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【基础科研】人属的起源
2019/02/16 07:53
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过去一周,爲了未来申请教职,我专注在写作一篇金融论文上。现在草稿已经完成,我会尽可能找时间把心头上的几个话题在博客上讨论。不过找工作这事必然会继续消耗时间精力,如果文章经常停更,请大家见谅。

几年前我写过《猿类的起源》和《人类的起源》,前者介绍了猿类(Great Apes,即大型灵长类,学术上叫做Hominidae,人科)在西亚发源的历史,后者则讨论了智人(Homo sapiens,即现代人)在七万多年前被气候变化压缩到南非一隅,后来藉著弓箭和地域性观念的发明而迅速征服消灭了其它人种,散布到全世界。今天我想谈一谈最早的人属(Homo)的起源故事。

50多年来,所有的教科书都说最早的人属物种是生活在210万到150万年前的Homo habilis(能人,或者巧人,“habilis”来自拉丁文“巧手”的意思)。这是因爲在1950年代末到1960年,传奇性的古生物学家Louis & Mary Leakey夫妻在东非Tanzania(坦桑尼亚)挖掘出它的化石的时候,正统学术理论认爲人属的决定性特征在于能够使用石器,而H. habilis的化石是与一大批剥片石器(Flaked Stone Tools)一起发现的,在当时是已知最早的石器。于是它被归纳到Homo,并且被取名为habilis。

但是古生物学随著新化石的发现而不断进步,累积了许多早于H. habilis的化石。因爲没有明显的石器伴随出现,所以这些物种被归类于Australopithecus(“Australis”是拉丁文“南方”的意思,而“Pithekos”则是希腊文里的“猴子”,我曾在《人类的起源》一文中用它开过玩笑)这个属(Genus)。最著名的是1974年的Lucy,她是典型的Australopithecus afarensis(根据英文的“afar”,“远方”,来命名,生活在390万到290万年前),以及在1924年出土,但是拖了很多年才被主流学术界接受的Taung Child,他是Australopithecus africanus(“非洲”,生活在330万到210万年前)的代表。虽然H. habilis的骨骼结构,和这两种Australopithecus更爲相似,反而和大家公认的人属主干物种Homo erectus(直立人,生活在180万至十几万年前)差别较大,一直到20世纪末,正统观点仍然认爲H. habilis是人属的起源。

但是在2008年,古生物学家Lee Berger在南非发现了Australopithecus sediba(“sediba”是当地土著语言“井”的意思),放射性定代给出198万年前,与H. habilis重叠,而且它的骨骼与H. habilis极爲接近,实在不应该分到两个不同的属。再加上在那之前,陆陆续续有早于200万年前的石器被发现;到了2010年,发现了340万年前A. afarensis已经有切割式石器的明确证据。至此,H. habilis被分类到人属的事实与逻辑基础完全消失,只剩下历史传统的理由。

目前H. habilis的定位,我认爲和十几年前冥王星算不算行星的争论很相似:科学家知道旧有的分类已经不再适合新的事实证据和逻辑理解,但是由于历史传统的惯性,一时无法下定决心来做改变。不过拖到最后,冥王星还是在2006年被降级为“矮行星”(“Dwarf planet”),所以H. habilis变成A. habilis很可能也只是时间的问题。

虽然H. habilis和H. erectus的骨骼结构有较大的不同,但是这算是定量上的差异。要定义Homo这么重要的一个属,科学家还是希望能有一个明确的、定性的特征。能否使用石器,已经不再适合做爲标准,那么H. erectus有什么特性,使它和之前所有的古猿人彻底地分开,而且被后世的H. sapiens继承了呢?

