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古人类 John Hawks

人类行为、解剖与饮食的演化 —— 纳莱迪人及 “骨洞” 的探索

嘉宾背景与研究概况

约翰・霍克斯John Hawks 常年深耕古人类学研究,每年约有三至四个月在南非开展田野工作,核心研究地点为 “新星洞穴”(纪录片《骨洞》拍摄地),同时还参与 “105 号遗址”“马拉帕遗址”(南方古猿源泉种发现地)等多处遗址的发掘。他目前在威斯康星大学任教,主讲 “心智生物学” 课程,近期计划结合人工智能、机器学习与神经科学的前沿进展,重新梳理人类大脑与行为的演化脉络。此外,他还参与了纳莱迪人(Homo naledi)等多个新物种的研究,这些发现彻底颠覆了古人类学领域的传统认知。

古人类学研究的认知变革

20 世纪 90 年代及 21 世纪初,古人类学领域普遍认为,人属的主要物种已基本被发现,研究核心仅为填补现有演化框架的空白。当时学界主流观点认为,人属约 200 多万年前起源于非洲,演化趋势清晰:大脑逐渐增大,牙齿逐渐变小。然而,一系列关键发现打破了这一简单认知 —— 弗洛勒斯人(Homo floresiensis)作为体型小、脑量小的人属物种,存活至更新世晚期(距今 10 万年内);200 万年前的南方古猿源泉种(Australopithecus sediba),在人类起源的关键时间与地点呈现出未知谱系特征;2013 年发现的纳莱迪人更是兼具不同演化阶段的混合特征,且生活在 25 万年前左右,与智人(Homo sapiens)共存。这些发现揭示,人类演化并非线性递进,而是存在多个谱系共存、交织的复杂图景,且非洲中部热带地区、南亚等多地仍缺乏大量古人类化石证据,人属演化的全貌尚未被完全掌握。

物种定义的争议与演化本质

关于 “物种” 的定义,传统教科书以 “能否产生可育后代” 为核心标准,但霍克斯结合达尔文的演化思想与现代研究指出,物种的界限本就模糊。达尔文认为,物种演化是渐变过程,中间过渡类型因灭绝而导致界限清晰,而现代遗传学研究也证实,跨物种杂交在演化中普遍存在 —— 斑马与索马里野驴、鲟鱼与匙吻鲟(分离超 2 亿年仍可杂交)等案例均表明,繁殖隔离并非物种划分的绝对标准。

在古人类研究中,物种判定更需结合演化历史与特征差异。霍克斯以自身研究经历为例,最初倾向于 “归并派”,认为人类物种可容纳较大变异,但在参与新物种命名后,更注重通过特征变化的数量与幅度,追溯种群的演化轨迹。以尼安德特人为例,其与非洲智人祖先存在反复基因交流,现代人类基因组中普遍保留约 2% 的尼安德特人基因,因此霍克斯认为尼安德特人应属于智人物种;但部分学者则因尼安德特人的独特演化路径与形态差异,主张其为独立物种。此外,苏门答腊猩猩的两个种群分离超 300 万年,虽在动物园中可杂交,但因深厚的演化历史差异,仍被认定为不同物种,这也印证了物种定义需兼顾多重维度。

人属的扩散与多物种共存图景

直立人的成功扩散

直立人(Homo erectus)是首个成功走出非洲的人属物种,其演化模式兼具适应性与扩张性:大脑容量较早期古人类有所增大,依赖工具生存,牙齿小于更早的人科物种,以狩猎采集为主要生存方式。约 180 万年前,直立人已扩散至格鲁吉亚的高加索地区,170 万年前抵达中国与印度尼西亚,同时广泛分布于非洲大陆。值得注意的是,石器证据显示,可能存在比直立人更早扩散至欧亚大陆的古人类,但目前尚未发现相关化石遗存;而弗洛勒斯人可能源自比直立人更原始的人科谱系,这为早期人类的扩散与演化提供了新的探索方向。

智人扩散中的物种相遇

约 7 万年前,智人开始走出非洲向全球扩散,彼时世界范围内存在多个与人属物种共存的场景。在欧亚大陆,智人遭遇了尼安德特人(不同种群分离超 10 万至 20 万年,谱系差异显著)、丹尼索瓦人(分布于阿尔泰山、西藏、东南亚等地,不同种群分离超 30 万年,差异堪比现存人类种群);在印度尼西亚等岛屿,智人可能与弗洛勒斯人(Homo floresiensis)、吕宋人(Homo luzonensis)及残存的直立人相遇;而在非洲本土,纳莱迪人至少存活至 25 万年前,其他未知的人属物种可能延续至更晚时期。这些物种的演化分歧时间跨度极大,部分可追溯至 150 万年前以上,构成了复杂的人属共存网络。

