“金剛”為何滅絕？他們用八年破解“懸案”

胡珉琦 荊曉青

過去8年，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱“古脊椎所”）研究員張穎奇和山東大學(xué)的研究人員，以及來自澳大利亞、美國等地的國際合作者悶聲干了一件“大事”。

這件“大事”和一種神秘古動物的滅絕有關(guān)。

這種古動物是地球上有史以來體形最大的靈長類——步氏巨猿。它身高約3米，最重可達(dá)600多斤。霸氣的外形讓它成為好萊塢電影《金剛》主角的原型。

根據(jù)化石證據(jù)，步氏巨猿曾經(jīng)成群結(jié)隊地漫步于中國南方的喀斯特地區(qū)?？闪罟派锝缳M解的是，在20多萬年前，這些“龐然大物”走向了滅絕，而同時期其他靈長類卻安然無恙。

有一種假說認(rèn)為，步氏巨猿的滅絕是“人猿之爭”的結(jié)果?？墒?，事實果真如此嗎？

張穎奇和團(tuán)隊成員鍥而不舍，用近10年時間追根究底。1月11日，他們在《自然》發(fā)表了有關(guān)這些“龐然大物”命運的故事——巨猿悲歌。

張穎奇告訴《中國科學(xué)報》，如果沒有兩位“貴人”相助，這項艱難的研究走不到今天。而且，為了搞清楚“金剛”的消亡史，沒有任何基礎(chǔ)的他居然掌握了“飛檐走壁”的技能。

巨猿化石的故事要回溯到1935年。當(dāng)時，荷蘭古人類學(xué)家孔尼華在中國香港的一家中藥鋪里發(fā)現(xiàn)了一個巨大的、類似人牙的類人猿牙齒標(biāo)本。他認(rèn)為這是一種新的類人猿，并將其命名為步氏巨猿。

盡管步氏巨猿在科學(xué)界引起了極大的轟動，但沒有人知道它來自哪兒，也不知道它和人類確切的親緣關(guān)系。

直到20年之后，古人類學(xué)家裴文中院士帶領(lǐng)團(tuán)隊偶然在中國廣西崇左大新縣的黑洞里，首次發(fā)現(xiàn)了步氏巨猿的牙齒化石，這才解決了步氏巨猿的出處問題。

1957年到1963年間，科學(xué)家又相繼在黑洞和柳城巨猿洞發(fā)現(xiàn)了3件珍貴的下頜骨化石以及1000多件牙齒標(biāo)本。

在步氏巨猿剛被發(fā)現(xiàn)時，人們一度認(rèn)為它是人類的祖先，甚至把它稱為“巨人”。但系統(tǒng)發(fā)育研究證實，它和人類關(guān)系比較遠(yuǎn)，跟紅毛猩猩血緣更近。

2008年，來到古脊椎所從事博士后研究的張穎奇跟隨導(dǎo)師——該所研究員金昌柱尋找步氏巨猿的蹤跡。2011年，他們在廣西崇左扶綏柳橋發(fā)現(xiàn)了第4件下頜標(biāo)本，但化石保存質(zhì)量不高。

步氏巨猿復(fù)原圖（Garcia/Joannes-Boyau繪）

一直以來，由于顱骨及顱后骨骼化石證據(jù)匱乏，有關(guān)步氏巨猿的科學(xué)研究進(jìn)展緩慢。它們的體形為何如此巨大？它們棲息在樹上還是地面，采取哪種位移行為？這些問題都無從知曉。

有沒有一種研究方法可以利用有限證據(jù)，巧妙找到一個科學(xué)問題的切入點？張穎奇把目光對準(zhǔn)了滅絕事件。滅絕，雖然充滿了悲劇色彩，但卻是自然進(jìn)程不可或缺的一部分。

“步氏巨猿的滅絕在古人類學(xué)中是個令人費解的謎團(tuán)。”張穎奇說，當(dāng)時存在于同一地區(qū)的其他靈長類都成功適應(yīng)了環(huán)境并繁衍生息，為何唯獨步氏巨猿走向了滅絕？

曾有步氏巨猿是被直立人消滅的假說。該假說認(rèn)為，步氏巨猿曾與直立人共存，并在與直立人進(jìn)行生存競爭的過程中敗北。

“這種說法沒有可靠的科學(xué)依據(jù)。”張穎奇解釋，根據(jù)現(xiàn)有證據(jù)，步氏巨猿早在人類到達(dá)這片土地前就已經(jīng)滅絕了，雙方并沒有打過照面。因此，步氏巨猿的滅絕另有緣由。

