是「对自然界的某一方面所作的有充分依据的阐释,它可以包括事实、定律、推论以及经过检验的假说等。」定律是有关自然界的概括性描述,而一种理论无论得到多少证实,都不会使它变成定律。因此当科学家们谈到进化论时(或者就这个问题而言,谈到原子理论或相对论时),他们并没有表示对这一理论的真实性有任何异议。
除了进化的理论之外(所谓进化指的是遗传上的一代胜过一代的概念),人们也可能举出进化的实例来。美国科学院把「事实」定义为「已经获得反覆证明的、实际上已被大家公认为『真实』的观测结果」。化石记录和不计其数的其他证据证明了有机物是随著时间的推移而逐步进化的。虽然没有人直接看到这些变化,但间接的证据既清楚又明确,足以令人信服。
无论哪一门科学,依靠间接证据来说明问题都是司空见惯的事情。例如,物理学家不可能直接看到亚原子粒子,因此他们通过观测粒子在云室中留下的特有轨迹来证明粒子的存在。但物理学家并没有因为无法直接观测而使所得的结论欠缺说服力。
2. 自然选择陷入了循环论证的怪圈:适者生存,存者即为适者。
「适者生存」是一种有争论的自然选择表述方式,实际上更专业的表述方式应采用「生存和繁殖分异率」(differential rate of survival and reproduction)这一术语。这种描述法不是给各个物种贴上适应或不适应的标签,而是描述各物种在既定条件下可能留下多少后代。将一对繁殖迅速的小嘴雀科鸣鸟和一对繁殖较慢的大嘴雀科鸣鸟放到一个食物丰富的岛上。在几代之内,繁殖迅速的鸣鸟就可能把持了大部分食物源。但如果大嘴鸣鸟更容易嗑开种子,那麼优势就可能转向这些繁殖较慢的鸣鸟一边。美国普林斯顿大学的 Peter R. Grant 在对加拉帕戈斯群岛上的雀科鸣鸟所做的一项开创性研究中,观察到了野生条件下种群此消彼长的变化情况。[参看本刊 1992年 2月号上 Grant所撰的「自然选择与达尔文的鸣鸟」一文。]
关键在於,给物种的适应性下定义可以不参照其生存能力的强弱:鸟的大嘴更适合嗑开种子,不论这一特性是否在给定条件下具有增强生存能力的价值。
3. 进化是不科学的,因为它既不能验证,也无法推翻。它的种种论断所涉及的物种变化都无法观察到,也永远不可能重现。
这种全盘否定进化论的说法忽视了把进化划分为至少两大类—微观进化与宏观进化—的若干重要特点。微观进化考察的是物种内随时间的推移而发生的变化,这类变化可能是新物种形成的前兆。宏观进化则研究物种这一层次以上的分类学族群是如何演变的。它的证据通常来自化石资料以及重构各种有机物之间的关系而进行的 DNA比较。
如今连大多数创世说者都承认,实验室中的试验(如对细胞、植物和果蝇所作的研究)以及实地进行的考察(如 Grant对加拉帕戈斯鸣鸟嘴部形状演变所进行的考察)都证实了微观进化的存在。自然选择及其它机制(包括染色体改变、共生和杂交等)都可以促使生物群体发生深刻的变化。
宏观进化的历史性研究所涉及的是根据化石和 DNA而不是直接观测作出的推论。但是,对於历史科学(包括天文学、地质学和考古学和进化生物学),科学家仍然可以对假说进行检验,看这些假说是否与物理证据相符,是否能对未来的科学发现作出具有检验性的预测。例如,进化意味著在人类最早的祖先(距今大约 500万年)以及解剖结构上最早的现代人类(距今约 10万年)之间,应该存在一系列其他原始人,它们身上猿的特点越来越少,而人的特点越来越多,这恰好与化石资料完全吻合。但是我们不会(也的确没有)在侏罗纪(距今约 6500万年)的地层中找到现代人类的化石。进化生物学的常规研究作出的预测比这精细得多、准确得多,而且研究人员也不断对这些预测进行检验。
创世说者也可能通过其他方式来反驳进化论。如果能够找到资料证明哪怕仅仅一种复杂的生命形式是从无生命物质中自发产生的,那麼我们至少在化石中看到的几种生物可能是通过这种方式进化而来的。如果曾有超级智能外星人出现并创造了地球上的生命(甚至创造了特定的物种),那麼纯粹进化论的解释将遭受怀疑。但是迄今没人提出这类证据。
应该指出,把可伪证性当作界定科学的特性这一观点是哲学家 Karl Popper在 20世纪 30年代提出来的。因为他的思想准则中狭隘的解释将很多货真价实的科学研究分支排除在外,直到最近一些年来,他的思想观点才逐渐被广义化了。
4. 科学家越来越怀疑进化的真实性。
没有证据表明进化论的支持者在逐渐减少。随便翻开任何一期生物学的专业杂志,你都会找到支持并发展进化论研究或者赞同进化是一种根本的科学概念的文章。
与创世说的观点相反,严肃的科学杂志更没有否定进化的报导。上世纪 90年代中期,美国华盛顿大学的 George W. Gilchrist 调查了列入原始文献的数千种期刊,想要找到关於「神力设计」或创世说的文章。他查遍了数十万个的科学报告,也没有发现一篇关於创世说的报告。过去两年中,由东南路易斯大学的 Barbara Forrest和凯斯西部保留地大学的 Lawrence M. Krauss分别独立进行了同样的调查,结果也是无功而返。
创世说者则反唇相讥,声称思想封闭、顽固排外的科学界拒不接受他们的证据。然而,据《Nature》、《Science》及其他重要杂志的编辑们讲,他们几乎没有见过有关反对进化论的投稿。有些反对进化论的作者曾在严肃的科学杂志上发表过论文。但这些论文极少直接攻击进化论,也从不旗帜鲜明地举出创世说的论点。它们最多不过是指出进化论存在某些未解决的问题(这一点并没有人反对)。简而言之,创世说者拿不出充足的理由使科学界能够认真地对待他们的说法。
5. 连进化生物学家彼此间都存在各种分歧,这说明进化论所依据的科学基础根本不牢靠。
进化生物学家激烈争论的焦点是各种各样的。例如,物种是如何形成的、进化的快慢、鸟类和恐龙的祖先是否有血缘关系,尼安德特人是否是不同於现代人的独立物种等各种问题。任何一门学科都难免会存在这样那样的争论,进化论自然也不例外。但是,生物学界仍然一致接受进化论,把进化作为生物界中存在的真实事情和一项指导原则。
遗憾的是,虚伪的创世说者总是断章取义地引用科学家的话以夸大并曲解他们之间的分歧。任何一位熟悉哈佛大学古生物学家 Stephen Jay Gould著作的人都知道,Gould除了是「间断平衡模型」(punctuated equilibrium model)的创立人之一外,还是进化论最积极的捍卫者和宣传者。(间断平衡模型认为,大多数进化都是在地质史上相对短暂的时期内发生的,这样就可以解释我们在化石记录中所观察到的现象。不过,地质史上的短暂时期可能也有数百代之久。)然而,创世说者却总是不遗余力地从 Gould丰富的著作中断章取义,使人们以为 Gould曾对进化论表示过怀疑。更有甚者将间断平衡的理论歪曲理解,仿佛间断平衡会使新物种在一夜之间就脱颖而出,或者使鸟类从爬行动物的卵中产生出来。
如果读者碰到引用科学权威人士的话语对进化论提出质疑时,一定要结合上下文来看看这段话究竟是甚麼意思。可以肯定,所谓科学家对进化论的攻击最终被证明是凭空捏造的。
6. 如果人类从猴子演变而来的,那麼为何现在还有猴子?