霍克斯推测,智人与尼安德特人、丹尼索瓦人等近亲的互动具有多样性 —— 既可能存在跨文化的基因交流与融合,也可能伴随冲突与竞争;而与弗洛勒斯人等差异更大的物种,因认知、行为差异显著,互动可能极为有限。值得注意的是,这些共存物种均为双足行走的狩猎采集者,生活方式存在一定共性,其形态差异虽存在,但远未达到人与黑猩猩的分化程度。

人类演化的关键特征:直立行走、牙齿与饮食

直立行走的起源

双足行走是人类演化的核心标志性特征,早在 380 万年前,就已存在行走方式接近人类的古人类。但早期物种如地猿(Ardipithecus)虽能直立站立,其足部、脊柱与骨盆结构仍未完全适应持续双足行走,直至人属出现后,直立行走的形态特征才逐步完善。人属的最早化石证据可追溯至 280 万年前,但其早期遗存稀缺,直至 200 万年前直立人出现后,才留下丰富的化石记录,证实双足行走已成为稳定的生存方式。

牙齿演化与饮食的关联

传统 “饮食假说” 认为,粗壮型南方古猿(现称傍人属,Paranthropus)的巨大牙齿(第二臼齿直径堪比硬币)用于咀嚼低能量密度的植物,而人属的牙齿变小则与狩猎、食肉相关。但现代研究推翻了这一单一关联:黑猩猩以植物性食物为主,却拥有与人属相似的小型牙齿;部分直立人个体仍保留巨大牙齿,而弗洛勒斯人脑量小、工具简单,牙齿却异常细小。

通过显微镜观察牙齿磨损痕迹、稳定同位素分析等技术,研究者发现,非洲的多数古人类饮食构成相似 —— 约 25% 至 30% 来自暖季草本植物,75% 左右来自冷季草本与杂类草,仅少数物种(如东非的傍人属 Boisei 亚种)存在饮食特化。牙齿大小的演化更多与 “口外加工” 相关:工具使用与烹饪技术降低了对牙齿咀嚼功能的依赖,使得自然选择对大牙齿的偏好减弱,牙齿尺寸逐渐变小。此外,牙齿还承担工具使用等非饮食功能,而颌骨缩小导致第三臼齿(智齿)退化,部分现代人已不再生长智齿,这也是演化中选择压力与中性演化共同作用的结果。

饮食演化的核心趋势

与猿类亲属相比,人类狩猎采集者的饮食存在显著特征:能量获取模式为 “短时间高强度劳作”,相较于其他灵长类,能在更短时间内获取足量食物,从而拥有更多社交时间;宏量营养素构成上,肉类摄入量显著增加,同时大量摄入蜂蜜与块茎等富含淀粉的食物,减少了叶片类粗饲料的占比。这些特征在不同地区的狩猎采集群体中普遍存在,是人类适应多样化环境的关键策略。

此外,饮食模式还影响牙齿发育:农业出现后,人类转向久坐生活与软烂食物,咀嚼时的生物力学反馈减弱,导致牙齿排列不齐(咬合不正)成为普遍现象;而狩猎采集群体的婴幼儿通过咀嚼皮革等硬物,牙齿发育更整齐,自然咬合时上下前牙对齐,具备切割功能,这与现代人类通过正畸形成的 “覆咬合” 存在本质差异。

纳莱迪人的重大发现与争议

化石发现与遗址特征

纳莱迪人的化石发现于南非 “新星洞穴” 的复杂洞穴系统中,核心遗址包括 “迪纳莱迪洞室” 与 “莱夫城洞室”,两处遗址相距超 120 米,均需通过仅 18 厘米宽的狭窄通道进入。自 2015 年首次报告以来,已发现至少 28 具个体的化石(推测总数远超 30 具),涵盖不同年龄与性别,且未发现其他动物化石,部分骨骼仍保持关节连接状态,排除了食肉动物搬运或水流冲积的可能。

行为特征与认知争议

霍克斯团队提出,纳莱迪人可能存在刻意的尸体埋藏行为:2017 年发现的骨骼集中区域经扫描显示存在掩埋痕迹,2018 年发掘的化石呈现解剖学排列顺序,推测是被放入挖掘的坑穴中。这一假说极具争议 —— 纳莱迪人脑量仅为现代人的三分之一,而传统观点认为,复杂的丧葬行为需要高级认知能力,即便是尼安德特人的丧葬行为也仍存争议。