刚好在2004年,Bramble & Lieberman在《自然》上发表了一篇论文(参见https://www.nature.com/articles/nature03052 ),立刻成爲划时代的突破。100年前的古生物学界,曾经爲了人类演化是先两足行走、还是先发展大脑,有过很长的争议。后来前面提到的种种Australopithecus的化石一再显示他们已经是直立两足行走,但是脑容量仍然接近黑猩猩,这才解决了那个争端,并且提供了人类先祖与其它猿类在演化上分歧的主要因素:并不是脑容量,也不是石器的使用(不但黑猩猩能使用石器,连猴子都被观察到有使用石头来砸坚果的能力),而是人类的先祖从森林进入草原,改用了在平地上效率较高的两足行走。

Bramble & Lieberman更进一步,认爲从H. erectus开始(包含早期的一个亚种Homo ergaster,匠人,“ergaster”就是希腊文里“匠人”的意思),人类先祖的主要摄食方式,成爲有组织性的狩猎,辅以采集植物食品,也就是所谓的Hunter-gatherer。而他们的狩猎方法,与自然界大多数的捕食者不同,不是靠速度和力量,而是用耐久性的奔跑,撑到猎物精疲力竭。

这个说法一公开,很快就被广泛接受。这是因爲医学界和人类学界早就注意到人类长跑的潜能,高到离谱的地步。实验和计算的结果,是远古的猎人靠著长跑,可以累坏所有可能的大型猎物,连马都可以在三天内赶上。古代的步兵,如果轻装前进,不考虑补给链,也是在三天以上的路程,就可以靠强行军赶上骑兵。骑马的长途优势,基本来自装备的重量:同样30公斤的负重(罗马军团行军的标准负载),对自重70公斤的步兵和自重700公斤的马匹,有明显不同的影响。

近年来,又有了许多基因方面的研究,每一次都佐证了长跑式狩猎的假说:不但各式各样的人类器官明显地为长跑而优化(例如失去体毛,以便流汗降温),而且这些优化基本都是从180万年前左右开始的。所以人属的起源,应该就正是演化出长跑式狩猎的掠食方式。

这是网络上少有的对几种古人类比较精确的图片描述,来自大英百科全书。很明显地从H. erectus开始,爲了长跑式狩猎,体型增大、腿长增加、并且失去了体毛。

但是人类身体在180万年里为长跑不断优化的结果,就是现代社会普遍因爲运动量不足,而产生了严重的健康危机。这是因爲古人类在10万代演化过程中,几乎人人都有平均每天两小时的长跑,于是一些适应久坐不动的生理环路被取消了。这在自然界其实很常见,例如大白鲨(Great White Shark)和鲔鱼都是远程快速巡游性鱼类,它们经常保持高速前进,所以水流有足够的压力和速度自然通过它们的鱼鳃,结果一般鱼类用来把水增压打入鱼鳃的肌肉就退化消失了。如果读者喜欢去水族馆或者海洋公园,可能会注意到他们连虎鲸(Orca)都能驯养,但是却绝对没有大白鲨,就正是因爲大白鲨被关在池子里之后,无法高速巡游,连呼吸都会有困难。同样的,日本人想要人工养殖价值不菲又日益稀少的黑鲔(Bluefin Tuna),也面临类似的难题。

所以现代人类因爲运动量不足,而产生各式各样的生理和心erectus理疾病,包括失眠、免疫失常、糖尿病、高血压等等,也就不足爲奇。象是我这样的Couch Potato,看着黑猩猩和大猩猩每天只移动100公尺而不会因之有任何健康问题,也只能是羡慕嫉妒恨了。

【后注】在2019年六月出现一篇论文,分析了智人相对于其它灵长类容易累积脂肪的基因机制,这个基因应该就是180万年前H erectus的定义性突变之一。有兴趣的读者,请参閲https://www.sciencealert.com/new-dna-evidence-might-help-explain-why-humans-are-the-fat-primatehttps://www.medicalnewstoday.com/articles/325668.php