这种论据司空见惯,反映出提问者对进化论不同程度的无知。第一个错误是进化论并没有告诉我们人是猴子变来的;它只是说人和猴子的祖先相同。
此论据所犯的更深层次错误与下面这种问法如出一辙:「如果小孩是成年人生的,那为什麼还有成年人?」新物种是通过从现有物种中分化出来而实现进化的;当某些生物种群与其家族的主要分支隔离开来,并得到充分的变异而使其永远成为一个与原来物种明显不同的新物种时,这种分化就产生了。作为母体的物种此后可能无限期地生存下去,当然也可能走向灭绝。
7. 进化论无法解释生命最初是如何在地球上出现的。
生命的起源在很大程度上仍是一个不解之谜,但是生物化学家已经弄清楚原始核酸、氨基酸及构成生命的其他各种基本元素是如何形成并实现自我复制的,从而奠定了细胞生化过程的基础。天体化学分析表明,这类化合物最初可能大量地在太空中形成,然后随彗星来到地球上。这一理论或许可以解释,在地球年轻时的各种条件下,这些生命组成要素是如何出现的。
创世说者有时抓住科学家当前暂时无法解释生命的起源这一点大作文章,试图以此全盘否定进化。其实,即使地球上的生命真的通过进化以外的途径诞生的(如外星人在数十亿年前将首批细胞带到了地球上),不计其数的微观进化与宏观进化研究有力地证明了生命的进化是一个确凿的事实。
8. 数学的分析表明,像蛋白质这样复杂的东西随机产生是不可思议的,更不用说活细胞乃至人类。
机遇在进化中起著一定的作用(例如通过随机突变而使物种获得新的特性),但进化过程并不是靠运气来产生有机物、蛋白质或其他生命实体的。恰恰相反,自由选择(应为人知的主要进化机制)通过保留「有益的」(适应性)特徵并淘汰「无益的」(非适应性)特徵而实现非随机的变化。只要选择的力度保持稳定,自然选择就可以推动进化朝著一个方向前进,在出人意料的短期内产生出复杂的结构。
我们用这样的类比打个比方,将「TOBEORNOTTOBE」这 13个字母组成的序列拿来考虑。假定有 100万只猴子在键盘上胡敲乱按,每只猴子每秒钟打出一个像上述序列那样长的字母序,那麼它们需要敲击 7.88万年才可能从 2613 种长度一样的序列中敲出上面那个字母序列。然而,到了 80年代,美国格伦代尔学院的 Richard Hardison编写了一个能随机生成短语的计算机程序,此程序的特点是,如果单个字母恰好位於在短语的既定位置上,那麼该字母就在这一位置上保持下去(实际上也就是选择更接近於哈姆雷特所说的那句话的短语)。该程序平均只需重复 336次,就能再次产生那句短语,所花时间不到 90秒。更令人称奇的是,该程序甚至可在 4天半的时间里就将莎士比亚的整部剧作重组一遍。
9. 热力学第二定律认为,随著时间的推移,系统必定朝著越来越无序的方向发展。因此,活细胞不可能从无生命的化学物质中进化出来,而多细胞生物也不可能从原生动物进化而来。
这种说法错在误解了热力学的第二定律。如果这种说法站得住脚的话,那麼矿物晶体和雪花应该也属於不可能成形的物质,因为它们同样是从无序的组分中形成的复杂结构。
热力学第二定律实际上是说,一个封闭系统(即不与外界发生能量和物质交换的系统)的总熵不会随著时间的推移递减。熵是一个物理学概念,常常被说成是「无序」。然而这个术语与惯用的词还是有很大的差别。
更重要的是,热力学第二定律允许一个系统的某部分的熵减少,只要该系统其他部分的熵有相应的增加。因此,我们的地球作为一个整体可能会变得愈加复杂,因为太阳不断把热和光散射到地球上,而太阳内部热核反应所导致的熵增大足以抵消散射到地球的熵。简单的有机体可以通过耗用其他的生命形式以及非生命物质而朝著越来越复杂的方向发展。
10. 突变对於进化理论来说必不可少。但是突变只能消除特性,而不能产生新的特性。
恰恰相反,生物学资料已经证明,许多特性是通过点突变(point mutation)产生的(所谓点突变就是在一种有机体的 DNA中确切的位置上出现的变化)。细菌对抗生素的耐受性便是一个很好的例子。
动物体内调节发育的同源盒结构基因(homeobox)的突变也可以产生复杂的效应。Hox基因决定腿、翼、触角以及躯体的各部分应该在何处长出来。例如,果蝇的触角足突变(Antennapedia)使在本该长触角的地方长出了腿。这些异常的肢体不起甚麼作用,但是它们的存在证明了遗传基因出现了错误,可以产生复杂的结构,而自然选择可以借此对这些结构进行试验,看其是否有用。
此外,分子生物学研究已经发现了一些比点突变更高级的遗传变化机制,这些机制扩大了物种新特性出现的途径。基因内的功能分子可以通过各种新颖的方式拼接在一起。整个的基因也可能意外地在一种有机物的 DNA内被复制,而复制的基因则可以突变成新的具有复杂特性的基因。对多种有机物的 DNA所作的比较表明,血液中的珠蛋白就是以这种方式在数百万年中进化的。
11. 自然选择或许能解释微观进化,但它无法解释新物种的起源和生命的高级运转规则。
进化生物学家对於自然选择如何产生新物种已经作过广泛的论述。例如,哈佛大学的 Ernst Mayr建立了一个名为「不重叠分布区」(allopatry)的模型。该模型认为,如果通过地理边界把某一群体的有机物同其余群体隔绝开来,那麼它就可能面临不同的选择压力。被隔绝的群体内将逐渐积累起变异的因素。等到这些变异因素积累到相当显著的地步,以致这个分化出来的群体不可能(或者通常情况下不会)同原始的种群交配而繁殖后代时,该群体就会独立地进行繁殖,并沿著这条道路发展下去直至最终变成一个新物种。
自然选择是研究得最为详尽的一种进化机制,但是生物学家也同时考虑了其他各种可能的进化机制。生物学家一直在评估引起物种形成或产生有机物复杂特性的若干不寻常遗传机制的潜力。美国阿默斯特马萨诸塞大学的 Lynn Margulis及其他研究人员令人信服地证明了某些细胞器(如产生能源的线粒体)是通过古代有机体的共生融合而进化来的。因此,关於进化可能是由自然选择以外的其他力量所引起的研究,科学界表示欢迎。但是这些力量必须源於自然界,而不能归功於神秘莫测的创世天使的神力作用,因为这类作用的存在根据没有得到科学的证明。
12. 没有任何人看到过新物种的进化过程。
物种形成可能是相当罕见的,在某些情况下可能要花费若干世纪的时间。此外,识别一个处於形成阶段的新物种可能比较困难,因为生物学家对於如何界定新物种的概念有时持不同看法。目前应用最广泛的定义是 Mayr 提出的「生物物种概念」(Biological Special Concept)。该定律认为,某一物种是由若干独立繁殖的群体构成的一个确定种群,也就是通常不会或不能在其种群以外进行繁殖的若干种有机体。实际上,这一定义可能很难用於因相距遥远或地域不同而彼此隔离的有机体,也很难用於植物(更不用说无法繁殖的化石)。因此生物学家通常将有机物的实体和行为特性作为其物种归属的线索。
但是,科学文献中的确存在有关植物、昆虫及蠕虫的物种形成报告。在多数这类试验中,研究人员把有机体置於各种各样的选择条件下(以解剖差异、交配行为、栖居地喜好以及其他物种特性为选择对象),并发现由此而生成了一些不与外界异族物种进行繁殖的有机体种群。例如,新墨西哥大学的 William R. Rice和加利福尼亚大学戴维斯分校的 George W. Salt证明,如果他们根据果蝇对某种环境的喜好特性来选择一组果蝇,并将其单独隔离开来繁殖 35代以上,最终所得的结果是,被隔离的果蝇将拒绝与来自环境完全不同的果蝇交配。