在古生物學(xué)中，化石可以告訴我們一個物種在什么地方、什么時候開始演化，但它不會直接告訴我們這些演化事件為什么發(fā)生。因此，古生物學(xué)家需要掌握大量物種演化背景信息，以還原當(dāng)時地球古環(huán)境及其變化。

由于物種滅絕大多與環(huán)境變化有關(guān)，古生物學(xué)家還要進(jìn)一步研究動物與環(huán)境之間的交互關(guān)系。由于其非常復(fù)雜，大量研究只能表明一定程度的相關(guān)性，無法得出直接因果關(guān)系。

要做就要做徹底。張穎奇抱著這樣的信念，確定了研究思路和方法。

一方面，通過孢粉、炭屑、微觀地層以及穩(wěn)定同位素和動物群對比的分析手段，重建步氏巨猿生存期生態(tài)環(huán)境；另一方面，進(jìn)行牙齒穩(wěn)定同位素、微量元素、微磨痕等分析，掌握物種的攝食行為。這樣一來，就能知道不同環(huán)境對應(yīng)的步氏巨猿生存狀況。

而這些分析的重要前提是通過測年建立可靠的時間框架。張穎奇解釋，只有在一個明確的時間框架下進(jìn)行古環(huán)境的重建和攝食行為還原，這項研究才能成立。于是，一個多學(xué)科綜合的國際團(tuán)隊建立起來。

除了張穎奇，團(tuán)隊另一位靈魂人物是年代學(xué)專家、澳大利亞麥考瑞大學(xué)副教授基拉·韋斯特威（Kira Westaway）。韋斯特威在2011年曾測定了直立人最后生存的年代介于11.7萬年前至10.8萬年前。

有了韋斯特威的加入，研究團(tuán)隊把6種獨立測年技術(shù)應(yīng)用于含化石堆積物和化石本身，總共獲得了157個放射性測年結(jié)果。這在古生物研究領(lǐng)域?qū)崒俸币姟?/p>

廣西崇左喀斯特地貌景觀（圖片｜張穎奇）

最終，一條全面、精準(zhǔn)的步氏巨猿由繁盛走向滅絕的時間線首次被構(gòu)建出來：繁盛期為距今230萬年～70萬年，過渡期為距今70萬年～30萬年，滅絕窗口期則被精確鎖定在29.5萬年前～21.5萬年前，再往后就是滅絕后期。

最終，一條全面、精準(zhǔn)的步氏巨猿由繁盛走向滅絕的時間線首次被構(gòu)建出來：繁盛期為距今230萬年～70萬年，過渡期為距今70萬年～30萬年，滅絕窗口期則被精確鎖定在29.5萬年前～21.5萬年前，再往后就是滅絕后期。

在確切的年代框架下，研究團(tuán)隊分別進(jìn)行古環(huán)境重建和攝食行為分析，繪制出了一幅完整的巨猿生存期的生態(tài)圖景：在繁盛期，環(huán)境中的木本植物占比較大，森林茂盛；到了過渡期，氣候季節(jié)性增強(qiáng)，森林群落結(jié)構(gòu)開始發(fā)生變化，非木本植物占比逐漸增加，環(huán)境變得更加多樣化；從滅絕后期開始，森林出現(xiàn)退化，環(huán)境更加開闊干燥，草地面積大幅增加。

在環(huán)境變化面前，步氏巨猿采取了怎樣的生存策略呢？

研究發(fā)現(xiàn)，鼎盛時期的步氏巨猿生活在茂密森林中，以果實和花朵為食，食物種類豐富、數(shù)量充足，飲水很規(guī)律，生存毫無壓力；可到了后期，它們并沒有主動適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的變化，偏愛的食物減少，它們轉(zhuǎn)而依賴那些低營養(yǎng)、纖維質(zhì)的備選食物，飲水變得不規(guī)律，生存壓力很大。

不可思議的是，它們的體形在后期變得越來越大、越來越笨重，攝食范圍大幅縮小。張穎奇推測，由于它們吃得越來越粗糙，營養(yǎng)不足，只能拼命進(jìn)食，導(dǎo)致體重“失控”。這也可能反過來加劇食物資源短缺，最終加速滅絕進(jìn)程。

研究人員對比了同時期步氏巨猿的近親魏氏猩猩的攝食行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后者在生存條件發(fā)生變化時，體形變小、更靈活，還調(diào)整了食物和棲息地偏好，因此，無論是食物多樣性還是飲水規(guī)律性都沒有受到影響。