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11楼. 世界对白
2019/02/27 08:02
记得是在与狼共舞(Dances with Wolves)里吧,每年野牛是否迁徙到苏族人的领地将决定他们的生死,其实北美野牛也一度濒临灭绝。大型猛兽如剑齿虎和恐鸟大概率不是人类直接杀死(食肉动物的本能会挑选风险更小的猎物),而是在捕猎效能上竞争不过人类,找不到足够食物而饿死的。掠食动物的多寡取决于猎物的数量,而不是牠多能打。
19世纪的美洲野牛原本以千万计,结果白人猎人用步枪工业化狩猎,只取毛皮、不管牛肉,这才在几十年间就把它们搞到濒危。 王孟源2019/02/27 10:38回覆
10楼. 【无★言】家喻户晓的中国人
2019/02/26 06:37
呵呵!古人类竟如此能跑,追鹿赶马。我的医生也说过,渔猎时代,人类活动量很大,今日整天坐着,身体无法适应,乃有各种疾病。我想,这就是演化吧,不耐久坐的,有各种疾病而死亡淘汰,耐坐的占优势存活。

请问:在一篇回应中,你说人类进入美洲,灭绝了许多大动物。可是,bison何以并未灭?听说它的肉好吃,还有专以它的肉制成的汉堡。长毛象、美洲狮灭绝了,它们的肉更好吃吗?

因爲野牛是高度群居动物,每个群体成千上万,而且个体的体型够大,对狩猎小队不在乎,不会像长毛象或者骆驼(美洲其实是骆驼的起源地)那样受了惊吓,就开始逃跑分散,让猎人可以挑落单的个体追逐到底。反而会一起Stamped,对猎人非常危险。

印第安人的祖先,是古人类中最喜欢赶尽杀绝的猎人。现代马也是在北美洲演化出来的,和骆驼一样也是在人类一万多年前进入美洲不久就被灭绝,结果是北美平原上没什么东西吃,印第安人的人口密度就高不上去了。一直到西班牙人征服中南美,有些逃脱的马匹重新进入北美野化,平原印第安人才学会骑马,可以在马匹上安全地狩猎野牛。到19世纪美国白人开始屠杀驱逐他们,只有不到300年的历史。

中美洲的Maya印第安人,独立发明了农业,驯服了玉米等等作物。但是他们的耕种方式也是粗暴的火耕,对环境破坏很大。一旦降雨有了变化,就无法支持暴增出来的人口,结果是连绵的战争,文明自我灭绝了。

所以北美和中美的印第安人,都是历史上因爲不知对环境做合理保护而自我伤害的前例。

王孟源2019/02/27 04:11回覆
9楼. 无知者,无畏
2019/02/17 17:00
澳洲确实有人工养殖bluefin tuna

澳洲的确有人养Bluefin Tuna,渔场在西澳的Perth附近。

不过他们所谓的人工养殖,并不是传统意义的人工养殖,主要是进行固定海域定期鱼苗投放,回收周期需要数年。到了收获期,主要收获300公斤以上的Tuna,收完以后,直接运往泰国和印尼加工成罐头运回澳大利亚和发往全球。

澳洲人最烦日本人的海洋捕捞,日本不但在澳大利亚西部海域捕鲸,捕鱿鱼,也捕捞他们放养的Tuna,最近几年已经在澳大利亚南部海域发现日本人的捕鲸船了,每年都有澳大利亚海军和绿色和平的志愿者在这一带驱赶日本的大型捕鲸船。

这一带也有中国的渔船,不过中国的渔船都是小船,而且不捕鲸,澳大利亚能容忍。

如果只是投苗,的确不算人工养殖。

日本在1980年代,也被美国视爲霸权的威胁,打击的力度和现在对中国一模一样。现在只不过是再一次有了地缘战略的需要,想让日本当封锁中国的先锋,所以又客气起来了。

王孟源2019/02/18 04:29回覆
8楼. Sookhing
2019/02/17 08:54

https://www.ibodygo.com.tw/EventTopic.aspx?n=699

感谢您的文章,

台湾环岛19日马拉松赛程,

选手们每天跑步 40、50多公里,

为他们加油!