13. 进化论者拿不出任何化石证据证明有过渡动物(如半是爬虫半是鸟的动物)出现过。
其实,古生物学家早就知晓有关中间化石(即外形介於各种不同的分类群体之间物种的化石)的许多详尽实例。最有名的化石之一是始祖鸟化石(Archaeopteryx),它既具有鸟类特有的羽毛特徵,又具有类似恐龙的骨骼结构特徵。研究人员还发现了大量其他有羽毛的动物化石,它们与鸟化石相似的程度,参差不齐。一系列届的化石完整地描述了现代马从小型始祖马(Eohippus)开始的进化过程。鲸的祖先是在陆地上爬行的四肢动物,而在它们之间的过渡动物则是名为 Ambulocetus和 Rodhocetus的两种两栖动物[参看本刊 2002年第 8期 Kata Wong所著的「征服海洋的哺乳动物」一文]。海洋贝壳的化石重现了各种软体动物在千百万年间的进化历程。大约二十多种人科动物(它们并非都是人类的祖先)填补了南方古猿露西(Lucy the australopithecine)和现代人之间的空白。
但创世说者却对这些化石研究成果视而不见。他们声称,始祖鸟并不是爬行动物和鸟类之间的过渡物种,只不过是一种已经灭绝的鸟类,具有某些爬行动物的特徵罢了。创世说者希望进化论者拿出一种匪夷所思、异想天开的怪物,它不能归入到已知的任何一类种群中。即使创世说者承认某一化石是两类物种之间的过渡生物,他们可能还坚持非要看到该化石与后两类物种之间的其他中间化石不可。这类令人恼火的要求可以一个接一个无休止地提出来,而化石记录始终是不完整的,根本不可能满足这样的无理要求。
不过,进化说者可以从分子生物学获得进一步的有力证据。所有有机体都拥有绝大部分的相同基因,但进化论者预见,这些基因的结构及其产物将根据各物种之间的进化关系而分异。遗传学家所说的「分子时钟」将记录这一时间进程。这些分子数据也显示了各种不同的有机体在进化过程中的过渡关系。
14. 生物在解剖层次、细胞层次和分子层次上均有令人惊异的复杂结构特徵;其复杂性哪怕是只差一点点,它们也将无法正常发挥其功能,对此唯一可能的结论就是,生物是神力设计而非进化的产物。
这种所谓的「设计论据」构成了最近抨击进化论的核心说法,而且也是创世说者最早使用的论据之一。1802年,神学家 William Paley撰文说,如果某人在地里捡到一块表,那麼最合乎情理的推论应该是这块表是有人掉在地里的,而不是靠自然力量形成的。Paley声称,由此推知,生物的复杂结构必定也是直接的神力所为。达尔文写了《物种起源》一书来反驳 Paley。该书阐述了作用於遗传特徵的自然选择力量如何逐步地完善复杂的有机体结构的进化过程。
一化又一代的创世说者以眼睛是一种可能靠进化而形成的结构来试图驳倒达尔文的观点。他们认为,眼睛之所以能产生视觉,全凭其各组成部分之间天衣无缝的组合。因此自然选择不可能倾向於眼睛进化过程中所需要的过渡结构(试问半只眼睛有甚麼用呢?)。达尔文似乎对创世说者的这种诘难有先见之明,他指出,即使是「不完整」的眼睛也可能有它的好处(如帮助动物转向有光的方向),因此可以被遗传下来以待进化过程对其作出进一步的改良。生物学证实了达尔文的分析:研究人员在整个动物王国中都可鉴定出原始的眼睛和感光器官,甚至还通过比较遗传学研究勾画出了眼的进化史。(现在看来,在不同的有机体家族中,眼睛是独立进化的。)
如今鼓吹神力设计的人比其老前辈更加老练,但其论据和目标仍是万变不离其宗。为了驳倒进化论,他们企图证明进化论不可能解释我们所知道的生命,进而坚持认为,唯一站得住脚的替代理论就是,生命是靠一种高深莫测的神力创造出来的。
15. 新近的发现证明,即使在微观层次上,生命也具有某种不可能通过进化产生的复杂性。
「不可简化的复杂性」是《达尔文的黑盒子:进化论面临的生化挑战》一书的作者,列哈依大学的 Michael J. Behe提出的口号。Behe以捕鼠夹作为「不可简化的复杂性」的一个通俗例子。捕鼠夹这种器具的特点是,只要有任何零件丢失,它便不起任何作用,而且它的各个零件只有作为一个整体的组成部分才有价值。Behe宣称,如果说捕鼠夹如此,那麼细菌的鞭毛就更是如此(鞭毛是一种起推进作用的鞭状细胞器,其功能犹如船舶的舷外发动机)。构成鞭毛的蛋白质如鬼斧神工般巧妙地排列成发动机的部件、方向舵以及工程师可能要求采用的其他种种结构。Behe声称,这样复杂巧妙的布局通过进化上的改良而设计出来的可能性实际上等於零,因此证明了它只能是神力表演的绝技。他对於凝血机制以及其他分子系统也表述了类似的观点。
然而进化生物学家已经反驳了这类看法。首先,有些鞭毛的构形比 Behe所提到的鞭毛简单,因此一种鞭毛并不一定需要上述所有组成部分均齐备才能发挥作用。Behe所提到的鞭毛其较高级的组成部分全都可以在自然界的其他地方找到先例,布朗大学的 Kenneth R. Miller及其他研究人员对此已有论述。实际上,整个鞭毛系统与一种名为 Yersinia pestis的细胞器极其相似(鼠疫细菌利用这种细胞器将毒素注射进细胞中)。
关键在於,尽管 Behe声称鞭毛的各组成系统除了用於推进作用以外没有其他任何价值,但实际上这些系统可能具有多种功能,从而有利於鞭毛的进化。因此鞭毛的最终进化过程可能仅仅是通过某种新颖的方式把原先为其他用途进化出来的复杂组成部分重新组合起来。加利福尼亚大学圣迭戈分校的 Russell F. Doolittle所做的研究表明,凝血系统看来是通过改良并完善了最初用於消化的蛋白质而进化的,这与鞭毛的进化有异曲同工之妙。所以,Behe用来作为神力设计证据的「不可简化的复杂性」并非真的不可简化。
另一类复杂性—所谓「特定复杂性」(specified complexity)—是贝乐大学的 William A. Dembski在其著作《设计推理》和《没有免费的午餐》中提出的神力设计论据的核心。他的论据实质上是说,生物的复杂性是任何盲目的、随机的过程永远无法产生的。Dembski声称,唯一合乎逻辑的结论是某位超人的神灵创造了生命并左右其发展,这一说法与 Paley 200年前的论断如出一辙。
Dembski的论据有若干漏洞。他暗示对生物进化的解释只是随机产生或神灵设计,这是不正确的。在圣菲研究所和其他地方研究非线性系统与元胞自动机(cellularautomata)的研究人员已经证明,简单的无向过程能够产生极其复杂的模式。因此,有机体中所呈现的某些复杂性从一定程度上讲,可能是通过我们几乎还不了解的自然现象产生的。然而这完全不等於说生物的复杂性不可能自然地产生。
结论—不科学的创世说
「创世科学」的提法本身就是自相矛盾。现代科学的核心原则就是方法论的自然主义,即力求通过观测到的或可检验的自然机制来解释宇宙。物理学用支配物质与能量的特定概念来描述原子核,并通过实验对这些描述进行检验。只有当实验数据显示先前的描述不足以解释观测到的现象时,物理学家才会引入新的粒子(如夸克)来丰富其理论。而且,这些新粒子的特性并不能随便定义(新粒子的界定受到严格的约束,因为它们必须能纳入到现有的物理学框架中)。
相反,鼓吹神力设计的理论家则搬出各种虚幻莫测的东西,并随意赋予它们以不受约束的各种能力—总之是,怎样能解答当前的问题就怎样说。这样的答案非但不能促进科学探索,反而会阻挡科学探索的道路(如,如何否定万能神灵的存在?)。