进一步研究发现,洞穴墙壁上存在三角形、阶梯状等几何线条图案,这些图案位于纳莱迪人化石上方,且无其他物种(包括现代人类)活动痕迹,推测为纳莱迪人所留。这类几何图案在全球多地的古人类遗址中均有发现,部分学者认为这与人类视觉认知的固有特征相关,是不同人属物种的共性表达。此外,洞穴系统中发现大量木炭,但目前尚未通过化学方法证实这些火迹与纳莱迪人活动的时间关联性,也未发现相关工具遗存,无法确定纳莱迪人是否掌握用火技术。

化石年代与遗传研究前景

纳莱迪人化石的年代测定结果为 33.5 万至 24.1 万年前,这一时期智人已在非洲出现,二者共存于同一区域。由于非洲的温暖环境不利于 DNA 保存,且该化石年代是非洲已测序最古老 DNA 的 10 倍,目前化学检测未发现 DNA 保存迹象,但仍存在技术突破后提取成功的可能性。目前,研究团队正通过牙齿蛋白质分析获取生物化学信息,为揭示纳莱迪人的演化地位提供线索。

纳莱迪人的牙齿形态兼具人类特征与原始特征:大小与现代人接近,第三臼齿略大,但前臼齿形态与 150 万年前的早期古人类相似,呈现出 “镶嵌式演化” 的特点。其丰富的化石样本涵盖完整的人口统计学谱系,为研究人属的形态演化、行为起源提供了独一无二的素材。

【观点分析】

与主流科学共识的契合点

霍克斯的核心观点与主流古人类学、演化生物学共识高度契合:人类演化是多谱系共存、交织的复杂过程,而非线性递进;物种界限具有模糊性,基因交流在演化中普遍存在;工具使用、饮食转变与认知发展相互驱动,共同塑造了人类的演化路径。纳莱迪人的发现虽具颠覆性,但并未违背演化的基本规律,反而印证了人属演化的多样性与适应性。此外,关于牙齿演化与饮食、工具使用的关联,以及直立行走的起源与意义等论述,均得到化石证据、现代遗传学与比较解剖学的支持。

观点的争议性与证据局限性

  1. 纳莱迪人丧葬行为的争议:将纳莱迪人的骨骼分布解释为 “刻意埋藏”,核心依据是骨骼排列与遗址环境,但缺乏直接的行为证据(如工具痕迹、明确的挖掘坑穴结构)。考虑到纳莱迪人脑量较小,传统认知中复杂丧葬行为所需的自我意识、生死概念等高级认知能力是否存在,仍需更多证据支撑。部分学者提出,骨骼集中可能存在其他非人为因素,需排除所有自然成因后,才能确立行为学解释的合理性。
  2. 几何图案的归属问题:洞穴墙壁的线条图案虽与纳莱迪人化石共存,但缺乏年代学证据证实图案与化石的同期性,也无法通过化学手段确认图案的制作主体。古洞穴中自然形成的裂纹、矿物沉积等现象可能被误判为人工痕迹,需更精密的技术分析(如微痕检测、同位素测年)来验证人为起源。
  3. 证据的片面性:霍克斯的论述高度依赖南非地区的遗址发现,对非洲其他地区、欧亚大陆的化石证据整合不足,可能导致对人属演化整体图景的认知偏向。例如,关于早期人类扩散的路径与时间,不同地区的化石与石器证据存在差异,需更系统的跨区域对比研究。

适用边界与潜在风险

  1. 地域与物种的适用限制:研究结论主要基于非洲人属物种的发现,对欧亚大陆、东南亚岛屿的人属物种(如丹尼索瓦人、弗洛勒斯人)的行为与认知特征探讨不足,难以直接推广至整个人属的演化规律。不同物种的生态位、生存策略存在差异,需结合具体的地理环境与化石证据进行针对性分析。
  2. 认知推断的风险:通过形态特征与遗址现象推断古人类认知能力,存在 “过度解读” 的风险。例如,将几何图案直接与认知能力挂钩,忽略了其可能的功能性用途(如标记领地、简单仪式),而这些用途未必需要高级认知参与。古人类行为的解读需遵循 “最简原则”,优先考虑简单行为解释,再逐步验证复杂认知假设。
  3. 实践应用的局限性:关于饮食演化与牙齿健康的关联(如咀嚼硬物对牙齿排列的影响),虽有化石证据支持,但现代人类的饮食环境、生活方式已发生根本性变化,不能简单套用古人类的生存策略来指导现代健康实践。过度强调 “回归狩猎采集饮食” 或 “咀嚼硬物”,可能忽视现代饮食的营养均衡与卫生安全等关键因素。