现代有人嫌普通的超级马拉松太轻松了,所以有连续跑50天、几千公里的竞赛。

人类有长跑的本能,也有理性的天赋;我选择专注在后者。

王孟源2019/02/17 14:47回覆
7楼. 猫灵子
2019/02/16 22:11

  听闻澳洲也有所谓的鲔鱼牛仔在人工饲养Bluefin,实际的存活率也小于1%,最麻烦的是也要防止大白鲨偶而前来打游击,补猎Bluefin作成美餐。

  另外,由于巡游空间不大,印象中养殖的Bluefin,身上的油脂部分会比较高,吃起来对健康比较不好。但对本猫没太大的问题,因为我爱吃的是鲣鱼。

好笑

我读过一些Sushi Chef抱怨养殖的Bluefin偷工减料,其实养殖者已经尽力了。 王孟源2019/02/17 06:07回覆
6楼. bookworm018
2019/02/16 16:22

大家应该说的是这个视频,我以前也看过,印象深刻 (想不到这么多人看过)!

https://www.youtube.com/watch?v=0lscdgF-ooQ

啊,是肯尼亚的Maasai族。

猎物是wildebeest,非洲野牛。我在正文里说,游猎的古人类能够累死所有的大型猎物,其实是有例外的,也就是几千头成群的野牛,你没有办法一直惊吓它们不断地跑,要是真的Stamped起来,反而吃不了兜著走。

智人在一万多年前进入美洲之后,很快灭绝了长毛象、骆驼、地懒等等大型动物,只有美洲野牛成百万的留存到19世纪。

王孟源2019/02/17 06:29回覆
5楼. bookworm018
2019/02/16 16:16

王老师很有意思啊,知道那么多人类为什么会在现代社会缺乏锻炼而得病的知识,但是自己确是个Couch Potato. 知道肉食不利于血压,还每周煎一块牛排吃。真性情中人。

哈哈哈

如果怕死,就不能说实话了。 王孟源2019/02/17 06:30回覆
4楼. 南山卧虫
2019/02/16 16:15

对白兄的例子,我也刚想提,近一年好像在油管上看过。印象最深的,是肉食猛兽见了这一部族的人,也躲得远远的,不想被其首先发现,因为,发现=歼灭(如果他们想捕猎的话)。

又,王兄说:爲了未来申请教职,我专注在写作一篇金融论文上--很好,先安顿下来。打算大概甚么时候回台?

现在的计划是六月囘台,然后八月囘美帮小孩搬家到大学去,九月以后再常住台湾。 王孟源2019/02/17 06:31回覆
3楼. 世界对白
2019/02/16 16:03
具体哪里个民族忘记了,很多年前看到的。另外一个新闻在youtube上还能看到——肯尼亚村民活捉2猎豹,徒步6.4公里。另一个印象深刻的是摄制团队在拍摄狮子捕猎斑马,一大群狮子吃得正高兴呢,三个马赛人(MAASIA)手持把砍刀就走过去了。狮子连搏斗的勇气都没有,散了。
这其实不是常态,所以BBC特别广播。 王孟源2019/02/17 06:33回覆
2楼. 世界对白
2019/02/16 14:19
看过BBC拍摄的纪录片,验证这个论点。现代一非洲的土著,选择中午,追击一雄性大角羚羊(雄性动物为了争夺配偶付出的代价不可不谓大)炎热的中午,其它掠食动物也被排除竞争。凭借追踪术和携带的饮用水(不知古代这个问题怎么解决?)最终把它逼到荆棘树丛中,这时硕大的角再次给它的行动带来麻烦。
是Tanzania的Hadza族吗?他们大概是现代最有名的Hunter-gatherer,平均每人每天跑14公里,相当于一个半马拉松。 王孟源2019/02/16 14:37回覆