神力设计说不能解决任何问题。例如,具有设计能力的神灵是何时介入生命史的?又是怎样介入的?是通过创造第一个 DNA,第一个细胞,还是第一个人?每一物种都是神力设计的吗?抑或只有少数早期物种是神力设计的?鼓吹神力设计说的人常常回避这些问题。他们关於神力设计的说法常常是五花八门,迥然不同,他们也甚至懒得去互相沟通一下以自圆其说。他们采用排除法来进行论证,也就是极力贬低进化论的解释,将其斥为牵强附会或不完整的理论,从而间示只有以神力设计为基础的替代理论者是站得住脚的。
从逻辑上讲,设计说的鼓吹者完全是在误导人:即使某种自然主义的解释有问题,也并不意味著所有这类解释都应该一棍子打死。此外,他们的论述也没有使任意一种神力设计说显得比另一种更合理,实际上就是让听众们自己去作判断,而某些听众在进行这类判断时无疑会用宗教信仰去取代科学概念。
科学研究一次又一次地证明方法论的自然主义可以克服无知,为那些一度看来深不可测的难解之谜找到越来越详尽、合理的答案。有关光的本性、疾病的起源以及脑的机理等问题均是如此。现在进化论正在为破解生命如何形成和发展之谜做著同样的工作。创世说无论以何种名义作掩饰,都不会为这方面的科学研究增添丝毫有价值的东西。
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查人类怎么来的
1)最早的人类
研究人类起源的直接证据来自化石。人类学家运用比较解剖学的方法,研究各种古猿化石和人类化石,古猿复原图测定它们的相对年代和绝对年代,从而确定人类化石的距今年代,将人类的演化历史大致划分为几个阶段。遗传学家则运用生物化学和分子生物学的方法,研究现代人类、各种猿类及其他高等灵长类动物之间的蛋白质、脱氧核糖核酸(DNA)的差别大小和变异速度,从而计算出其各自的起源和分化年代。目前,学术界一般认为,古猿转变为人类始祖的时间在700万年前。
从已发现的人类化石来看,人类的演化大致可以分为以下四个阶段:
(1) 南方古猿阶段。已发现的南方古猿生存于440万年前到100万年前。根据对化石解剖特征的研究,区别于猿类,南方古猿最为重要的特征是能够两足直立行走。
能人 (2)能人阶段。前200万-前175万年。能人化石是1960年起在东非的坦桑尼亚和肯尼亚陆续发现的。最早的能人生存在190万年前。能人在分类上归入人科下面的人属能人种(Homo habilis)。能人有明显比南方古猿扩大的脑,并能以石块为材料制造工具(石器),以后逐渐演化成直立人。
(3) 直立人阶段。直立人在分类上属于人属直立人种(Homo erectus),简称直立人,俗称猿人。直立人化石最早是1891年在印度尼西亚的爪哇发现的。当时还引起了是人还是猿的争论。直到20世纪20年代,在北京周口店陆续发现北京猿人的化石和石器,才确立了直立人在人类演化史上的地位。直立人的生存年代约为170万年前到20余万年前。至今为止,直立人化石在亚洲、非洲和欧洲均有发现。
(4) 智人阶段。智人(Homo sapiens)一般又分为早期智人(远古智人)和晚期智人(现代人)。早期智人生活在20万年前到10余万年前。晚期智人的生存年代约始于10万年前。其解剖结构已与现代人基本相似,因此又称解剖结构上的现代人。智人
根据目前已发现的人类化石证据,南方古猿是已知最早的人类。
(2)汤恩头骨
1924年,在南非阿扎尼亚一个叫做汤恩的地方,那里的采石场工人采石时爆破出来一个小的头骨化石。这块汤恩头骨化石很快被送到约翰内斯堡的威特沃特斯兰德大学医学院,交给了解剖学教授达特(Raymond Dart)。达特是澳大利亚人,当时刚结束在英国伦敦的医学、解剖学和人类学学业回来。采石场工人送给达特的头骨化石,包括颅骨的大部分和完整的颅内模,颌骨上保存着全套的乳齿和正在萌出的第一恒臼齿,属于幼年个体(相当于现代3~6岁的小孩)。
达特发现,这个化石具有许多似猿的性状。比如,这个幼年个体的脑子大小像一个成年的大猩猩,大约为500毫升,估计成年时也不过600毫升左右。此外,其上下颌骨向前突出,类似猿。同时,达特注意到该化石也具有人类的性状。其牙齿很小,与人类的牙齿相近。尤其重要的是,其枕骨大孔位于颅底中央,与人类相同。枕骨大孔是头骨基部的开口,脊髓与大脑在此相连。人类由于采取两足直立行走的姿势,头平衡于脊柱的顶端, 枕骨大孔便位于颅底中央;而猿的头则向前倾,枕骨大孔在颅底相对靠后的位置。汤恩头骨枕骨大孔的特征表明,它所属的个体已能直立行走。
基于这些发现,达特于1925年发表研究报告指出,这个化石所属的个体是似人和似猿性状的混合体,是已发现的与人的系统最相近的一种灭绝的猿。由于发现于非洲的最南部,因而汤恩头骨所属个体的种被命名为南方古猿非洲种(Australopithecus africanus)。达特的文章发表后,受到英国解剖学界和人类学界许多权威的嘲笑。他们认为这个化石不过是一个早期猿类化石。在随后的10多年中,由于倍受瞩目的北京猿人化石的发现,这个头骨很少再被人提起。
1936年,在南非德兰士瓦的斯特克方丹采石场又爆破出一批化石。其中,有一个完整的头骨与汤恩头骨极为相似。此后,又在南非的克罗姆德莱、马卡潘斯盖特、斯瓦特克兰斯三处地点陆续发现了类似的化石。到50年代,在上述五个地点,总共发现了70多件南方古猿化石。学术界将在南非发现的南方古猿化石归为一个属两个种,即南方古猿非洲种(Australopithecus africanus)和南方古猿粗壮种(Australopithecus robustus),或称纤细型南方古猿(gracile australopithecine)和粗壮型南方古猿(robust australopithecine),并逐渐确立了南方古猿作为早期人类祖先的地位。
这里需要指出,虽然南方古猿在名称上仍叫做古猿,但实际上已经是人科(Hominidae)的成员了。国际古生物学命名规则规定,一个种属一旦定名,就不可以随便改动其名称了。因此,古猿之称沿用至今。
(3)东非的发现
20世纪50年代后期,在非洲寻找人类化石的活动,逐渐转移到东非的埃塞俄比亚、肯尼亚和坦桑尼亚。东非的地质特点是,存在一条由南到北的大裂谷,其地表为一系列峡谷和湖泊。这个地区有几百万年以来大量火山喷发造成的火山沉积,这为同位素年代测定提供了良好材料。因而,埋藏在这些火山层中的化石的年代,可以被准确地测定出来。
1959年7月17日,经过30年的寻找,古人类学家路易斯·利基(Louis Leakey)路易斯.利基及其妻子玛丽·利基(Mary Leakey),终于在坦桑尼亚的奥杜威峡谷,发现了一个粗壮型南方古猿近乎完整的头骨和一根小腿骨。头骨特别粗壮,牙床上带有硕大的臼齿。利基夫妇将这个头骨所属个体的种命名为鲍氏东非人(Zinjanthropus boisei),后又改为南方古猿鲍氏种(Australopithecus boisei)。他们认为,鲍氏种是粗壮种的东非变体。属名Zinjanthropus的意思是“东非的人”,而boisei这个种名则缘于鲍伊斯(Charles Boise)。他曾支持过利基一家在东非的工作。用钾-氩法测定化石的年代,确定“东非人”生活在175万年前。在这次发掘中,还发现了石器和灭绝动物的被打碎的骨片(似乎是为取食营养高的骨髓而造成的)。“东非人”是否已能够制造石器,甚至狩猎动物呢?从头骨来判断,要完成这样复杂的技术操作和劳动,其脑子还是太小了。如果这些石器不是“东非人”制造的,那么又是谁制造的?