总结

霍克斯的研究通过纳莱迪人等关键发现,为理解人类演化的复杂性、多样性提供了全新视角,其核心贡献在于打破了 “智人中心主义” 的演化叙事,揭示了人属物种在形态、行为、认知上的广泛变异。但部分观点(如纳莱迪人的丧葬行为)仍需更多直接证据支撑,且研究范围的地域局限性可能影响结论的普适性。未来研究需结合多学科技术(如古 DNA、微痕分析、同位素测年),整合全球范围内的化石与考古证据,才能更全面、准确地还原人类演化的完整图景。对于公众而言,应理性看待古人类研究的 “颠覆性发现”,认识到演化科学的进步是基于证据积累与反复验证的渐进过程,避免将推测性观点绝对化。

https://www.nickjikomes.com/post/evolution-of-human-behavior-anatomy-diet-homo-naledi-the-cave-of-bones-john-hawks-126

化石发现与人类演化认知的重构

主持人Nick Jikomes与嘉宾John Hawks围绕人类演化展开对话,从早期人类化石的发现切入,探讨这些发现如何颠覆人们对人类演化的传统认知。John Hawks提到,大约5万年前,智人已在地球上出现,但同时存在着与我们差异极大的人类物种,这些发现让研究者重新审视此前对人类演化的理解:人类演化谱系中,存在多种差异显著且曾共存的物种,其共存程度远超以往的认知。他进一步指出,许多可能有大量古人类居住的地区,如中非大部分热带区域、南亚大部分地区,目前尚未发现大量化石证据,我们对这些地区曾居住的古人类一无所知,而这正是当前探索工作和人类演化新思维的核心驱动力。

物种的定义与演化中的模糊边界

转而探讨“物种”的定义这一核心问题。Nick Jikomes表示,无论是人类学家、科学家还是普通人,都能直观区分不同物种(如人类与鲸鱼、豹子、黑猩猩),但当物种亲缘关系足够接近时,区分是否为不同物种就变得异常困难,比如尼安德特人与现代人类的划分。他提到,这种区分的复杂性存在两方面原因:一是从学术角度,需要明确的概念和术语来描述事物;二是从人类社会层面,尤其是古人类学领域,发现新物种往往比发现已知物种的新样本更令人兴奋,这就引发了“整合派”与“拆分派”的争论。 Jikomes问,物种的本质是什么,如何定义两个事物是否为不同物种。

John Hawks称,这是一个至关重要的问题,且他对这一问题的态度在职业生涯中发生了转变。他最初是典型的“整合派”,认为现代人类本身就存在巨大的体型、体态差异,不同地区的人类虽外观不同,但属于同一物种,不存在生殖隔离(除地理距离外),因此他认为一个物种可以包含大量变异。作为有时需要命名新物种的研究者,他会谨慎思考“多大的变异才能定义为不同物种”。他指出,现代人类与其他现存生物(如黑猩猩、倭黑猩猩)是不同物种,后者与人类的祖先在500万至600万年前分化,经过长期演化已与人类差异显著,且无法杂交繁殖。但化石记录中人类及其近亲的亲缘关系比这更近,这些物种的分化时间多在100万至300万年前,因此区分它们是否为不同物种就更加困难。

过去几年,达尔文的思想给了他很大启发。达尔文在《物种起源》中并未明确解释“物种”的定义,曾提到关于物种,最好的方式是相信熟悉该类群的人,因为物种之间存在模糊的边界——而这正是达尔文理论的核心:如果演化理论成立,物种之间就应该存在大量模糊边界,因为物种是从共同祖先演化而来,且演化是一个渐进过程,过去能够杂交繁殖的种群,可能会逐渐形成生殖隔离。以马和驴为例,过去人们认为它们是不同物种,因为其后代骡子(母马与公驴杂交)或驴骡(母驴与公马杂交)无法繁殖,但如今研究发现,在马的演化过程中,斑马、索马里野驴等不同物种曾多次杂交,这种杂交是它们演化轨迹的一部分,而这种跨物种杂交在整个生物谱系中都普遍存在。