洞穴內(nèi)發(fā)掘場景（圖片｜張穎奇）

“與猩猩這樣生存策略更加靈活的‘識時務(wù)者’相比，步氏巨猿稱得上是一個走到窮途末路的‘特立獨行者’。”張穎奇認(rèn)為，正是步氏巨猿的固執(zhí)和保守使其走向了滅亡。

這項研究給了這種史前巨獸的命運結(jié)局一個交代，而張穎奇也給了自己過去8年在巨猿研究領(lǐng)域的“默默無聞”一個交代。

8年間，張穎奇沒有急著發(fā)表任何一篇有關(guān)步氏巨猿演化的論文?！皬囊婚_始我就想盡最大可能講述一個完整的、有說服力的物種滅絕故事。”他認(rèn)為，如果因為種種原因，發(fā)表了階段性的成果論文，就會影響這個故事的分量。

張穎奇感謝整個團(tuán)隊都有著相同的目標(biāo)，特別是韋斯特威的執(zhí)著和熱情。

“堅持做一件沒人做過的、超酷的事?！边@種想法是美好的，但實現(xiàn)起來并不容易。

巨猿生活場景復(fù)原圖（Garcia/Joannes-Boyau繪）

張穎奇告訴《中國科學(xué)報》，這項研究最大的特點是多學(xué)科高度綜合，涉及形態(tài)學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)、微觀地層學(xué)、古植物學(xué)等。地點多、方法多、樣品多、數(shù)據(jù)多，光是所有樣品的處理、測試和分析就有澳大利亞6所大學(xué)的科學(xué)家參與完成。

這樣復(fù)雜的論文審稿過程也有大麻煩。張穎奇解釋，沒有一個審稿人能精通論文涵蓋的所有研究方向，因此要反復(fù)尋找合適的審稿對象。此外，由于文章的方法多、數(shù)據(jù)多，審稿人在大量細(xì)節(jié)問題上提出了想法和建議，以至于這篇論文經(jīng)歷了5輪修改，歷時一年多才塵埃落定。

這項研究最大的特點是多學(xué)科高度綜合，涉及形態(tài)學(xué)、年代學(xué)、地球化學(xué)、微觀地層學(xué)、古植物學(xué)等。地點多、方法多、樣品多、數(shù)據(jù)多，光是所有樣品的處理、測試和分析就有澳大利亞6所大學(xué)的科學(xué)家參與完成。

值得一提的是，在這篇論文的致謝中，出現(xiàn)了一個很特別的人——北京洞穴探險發(fā)起人崔慶武。

本項研究采用的研究方法（圖片｜潘越）

這項研究的展開依托于多學(xué)科的樣品采集。從2015年開始，張穎奇就帶領(lǐng)團(tuán)隊在廣西崇左地區(qū)持續(xù)開展“地毯式”洞穴調(diào)查工作，最終選定了1999年至2020年發(fā)現(xiàn)的22處洞穴化石地點，作為系統(tǒng)性樣品采集地。

張穎奇回憶，每一年的野外季，夏季和秋季加起來共兩個月左右，總共要調(diào)查、評估幾百個洞穴點。由于接近地面的洞穴幾乎都受到人為破壞，研究團(tuán)隊不得不采用崖壁洞穴調(diào)查的策略，越是高的、人很難到達(dá)的地方，他們越要上！

毫無攀巖經(jīng)驗的張穎奇只能求助于網(wǎng)絡(luò)。他偶然找到了洞穴探險愛好者崔慶武，兩個很有干勁的年輕人一拍即合。崔慶武愣是帶著一個有恐高癥的“攀巖小白”學(xué)會了“飛檐走壁”，為科考隊“保駕護(hù)航”。

張穎奇激動地說，在經(jīng)過一段時間的“科研訓(xùn)練”后，崔慶武還擔(dān)負(fù)起了洞穴調(diào)查預(yù)評估的職責(zé)?！懊看未揸牰紩谝粋€上崖壁探路，他會先觀察路過的洞穴內(nèi)是否有明顯的堆積物存在，幫我們省去了許多不必要的調(diào)查時間。”

近10年的時間里，崔慶武和科考隊一起遇過毒蛇、見過野豬、吃過老鄉(xiāng)的烤白薯，在潮濕、悶熱的洞穴里揮汗如雨……

如今，坐在辦公室里的張穎奇多了不少白發(fā)。采訪最后，他談到了大多數(shù)中年人都有的煩惱——發(fā)胖?！拔疫€想多爬幾年山，多看幾個洞，多找一些好東西，多做一點酷酷的事?！彼f，為了這，也得少吃多動，保持身體健康。