1960年,在发现“东非人”头骨地点的附近,路易斯·利基的儿子乔纳森·利基(Jonathan Leakey)发现了一个10~11岁小孩的部分头盖骨和下颌骨,不同年龄人的手骨,一根成年人的锁骨和近乎完整的足骨。1963年,在同一地点又发现了一件头骨和附有大部分牙齿的下颌骨。对这些化石的研究表明,这是一种比“东非人”更进步的人。其脑量比“东非人”几乎大出50%,头骨的形状更为进步,牙齿比“东非人”小,生活于178万年前。根据达特的建议,路易斯·利基等将其命名为“能人”(Homo habilis),作为人属的第一个早期成员。Homo habilis 这个名字的意思是“手巧的人”或“有技能的人”。
路易斯·利基相信,那些在“东非人”的发掘中找到的石器是“能人”制造的,破骨片也是“能人”打碎的。他认为,虽然南方古猿是人类早期祖先的一部分,但只有“能人”才继续向后一阶段的人类演化,并最终产生现代人。“东非人”和东非“能人”的发现,也是两种类型的人科成员同时生活于同一地区的最早的证据。此后,在埃塞俄比亚和肯尼亚,又发现了一批“能人”化石。其中最重要的,是1972年路易斯·利基的另一个儿子理查德·利基(Richard Leakey),在肯尼亚的图尔卡纳湖东岸发现的编号为KNM-ER1470的头骨。
从60年代开始,在埃塞俄比亚的奥莫河谷和阿法地区的哈达尔,发现了大量的南方古猿化石,包括从约350万年前到150万年前的人科化石。其中,1973年在哈达尔发现的构成一个膝关节的股骨下端和胫骨上端的两段骨头,已显示出具有直立行走功能。这些化石的年代为350万年前。1974年,美国古人类学家约翰松(Donald Johanson)在同一地区发现了一具女人的大部分骨架,命名为“露西(Lucy)”。根据对她的骨盆、脊柱和膝盖骨的研究,可以肯定她是两足直立行走的,生存年代测定为340万年前。
1976年,玛丽·利基在坦桑尼亚的莱托里地区,发现了一组凝结于火山灰中的人类足迹。这组370万年前留下的足迹相当完好,对其进行的年代测定也相当可靠。根据对足弓形态和步态的分析,可以认定是直立行走时留下的。上述发现是人类两足直立行走最早的证据。
根据对哈达尔和莱托里化石的对比研究,约翰松等认为,这两个地点的标本非常相似,即都能完全两足直立行走,且都有较小的脑子和大的犬齿,故属一类,应归入一个新种--南方古猿阿法种(Australopithecus afarensis)。他们认为,阿法种的一些性状介于猿与人之间,但其似猿的性状在明显向人的方向转变。因而,阿法种既是南方古猿非洲种的祖先,又是“能人”的祖先。阿法种一方面经过南方古猿非洲种变成粗壮种和鲍氏种,最终灭绝,另一方面发展成“能人”,再到直立人和智人。
到90年代初,在非洲发现的南方古猿已达5个种,即非洲种、阿法种、粗壮种、鲍氏种和埃塞俄比亚种。这五种南方古猿分别归类为前面所述的南方古猿纤细型和粗壮型。非洲种和阿法种属于纤细型。其中,阿法种年代较早,以“露西”为代表;非洲种则年代稍晚,并且只在南非有发现。其余3个种属于粗壮型的南方古猿。埃塞俄比亚种是根据一块250万年前的下颌骨命名的。这块化石1967年发现于埃塞俄比亚南部。许多古人类学家不承认这个种,认为应将其归入鲍氏种。
90年代以后,东非的早期人类化石研究又获得了新的突破。1994年,美国古人类学家怀特(Tim White)等宣布,他们在埃塞俄比亚阿法盆地发现了440万年前的大量人科化石,并命名为南方古猿始祖种(Australopithecus ramidus)。ramid在阿法语(当地的一种部落语言)中是“根”的意思。以此命名所发现的化石,表示这是迄今发现的最古老的人类直接祖先。在此之后,理查德·利基的妻子梅亚维·利基(Meave Leakey),与美国古人类学家沃克(Alan Walker),在肯尼亚图尔卡纳湖西岸,又发现了420万年前的南方古猿化石,定名为南方古猿湖畔种(Australopithecus anamensis)。由于学术界对始祖种的人科地位还有不同看法,因此通常都认为湖畔种是最早能直立行走的人科成员。
(4)从南方古猿看人类演化
自1924年达特首次发现南方古猿化石起,至今发现的南方古猿化石已达7个种。在过去的几十年里,新的南方古猿化石的不断发现,以及对所发现的化石进行的多学科研究,使学术界对涉及早期人类起源与演化的过程有了新的理解。首先,确立了南方古猿在整个人类演化系统上的地位。近年发现的400万年前的南方古猿化石,使得南方古猿的生存年代与遗传学家通过DNA研究计算出的人猿分离时间更为接近;其次,南方古猿属内各个种,在化石特征、生存年代、与后期的人属在演化上的关系等方面的特点,使得人类学家认识到,人类的演化过程比原来想象的要复杂得多。在相同的时间范围内,南方古猿的几个种同时生存,但只有一个种群向人属的方向演化,而其余的种群最终都灭绝了。这说明人类的演化是按照“树丛(bush)”的方式进行的,而不是按照传统的直线状方式进化的。这一点对于丰富生物进化理论具有十分重要的意义。南方古猿的发现与研究,加深了人类对自身起源与演化过程的了解,推动了古人类学的发展。值得一提的是,在过去的几十年里,利基家族对东非古人类的发现和研究作出了巨大的贡献。
(5)东边的故事
学术界一般将人科分为南方古猿属、能人属、直立人属和智人属。南方古猿是目前已知最早的人科成员。那么,究竟是什么因素促使南方古猿脑子扩大,并逐渐获得直立行走和制造工具的能力,从而向人属的方向转化的呢?
1500万年前的非洲,从西到东覆盖着茂密的森林,居住着形形色色的灵长类动物,其中包括很多种类的猴子和古猿。可是在随后的几百万年里,那里的环境发生了巨大的变化,致使生物也发生了相应的变化。当时,非洲大陆东部下面的地壳沿着红海,经过今天的埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚一线裂开。结果,埃塞俄比亚和肯尼亚的陆地像起泡那样地上升,形成了海拔270米以上的高地。这些高大的隆起不仅改变了非洲的地貌,也改变了非洲的气候。它破坏了以前从西到东一贯的气流,使东部成为少雨的地区,丧失了森林生存的条件。连续的森林开始断裂成一片片的小树林,形成片林、疏林和灌木丛。大约在1200万年前,持续的地质构造力量使这里的环境发生了进一步的变化,形成了一条从北到南长而弯曲的峡谷。大峡谷的存在造成了两种生物学效应:一是形成了妨碍峡谷东西两侧动物群交流的屏障;二是进一步促进了镶嵌型生态环境的发展。有的专家认为,这种东西向的屏障对于人和猿的分支进化是极为重要的--使人和猿的共同祖先的群体分成两部分。大峡谷西部的群体生活在湿润的树丛环境,最终成为现代的非洲猿类。而大峡谷东部的群体,为了适应开阔环境中的生活,发展了一套全新的技能(两足直立行走、解放上肢、开始使用和制造工具),从而经过南方古猿向人属方向转化。法国古人类学家科庞(Yves Coppens)将这种演化的模式叫做“东边的故事”。
(6)非洲还是亚洲
达尔文在1871年提出,人类的诞生地是非洲。他的理由是,与人类最相近的两种猿--大猩猩和黑猩猩都生存在非洲。当时,在非洲还没有发现早期人类化石,加之许多人认为,像人类这样高贵的达尔文万物之灵不可能起源于黑暗的非洲大陆。所以,达尔文的观点没有被普遍接受。但如前所述,自从1924年起陆续在非洲发现了多达7个种的南方古猿化石。经过多年的争论,南方古猿已被人类学界一致归于人的系统。其形态远比亚洲的猿人(直立人)原始,年代也比后者要早。由于比南方古猿更古老的化石(如腊玛古猿等),在人类演化系统上的地位还不确定,而且目前的趋势是否定的,所以南方古猿被认为是人类发展的第一个阶段。而且,在非洲以外的地区,迄今还没有发现任何肯定是南方古猿的化石。所以,目前多数人类学家认为人类的起源地应该在非洲。