达尔文认为,物种之间没有连续的中间类型,核心原因是灭绝——中间类型的灭绝造就了物种之间的清晰界限。John Hawks将这一观点应用到古人类化石研究中,他认为,现代人类与化石近亲的差异,以及人类与黑猩猩的差异,本质上都是中间类型灭绝的结果。这些中间类型可能曾与人类或黑猩猩的祖先共存,甚至可能存在杂交,但随着它们的灭绝,现存物种之间的界限才变得清晰。

John Hawks认为尼安德特人属于现代人类同一物种,因为尼安德特人与非洲人类种群之间存在反复的杂交,这种杂交将它们的演化命运联系在一起;但许多其他人类学家则认为,尼安德特人演化路径独特且最终灭绝,应被视为独立物种。这种分歧的核心,在于对这些种群的演化轨迹、中间类型的命运以及杂交对其演化影响的不同理解。

物种定义的传统标准与演化的渐进性

Nick Jikomes问,教科书常见的物种定义——“若两个个体相遇能产生可育后代,且后代能继续繁殖,则为同一物种;反之则为不同物种”——是否仍然成立。

John Hawks表示这一标准确实适用(无法产生可育后代的种群确实是不同物种),但结合演化历史来看,这一标准并非绝对的“一刀切”。因为演化是渐进的,如今无法杂交繁殖的种群,在历史上某个时期,其祖先必然属于能够杂交繁殖的同一种群,不存在一个明确的“分界日”,物种之间的界限始终是模糊的。

物种定义在保护生物学中的现实意义

John Hawks以保护生物学为例,说明物种定义的复杂性具有现实意义。《濒危物种法案》保护那些因种群规模小、栖息地破坏而濒危的物种,而这些物种的定义由生物学家确定。但随着研究深入,生物学家发现,许多50年前被视为同一物种的种群,其基因所反映的演化历史其实非常悠久,即便它们在动物园中能够杂交繁殖,也应被视为不同物种加以保护。以红毛猩猩为例,如今研究发现,苏门答腊岛存在两个红毛猩猩种群,其祖先在300多万年前就已分化,其中一个种群与婆罗洲红毛猩猩的亲缘关系更近(祖先在100多万年前分化),另一个种群则差异更大。2018年,这个差异更大的种群被确认为新物种——打巴奴里猩猩(Pongo tapanuliensis)。在此之前,动物园中不同种群的苏门答腊红毛猩猩曾被混养并杂交,产生了杂交后代。这一案例表明,种群的演化历史而非繁殖能力,才是现代物种定义的重要依据——繁殖能力可能在种群分化后长期保留,而演化历史的差异决定了它们应被视为不同物种加以保护。

不同类群的物种,其生殖隔离形成的速度差异很大:有些类群的染色体或生殖系统演化迅速,生殖隔离很快形成;有些类群则相反,即使分化时间极长,仍能产生杂交后代,最典型的例子是鲟鱼和匙吻鲟,它们分化已有2亿多年,但仍能杂交。

自然中的物种杂交与种群差异

Nick Jikomes推测,对于分化时间极长(如数百万年)的物种,即便在人工条件下能产生可育后代,在自然环境中也可能因地理隔离或行为差异而无法相遇繁殖。

John Hawks对此表示认同,并以狒狒为例:如今公认有6种狒狒,分布在非洲和阿拉伯半岛的不同地区,而在他求学时,狒狒被普遍视为同一物种。研究发现,在狒狒种群重叠的区域,确实存在杂交现象,但杂交后代通常局限于特定区域,且有时会重新融入其中一个种群,基因会在种群间流动,但不会形成连续的变异梯度——存在明显的边界,单个基因可能跨越边界,但整体种群的差异依然存在。

相比之下,现代人类不同种群相遇时,会形成连续的变异梯度。如今人类种族之间的显著差异,仅存在于那些近期被迁移到一起、且因社会因素而保持隔离的种群中。人类的种族是社会建构的产物,并非具有悠久演化历史的生物学分类;在人类长期居住的地区,种群之间的变异呈现连续梯度,这与其他杂交物种的种群模式有显著区别。

物种形成的两种模式与古人类的种群隔离

Nick Jikomes回忆起演化生物学中的两种物种形成模式:异地物种形成和同域物种形成。异地物种形成指种群因地理隔离(如地震导致岛屿与大陆分离)而逐渐分化,形成新物种,这种模式容易理解;同域物种形成则指种群在地理上重叠,但因某种因素限制基因流动,最终分化为新物种,他表示自己并不清楚太多同域物种形成的例子,并联想到人类:在非洲,许多古人类种群重叠或相邻,加上人类属具有复杂的认知和文化,可能存在文化或行为传统形成的基因流动障碍,即便没有物理隔离,也能导致种群分化,同时可能存在不同程度的杂交。

