人類

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人類

3400萬年前環(huán)境劇變影響人類起源

人類的起源和進(jìn)化是科學(xué)家一直在不斷探索的謎題。近期，有研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在距今3400萬年前的全球氣候劇變中，南極冰蓋急劇擴(kuò)大，海平面急劇下降，森林大面積消失，熱帶雨林退縮到低緯度地區(qū)，干旱開闊的生境急劇擴(kuò)展，地球由此從大"溫室"變成大"冰屋"。由于靈長類動物對溫度非常敏感，因此原來繁盛于北美、亞洲北部和歐洲的靈長類近乎完全滅絕。而在非洲北部和亞洲南部仍保留有熱帶叢林的區(qū)域，它們得以幸存。在非洲，狐猴型的靈長類幾乎完全絕滅，只有少數(shù)小個體種類生存下來，而類人猿的多樣性急劇增加。在亞洲，情況恰好相反：狐猴型的靈長類幾乎沒有受到影響，但類人猿的種類急劇減少，原有的大體型類人猿均已滅絕。受迫于古氣候環(huán)境劇變的壓力，動物演化支系發(fā)生了明顯的再組織。3400萬年前的這次全球氣候劇變，強(qiáng)烈影響了靈長類動物的宏演化，使之演化軌跡發(fā)生巨大改變，而這一變化直接導(dǎo)致現(xiàn)生類人猿主要支系的產(chǎn)生。最早的類人猿化石出現(xiàn)于4500萬年前的亞洲，但在經(jīng)歷了3400萬年前的這次全球氣候劇變之后，亞洲的類人猿走向滅絕，非洲的類人猿卻走向繁盛之路，最終在非洲演化出獼猴和葉猴等舊大陸猴類、各種猿類以及人類。（Science2016，352：673-677）

冰河時代歐亞人群的遺傳譜圖

冰河時期是人類進(jìn)化的關(guān)鍵時期，在此期間歐亞人群演化是否具有連續(xù)性，是否存在人群重組；距今7000年-45000年間不同區(qū)域的古人群具有哪些特點，是否相互關(guān)聯(lián)，各自對現(xiàn)代人群有怎樣的遺傳貢獻(xiàn)？近期，研究者提取和研究了51個末次冰期歐亞不同人群個體的基因組數(shù)據(jù)，首次揭示了該時段歐亞地區(qū)完整的人口動態(tài)變化情況，更翔實地繪制出冰河時代歐亞人群的遺傳譜圖，呈現(xiàn)出史前人類演化的復(fù)雜性細(xì)節(jié)。研究表明：1）早期現(xiàn)代人中尼安德特人的基因含量在很短的時間里下降1.5～3倍。在距今37000年-14000年間，歐洲人群具有很大的連續(xù)性，因此尼安德特人的基因含量在很短的時期內(nèi)下降不能用不同人群混合稀釋來解釋，很可能是自然選擇去除不利于現(xiàn)代人適應(yīng)環(huán)境造成的結(jié)果；2）歐洲存在一個早期現(xiàn)代人的重要群體，他們對后期人群影響很大。該地區(qū)有些群體在其間消失。這些在不同時空分布的51個個體不僅揭示出各自本身和所在群體的遺傳信息，還反映了不同人群的相互關(guān)系，并在探討已知的考古文化體系間的復(fù)雜關(guān)系方面具有重要作用；3）末次冰期結(jié)束后的第一個強(qiáng)烈變暖事件對歐洲人群結(jié)構(gòu)影響很大，那里的人群在距今14000年左右的冰期結(jié)束后與近東人群出現(xiàn)了很強(qiáng)的聯(lián)系。（Nature2016，doi：10.1038/nature17993）

人腦變大的緣由

和其他靈長類動物相比，人類活得更久、生育更多、體脂率更高、消化系統(tǒng)更小，而大腦更大。這些特征都需要更多的新陳代謝，意味著人和猿之間在能量消耗和分配上有顯著差異。然而，這些差異背后的機(jī)制并不明確。近期，研究者對141名人類每日能量消耗進(jìn)行了直接測量，同時對所有已知物種的大型類人猿也進(jìn)行了測量。對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析后發(fā)現(xiàn)，人類演化出了更快的代謝速率與更高的能耗，每天總能量消耗比黑猩猩和倭黑猩猩高400千卡，比大猩猩高635千卡，比紅毛猩猩高820千卡。研究者表示，總能量消耗高出部分中主要來自人類更高的基礎(chǔ)代謝率，基礎(chǔ)代謝率指的是身體在靜止?fàn)顟B(tài)下保持身體運(yùn)轉(zhuǎn)的能量，以千卡每日為單位?；A(chǔ)代謝率更高說明內(nèi)臟的代謝更活躍。最后，研究者指出人類和其他靈長類動物相比，還演化出了更高的體脂率，并認(rèn)為這種與更高總能耗的協(xié)同演化是為了減輕更高能量需求的風(fēng)險。（Nature2016，533：390-392）

沂源人研究的新進(jìn)展

沂源人化石材料發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代，包括一件頭蓋骨和七顆牙齒，早期研究將其歸為直立人。電子自旋共振（ESR）與鈾系結(jié)合法最新獲得的古人類在該地點的生存年代約為32到42萬年前。近期，研究者詳細(xì)描述了沂源人七顆牙齒的形態(tài)特征，并使用顯微斷層掃描（micro-CT）技術(shù)復(fù)原了齒質(zhì)表面形態(tài)信息，使用形態(tài)測量量化了齒冠形狀、齒尖相對面積和齒溝走向。通過與其他直立人或匠人，以及東亞其他時代古人類和現(xiàn)代人對比，研究發(fā)現(xiàn)：沂源人的牙齒形態(tài)特征可與北京周口店、安徽和縣和巢縣的標(biāo)本歸為一類，而與貴州盤縣大洞明顯區(qū)別。在眾多形態(tài)信息中，沂源人臼齒齒質(zhì)表面表現(xiàn)出一種由大量附脊和次級溝組成的樹枝狀結(jié)構(gòu)，這一復(fù)雜的齒質(zhì)表面形態(tài)也出現(xiàn)在周口店、和縣的臼齒上，但在已經(jīng)發(fā)表的南方古猿、歐洲和非洲中更新世古人類、尼安德特人、現(xiàn)代人中都沒有發(fā)現(xiàn)。因此，這一結(jié)構(gòu)可能代表的是一種屬于東亞中更新世部分直立人人群的獨特衍征。為了證明沂源人屬于人類，而非猿類，研究者將沂源人與化石猩猩做了大量對比，方法涉及傳統(tǒng)形態(tài)對比、基于micro-CT數(shù)據(jù)的齒質(zhì)表面形態(tài)對比、幾何形態(tài)測量、牙齒磨耗、地域分布。經(jīng)過系統(tǒng)的對比發(fā)現(xiàn)，沂源人與化石猩猩區(qū)分明顯。值得一提的是，沂源人牙齒樹枝狀的齒質(zhì)表面甚至比化石猩猩的同類牙齒更加復(fù)雜。該項研究認(rèn)為東亞中更新世古人類的系統(tǒng)分類要比以前認(rèn)為的復(fù)雜的多，未來的研究將通過綜合考慮該地域古人類的形態(tài)特點來進(jìn)一步揭示沂源、周口店、和縣這些古人類的演化地位。（JournalofHumanEvolution2016，95：33-54）