由此看来,人类起源地的问题似乎是解决了。但实际上问题远非那么简单,非洲起源说也存在不完善之处。根据现有的各方面的证据,包括化石的、分子生物学的以及古生态学的资料,一般估计人类最早应起源于约 700万年前。但目前在非洲发现的人类化石最早仅为440万年前。早于这个年代的人类化石只有零星发现,并且对它们的鉴定还不确定。此外,在非洲至今还没有找到介于南方古猿属和人属之间的过渡类型。所以,现在还不能肯定非洲是人类最早起源的地方。这样,人类学界有一部分人在考虑是否还有其他的可能性。
早在19世纪后期,德国学者海克尔(Ernst Haeckel)就曾提出,亚洲的长臂猿、猩猩与人的相似程度,大于非洲猿类与人类的相似程度。因此,人类也可能起源于亚洲,特别是中国。其理由大致有三:其一,青藏高原的隆起所造成的环境和气候的变化与东非极为相似;其二,根据古哺乳动物的研究,在过去的1000万年里,东非和东亚有许多相同的动物门类,表明两地的古环境、古气候相当接近;其三,在中国已经发现多种古猿化石,更发掘出了丰富的直立人及其以后阶段的人类化石,以及旧石器时代的文化遗迹。至于中国究竟是不是早期人类的发祥地,要解开这个谜,还有待更多的化石证据和深入的研究。
[编辑本段]人类发展
(1)南方古猿阶段
南方古猿属于灵长目人科。人科不同于猿科的一个重要特征,它是灵长类中唯一能两足直立行走的动物。最早的南方古猿化石是1924年在南非开普省的汤恩采石场发现的,它是一个古猿幼儿的头骨。达特(R.Dart)教授对化石进行了研究。他发现:这个头骨很像猿,但又带有不少人的性状;脑容量虽小,但是它比黑猩猩的脑更像人;从头骨底部枕骨大孔的位置判断,已能直立行走。于是,他在1925年发表了一篇文章,提出汤恩幼儿是位于猿与人之间的类型,并定名为南方古猿(Australopithecus)。这在当时的人类学界引起了激烈的争论,因为那时的大多数人类学家都认为发达的大脑才是人的标志。
随后,在南非以及非洲的其他地区,人类学家又发现数以百计的猿人化石。经多方面的研究,直到20世纪60年代以后,人类学界才逐渐一致肯定南方古猿是人类进化系统上最初阶段的化石,在分类学上归入人科。
南方古猿生活在距今100万年到420多万年前之间。他们可以分成两个主要类型:纤细型和粗壮型。最初,一些人还认为这两种类型之间的差异属于男女性别上的差异。纤细型又称非洲南猿,身高在1.2m左右,颅骨比较光滑,没有矢状突起,眉弓明显突出,面骨比较小。粗壮型又叫粗壮南猿或鲍氏南猿,身体约1.5m,颅骨有明显的矢状脊,面骨相对较大。从他们的牙齿来看,粗壮南猿的门齿、犬齿较小,但臼齿硕大(颌骨也较粗壮),说明他们是以植物性食物为主的,而纤细型的南方古猿则是杂食的。一般认为,纤细型进一步演化成了能人,而粗壮型则在距今大约100万年前灭绝了。
(2)能人阶段。
能人化石是自1959年起,利基(L.Leakey,1903—1978)等人类学家在东非坦桑尼亚的奥杜韦峡谷和肯尼亚的特卡纳湖畔陆续发现的。这些古人类的脑容量较大,约在600 ml以上,脑的大体形态以及上面的沟回与现代人相似,颅骨和趾骨更接近现代人,而且牙齿比粗壮南猿的小。在分类学上,古人类学家将他们归入人属能人种(Homo habilis)。能人生存的年代在175万~200万年之间,当时粗壮南猿还没有灭绝。
与能人化石一起发现的还有石器。这些石器包括可以割破兽皮的石片,带刃的砍砸器和可以敲碎骨骼的石锤,这些都属于屠宰工具。因此,可以说能够制造工具和脑的扩大是人属的重要特征。
但是,能人是通过狩猎的方法,还是通过寻找尸体来获得肉食呢?能人脑的扩增与制造石器之间存在什么关系?这些都是需要进一步研究的问题。
(3)直立人阶段
直立人是旧石器时代早期的人类。北京房山周口店直立人居住遗址出土40多个个体的人类化石、数以万计的石器、用火的遗迹和采集狩猎的遗物,是旧石器时代早期人类社会生活的缩影。
人类劳动是从制作工具开始的。使用打制石器和用它制作的木棒等简陋工具,能做赤手空拳所不能做的事情。人们利用这些工具同自然进行斗争,逐步改造了自然和人类本身。
人类从不会用火到会用火,是一个巨大的飞跃。北京人会用火并能控制火。他们用火烧烤食物、照明、取暖和驱兽,促进了身体和大脑的发展,增强了同自然斗争的能力。
在北京人遗址中,除发现了采集食用的朴树籽外,还发现了大量的禽兽遗骸,其中肿骨鹿化石就有2千多个个体,说明北京人过着采集和狩猎的生活。
(4)智人阶段
早期智人:1848年,在欧洲西南角的直布罗陀发现了一些古人类化石,这些化石所代表的古人类就是最先被发现的、后来被称做尼安德特人(简称尼人)的早期智人,但当时却没有引起人们的注意。尼安德特人的名称来自德国杜塞尔多夫市附近的尼安德特河谷,1856年8月,在这里的一个山洞里发现了一个成年男性的颅顶骨和一些四肢骨骼的化石,被命名为尼安德特人。在这以后,尼人的化石开始在西起西班牙和法国、东到伊朗北部和乌兹别克斯坦、南到巴勒斯坦、北到北纬53度线的广大地区被大量地发现。尼人的生存时代为距今20万年至3万7千年之间。
尼人的脑量已达到1300至1700毫升;与直立人相比,头骨比较平滑和圆隆颅骨厚度减小;面部(从眉脊向下到下齿列部分)向前突出的程度与直立人相似。欧洲尼人的鼻骨异常前突,显示他们的鼻子一定很高;但是,由于他们有大的牙齿和上颚,因此推测他们的鼻子不可能象现代欧洲人那样有狭窄的鼻腔,而是有一个向前大大地扩展的鼻腔。也就是说,他们拥有一个象现代欧洲人那么高同时又象现代非洲人那么宽的大鼻子;而且,鼻孔可能更朝向前方。
尼人创造了被称为莫斯特文化的石器工业,以细小的尖状器和刮削器为代表。当时的欧洲气候寒冷,尼人能够用火并且已经能够造火。尼人还开始有了埋葬死者的习俗。
除了尼人之外,在欧洲还发现了一些同时具有直立人的原始性状和智人的进步性状的早期智人化石,他们包括希腊的佩特拉洛纳人(时代可能为距今16万~24万年,但有争论)和法国西南部的托塔维尔人(也叫阿拉戈人,时代为距今大约20万年),有些学者把他们作为直立人与早期智人的过渡类型。此外,在德国发现了距今20~30万年前的斯坦海姆人,在英国发现了距今约25万年前的斯旺斯库姆人,两者头骨特征非常相似,其形态显得比尼人进步,但是其时代却比尼人还要早。因此有些学者把他们称为“进步尼人”或“前尼人”并认为他们才是后来的晚期智人的祖先;而其他时代较晚的尼人被称为“典型尼人”,在距今3万3千年前绝灭或者说被晚期智人替代了。
在非洲,早期智人有发现于埃塞俄比亚的被认为是过渡类型的博多人(年代大约在距今20~30万年前)和发现于赞比亚的布罗肯山人(年代为距今13万年以前)。
中国的早期智人化石都是在1949年以后发现的,材料主要包括北部地区的大荔人(发现于陕西省大荔县)、金牛山人(发现于辽宁省营口县)、许家窑人(发现于山西省阳高县)、丁村人(发现于山西省襄汾县)和南部地区的马坝人(发现于广东省曲江县)、银山人(发现于安徽省巢湖市)、长阳人(发现于湖北省长阳县)、桐梓人(发现于贵州省桐梓县)。
亚洲其它地区的早期智人还有发现于印度尼西亚梭罗河沿岸的昂栋人(也叫梭罗人),形态上显示出一些直立人到早期智人过渡的状况。
晚期智人:中国最先发现的化石晚期智人就是著名的周口店山顶洞人。这些化石是1933年在龙骨山的山顶洞中发掘出来的,包括完整的头骨三个、头骨残片三块、下颌骨四件、下颌残片三块、零星牙齿数十枚、脊椎骨及肢骨若干件。但是由于日本发动的侵华战争以及后来的太平洋战争,这些材料和当时所有的北京猿人化石一起在几个美国人手中被弄得不知去向。幸而在这批珍贵材料失踪前他们被作成了模型,这些模型成为我们今天重新研究这一时间段人类发展状况的重要依据。
解放后,我国广大地区又发现了一系列重要的晚期智人化石。其中包括进化程度与山顶洞人相当的柳江人头骨(发现于广西柳江县)、比山顶洞人和柳江人进步的资阳人头骨(发现于四川资阳县)和穿洞人头骨(发现于贵州普定县),以及分别被称为河套人、来宾人、丽江人和黄龙人的零散化石材料。
古猿人的资料
寻找人类祖先的足迹:南方古猿
人类的出现是地球和生命发展史上的一个重大事件。然而,人类起源问题仍是科学界尚未完全解决的难题之一。目前,科学界普遍认为,人是从某种古猿进化来的。那么,最早的人类是什么时候出现的?人类又是怎样从古猿中分化出来的?人类起源于何处?
最 早 的 人 类
研究人类起源的直接证据来自化石。人类学家运用比较解剖学的方法,研究各种古猿化石和人类化石,测定它们的相对年代和绝对年代,从而确定人类化石的距今年代,将人类的演化历史大致划分为几个阶段。遗传学家则运用生物化学和分子生物学的方法,研究现代人类、各种猿类及其他高等灵长类动物之间的蛋白质、脱氧核糖核酸(DNA)的差别大小和变异速度,从而计算出其各自的起源和分化年代。目前,学术界一般认为,古猿转变为人类始祖的时间在700万年前。
从已发现的人类化石来看,人类的演化大致可以分为以下四个阶段:
(1) 南方古猿阶段。已发现的南方古猿生存于440万年前到100万年前。根据对化石解剖特征的研究,区别于猿类,南方古猿最为重要的特征是能够两足直立行走。
(2)能人阶段。能人化石是1960年起在东非的坦桑尼亚和肯尼亚陆续发现的。最早的能人生存在190万年前。能人在分类上归入人科下面的人属能人种(Homo habilis)。能人有明显比南方古猿扩大的脑,并能以石块为材料制造工具(石器),以后逐渐演化成直立人。
(3) 直立人阶段。直立人在分类上属于人属直立人种(Homo erectus),简称直立人,俗称猿人。直立人化石最早是1891年在印度尼西亚的爪哇发现的。当时还引起了是人还是猿的争论。直到20世纪20年代,在北京周口店陆续发现北京猿人的化石和石器,才确立了直立人在人类演化史上的地位。直立人的生存年代约为170万年前到20余万年前。至今为止,直立人化石在亚洲、非洲和欧洲均有发现。
(4) 智人阶段。智人(Homo sapiens)一般又分为早期智人(远古智人)和晚期智人(现代人)。早期智人生活在20万年前到10余万年前。晚期智人的生存年代约始于10万年前。其解剖结构已与现代人基本相似,因此又称解剖结构上的现代人。
根据目前已发现的人类化石证据,南方古猿是已知最早的人类。
汤恩头骨
1924年,在南非阿扎尼亚一个叫做汤恩的地方,那里的采石场工人采石时爆破出来一个小的头骨化石。这块汤恩头骨化石很快被送到约翰内斯堡的威特沃特斯兰德大学医学院,交给了解剖学教授达特(Raymond Dart)。达特是澳大利亚人,当时刚结束在英国伦敦的医学、解剖学和人类学学业回来。采石场工人送给达特的头骨化石,包括颅骨的大部分和完整的颅内模,颌骨上保存着全套的乳齿和正在萌出的第一恒臼齿,属于幼年个体(相当于现代3~6岁的小孩)。
达特发现,这个化石具有许多似猿的性状。比如,这个幼年个体的脑子大小像一个成年的大猩猩,大约为500毫升,估计成年时也不过600毫升左右。此外,其上下颌骨向前突出,类似猿。同时,达特注意到该化石也具有人类的性状。其牙齿很小,与人类的牙齿相近。尤其重要的是,其枕骨大孔位于颅底中央,与人类相同。枕骨大孔是头骨基部的开口,脊髓与大脑在此相连。人类由于采取两足直立行走的姿势,头平衡于脊柱的顶端, 枕骨大孔便位于颅底中央;而猿的头则向前倾,枕骨大孔在颅底相对靠后的位置。汤恩头骨枕骨大孔的特征表明,它所属的个体已能直立行走。
基于这些发现,达特于1925年发表研究报告指出,这个化石所属的个体是似人和似猿性状的混合体,是已发现的与人的系统最相近的一种灭绝的猿。由于发现于非洲的最南部,因而汤恩头骨所属个体的种被命名为南方古猿非洲种(Australopithecus africanus)。达特的文章发表后,受到英国解剖学界和人类学界许多权威的嘲笑。他们认为这个化石不过是一个早期猿类化石。在随后的10多年中,由于倍受瞩目的北京猿人化石的发现,这个头骨很少再被人提起。
1936年,在南非德兰士瓦的斯特克方丹采石场又爆破出一批化石。其中,有一个完整的头骨与汤恩头骨极为相似。此后,又在南非的克罗姆德莱、马卡潘斯盖特、斯瓦特克兰斯三处地点陆续发现了类似的化石。到50年代,在上述五个地点,总共发现了70多件南方古猿化石。学术界将在南非发现的南方古猿化石归为一个属两个种,即南方古猿非洲种(Australopithecus africanus)和南方古猿粗壮种(Australopithecus robustus),或称纤细型南方古猿(gracile australopithecine)和粗壮型南方古猿(robust australopithecine),并逐渐确立了南方古猿作为早期人类祖先的地位。
这里需要指出,虽然南方古猿在名称上仍叫做古猿,但实际上已经是人科(Hominidae)的成员了。国际古生物学命名规则规定,一个种属一旦定名,就不可以随便改动其名称了。因此,古猿之称沿用至今。
东非的发现
20世纪50年代后期,在非洲寻找人类化石的活动,逐渐转移到东非的埃塞俄比亚、肯尼亚和坦桑尼亚。东非的地质特点是,存在一条由南到北的大裂谷,其地表为一系列峡谷和湖泊。这个地区有几百万年以来大量火山喷发造成的火山沉积,这为同位素年代测定提供了良好材料。因而,埋藏在这些火山层中的化石的年代,可以被准确地测定出来。
1959年7月17日,经过30年的寻找,古人类学家路易斯·利基(Louis Leakey)及其妻子玛丽·利基(Mary Leakey),终于在坦桑尼亚的奥杜威峡谷,发现了一个粗壮型南方古猿近乎完整的头骨和一根小腿骨。头骨特别粗壮,牙床上带有硕大的臼齿。利基夫妇将这个头骨所属个体的种命名为鲍氏东非人(Zinjanthropus boisei),后又改为南方古猿鲍氏种(Australopithecus boisei)。他们认为,鲍氏种是粗壮种的东非变体。属名Zinjanthropus的意思是“东非的人”,而boisei这个种名则缘于鲍伊斯(Charles Boise)。他曾支持过利基一家在东非的工作。用钾-氩法测定化石的年代,确定“东非人”生活在175万年前。在这次发掘中,还发现了石器和灭绝动物的被打碎的骨片(似乎是为取食营养高的骨髓而造成的)。“东非人”是否已能够制造石器,甚至狩猎动物呢?从头骨来判断,要完成这样复杂的技术操作和劳动,其脑子还是太小了。如果这些石器不是“东非人”制造的,那么又是谁制造的?
1960年,在发现“东非人”头骨地点的附近,路易斯·利基的儿子乔纳森·利基(Jonathan Leakey)发现了一个10~11岁小孩的部分头盖骨和下颌骨,不同年龄人的手骨,一根成年人的锁骨和近乎完整的足骨。1963年,在同一地点又发现了一件头骨和附有大部分牙齿的下颌骨。对这些化石的研究表明,这是一种比“东非人”更进步的人。其脑量比“东非人”几乎大出50%,头骨的形状更为进步,牙齿比“东非人”小,生活于178万年前。根据达特的建议,路易斯·利基等将其命名为“能人”(Homo habilis),作为人属的第一个早期成员。Homo habilis 这个名字的意思是“手巧的人”或“有技能的人”。
路易斯·利基相信,那些在“东非人”的发掘中找到的石器是“能人”制造的,破骨片也是“能人”打碎的。他认为,虽然南方古猿是人类早期祖先的一部分,但只有“能人”才继续向后一阶段的人类演化,并最终产生现代人。“东非人”和东非“能人”的发现,也是两种类型的人科成员同时生活于同一地区的最早的证据。此后,在埃塞俄比亚和肯尼亚,又发现了一批“能人”化石。其中最重要的,是1972年路易斯·利基的另一个儿子理查德·利基(Richard Leakey),在肯尼亚的图尔卡纳湖东岸发现的编号为KNM-ER1470的头骨。
从60年代开始,在埃塞俄比亚的奥莫河谷和阿法地区的哈达尔,发现了大量的南方古猿化石,包括从约350万年前到150万年前的人科化石。其中,1973年在哈达尔发现的构成一个膝关节的股骨下端和胫骨上端的两段骨头,已显示出具有直立行走功能。这些化石的年代为350万年前。1974年,美国古人类学家约翰松(Donald Johanson)在同一地区发现了一具女人的大部分骨架,命名为“露西(Lucy)”。根据对她的骨盆、脊柱和膝盖骨的研究,可以肯定她是两足直立行走的,生存年代测定为340万年前。
1976年,玛丽·利基在坦桑尼亚的莱托里地区,发现了一组凝结于火山灰中的人类足迹。这组370万年前留下的足迹相当完好,对其进行的年代测定也相当可靠。根据对足弓形态和步态的分析,可以认定是直立行走时留下的。上述发现是人类两足直立行走最早的证据。
根据对哈达尔和莱托里化石的对比研究,约翰松等认为,这两个地点的标本非常相似,即都能完全两足直立行走,且都有较小的脑子和大的犬齿,故属一类,应归入一个新种--南方古猿阿法种(Australopithecus afarensis)。他们认为,阿法种的一些性状介于猿与人之间,但其似猿的性状在明显向人的方向转变。因而,阿法种既是南方古猿非洲种的祖先,又是“能人”的祖先。阿法种一方面经过南方古猿非洲种变成粗壮种和鲍氏种,最终灭绝,另一方面发展成“能人”,再到直立人和智人。
到90年代初,在非洲发现的南方古猿已达5个种,即非洲种、阿法种、粗壮种、鲍氏种和埃塞俄比亚种。这五种南方古猿分别归类为前面所述的南方古猿纤细型和粗壮型。非洲种和阿法种属于纤细型。其中,阿法种年代较早,以“露西”为代表;非洲种则年代稍晚,并且只在南非有发现。其余3个种属于粗壮型的南方古猿。埃塞俄比亚种是根据一块250万年前的下颌骨命名的。这块化石1967年发现于埃塞俄比亚南部。许多古人类学家不承认这个种,认为应将其归入鲍氏种。
90年代以后,东非的早期人类化石研究又获得了新的突破。1994年,美国古人类学家怀特(Tim White)等宣布,他们在埃塞俄比亚阿法盆地发现了440万年前的大量人科化石,并命名为南方古猿始祖种(Australopithecus ramidus)。ramid在阿法语(当地的一种部落语言)中是“根”的意思。以此命名所发现的化石,表示这是迄今发现的最古老的人类直接祖先。在此之后,理查德·利基的妻子梅亚维·利基(Meave Leakey),与美国古人类学家沃克(Alan Walker),在肯尼亚图尔卡纳湖西岸,又发现了420万年前的南方古猿化石,定名为南方古猿湖畔种(Australopithecus anamensis)。由于学术界对始祖种的人科地位还有不同看法,因此通常都认为湖畔种是最早能直立行走的人科成员。
从南方古猿看人类演化
自1924年达特首次发现南方古猿化石起,至今发现的南方古猿化石已达7个种。在过去的几十年里,新的南方古猿化石的不断发现,以及对所发现的化石进行的多学科研究,使学术界对涉及早期人类起源与演化的过程有了新的理解。首先,确立了南方古猿在整个人类演化系统上的地位。近年发现的400万年前的南方古猿化石,使得南方古猿的生存年代与遗传学家通过DNA研究计算出的人猿分离时间更为接近;其次,南方古猿属内各个种,在化石特征、生存年代、与后期的人属在演化上的关系等方面的特点,使得人类学家认识到,人类的演化过程比原来想象的要复杂得多。在相同的时间范围内,南方古猿的几个种同时生存,但只有一个种群向人属的方向演化,而其余的种群最终都灭绝了。这说明人类的演化是按照“树丛(bush)”的方式进行的,而不是按照传统的直线状方式进化的。这一点对于丰富生物进化理论具有十分重要的意义。南方古猿的发现与研究,加深了人类对自身起源与演化过程的了解,推动了古人类学的发展。值得一提的是,在过去的几十年里,利基家族对东非古人类的发现和研究作出了巨大的贡献。
东 边 的 故 事
学术界一般将人科分为南方古猿属、能人属、直立人属和智人属。南方古猿是目前已知最早的人科成员。那么,究竟是什么因素促使南方古猿脑子扩大,并逐渐获得直立行走和制造工具的能力,从而向人属的方向转化的呢?
1500万年前的非洲,从西到东覆盖着茂密的森林,居住着形形色色的灵长类动物,其中包括很多种类的猴子和古猿。可是在随后的几百万年里,那里的环境发生了巨大的变化,致使生物也发生了相应的变化。当时,非洲大陆东部下面的地壳沿着红海,经过今天的埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚一线裂开。结果,埃塞俄比亚和肯尼亚的陆地像起泡那样地上升,形成了海拔270米以上的高地。这些高大的隆起不仅改变了非洲的地貌,也改变了非洲的气候。它破坏了以前从西到东一贯的气流,使东部成为少雨的地区,丧失了森林生存的条件。连续的森林开始断裂成一片片的小树林,形成片林、疏林和灌木丛。大约在1200万年前,持续的地质构造力量使这里的环境发生了进一步的变化,形成了一条从北到南长而弯曲的峡谷。大峡谷的存在造成了两种生物学效应:一是形成了妨碍峡谷东西两侧动物群交流的屏障;二是进一步促进了镶嵌型生态环境的发展。有的专家认为,这种东西向的屏障对于人和猿的分支进化是极为重要的--使人和猿的共同祖先的群体分成两部分。大峡谷西部的群体生活在湿润的树丛环境,最终成为现代的非洲猿类。而大峡谷东部的群体,为了适应开阔环境中的生活,发展了一套全新的技能(两足直立行走、解放上肢、开始使用和制造工具),从而经过南方古猿向人属方向转化。法国古人类学家科庞(Yves Coppens)将这种演化的模式叫做“东边的故事”。
非洲还是亚洲
达尔文在1871年提出,人类的诞生地是非洲。他的理由是,与人类最相近的两种猿--大猩猩和黑猩猩都生存在非洲。当时,在非洲还没有发现早期人类化石,加之许多人认为,像人类这样高贵的万物之灵不可能起源于黑暗的非洲大陆。所以,达尔文的观点没有被普遍接受。但如前所述,自从1924年起陆续在非洲发现了多达7个种的南方古猿化石。经过多年的争论,南方古猿已被人类学界一致归于人的系统。其形态远比亚洲的猿人(直立人)原始,年代也比后者要早。由于比南方古猿更古老的化石(如腊玛古猿等),在人类演化系统上的地位还不确定,而且目前的趋势是否定的,所以南方古猿被认为是人类发展的第一个阶段。而且,在非洲以外的地区,迄今还没有发现任何肯定是南方古猿的化石。所以,目前多数人类学家认为人类的起源地应该在非洲。
由此看来,人类起源地的问题似乎是解决了。但实际上问题远非那么简单,非洲起源说也存在不完善之处。根据现有的各方面的证据,包括化石的、分子生物学的以及古生态学的资料,一般估计人类最早应起源于约 700万年前。但目前在非洲发现的人类化石最早仅为440万年前。早于这个年代的人类化石只有零星发现,并且对它们的鉴定还不确定。此外,在非洲至今还没有找到介于南方古猿属和人属之间的过渡类型。所以,现在还不能肯定非洲是人类最早起源的地方。这样,人类学界有一部分人在考虑是否还有其他的可能性。
早在19世纪后期,德国学者海克尔(Ernst Haeckel)就曾提出,亚洲的长臂猿、猩猩与人的相似程度,大于非洲猿类与人类的相似程度。因此,人类也可能起源于亚洲,特别是中国。其理由大致有三:其一,青藏高原的隆起所造成的环境和气候的变化与东非极为相似;其二,根据古哺乳动物的研究,在过去的1000万年里,东非和东亚有许多相同的动物门类,表明两地的古环境、古气候相当接近;其三,在中国已经发现多种古猿化石,更发掘出了丰富的直立人及其以后阶段的人类化石,以及旧石器时代的文化遗迹。至于中国究竟是不是早期人类的发祥地,要解开这个谜,还有待更多的化石证据和深入的研究。