John Hawks对此表示赞同,他以非洲哺乳动物为例,说明近亲物种常常共存于同一地区,它们通常会利用不同的资源或微生境。例如,南非的捻角羚和 Kud 羚(均为羚羊近亲)生活在同一区域,Kud 羚更适应陡峭的山地,捻角羚则相反,它们生态位相似但存在细微差异。这些物种的分化,几乎都是因为它们在不同地区演化,后来成功扩散并重新相遇;如果它们已适应不同的生态位,且保持分离具有优势(如杂交后代被自然选择淘汰),就会维持种群界限。

对于古人类,这种现象同样存在:古人类及其祖先可能生活在不同地区,适应不同的微气候,非洲的疾病环境也可能成为种群隔离的因素——某些种群对特定病原体具有抵抗力,这让它们在特定区域具有生存优势。化石记录显示,一些同时期共存于同一地区的古人类,饮食偏好存在显著差异,例如粗壮南方古猿(Robust Australopithecus)拥有巨大的牙齿,与同时期的人属祖先(Homo)饮食不同;而纳莱迪人(Homo naledi)的饮食与现代人类相似,研究者仍在寻找它们与其他古人类的生态差异。如今许多哺乳动物近亲共存于同一地区,饮食相似但生态位不重叠,这是因为它们在不同地区演化后重新相遇,且资源并不稀缺。

解剖学意义上的现代人类的起源

Nick Jikomes希望John Hawks明确“解剖学意义上的现代人类”的定义,以及它们在化石记录中首次出现的时间和地点。

John Hawks解释,解剖学意义上的现代人类,指的是如今世界上的所有人,以及化石中与现代人类头骨形态基本一致的祖先,最早出现在约12万至13万年前。在此之前,非洲的化石记录中存在一些与现代人类相似,但仍有细微差异的种群:例如埃塞俄比亚南部奥莫-基比什组(Omo-Kibish Formation)的化石,距今约25万年;摩洛哥的杰贝尔伊罗(Jebel Irhoud)洞穴遗址的化石,距今近30万年。这些化石是该时期与现代人类最相似的样本,但仍与现代人类存在细微差异,且比同时期的其他物种(如欧洲的尼安德特人)更接近现代人类。现代人类的祖先起源于非洲,其演化历程始于约12万至25万年前,而更早的祖先可追溯到30万至25万年前。

Nick Jikomes进一步确认,现代人类已存在约12万至15万年,若能复活这些化石中的个体,它们的外观与现代人类几乎没有明显区别。

John Hawks对此表示认同,他认为这些古人类的骨骼形态处于现代人类的变异范围内,唯一可能的差异(如肤色)无法从骨骼中判断。他补充道,尼安德特人也是如此:若一群尼安德特人穿着衣服出现在人群中,人们可能需要一段时间才能注意到他们的体型差异,而非一眼就能区分——尼安德特人与现代人类的差异,是现代人类中不存在的变异模式,但这种差异的幅度并不大,并非“不同类型的生物”。

“走出非洲”模型的演变

Nick Jikomes请John Hawks总结“走出非洲”模型的传统观点,以及过去10至20年该模型的变化。

John Hawks回忆,他求学时(1990年左右),“走出非洲”的观点还相对较新。当时,欧亚大陆的古人类化石记录非常丰富,而非洲同期的化石记录则很有限。欧亚大陆的化石显示,100多万年前就有古人类(如今称为直立人,Homo erectus)在此居住,之后演化出尼安德特人;大约4万年前,尼安德特人消失,现代人类出现在欧亚大陆。对于这一过程,当时存在两种解读:一种认为这是连续的演化过程,尼安德特人逐渐演化为现代人类;另一种则认为,尼安德特人向现代人类的转变过于突然,缺乏中间类型,推测现代人类起源于其他地区,只是尚未发现相关化石。

“走出非洲”模型的提出,基于非洲化石记录的不断丰富——例如奥莫-基比什组的化石,表明非洲存在早期与现代人类相似的种群。20世纪80年代开始,遗传学研究进一步支持了这一模型:一方面,全球人类的基因变异相对有限,表明人类可能起源于一个规模很小的种群(当时推测约1万人),这与人类广泛分布于旧大陆的现状不符,暗示人类起源于一个特定的小区域;另一方面,非洲人类的基因变异比其他地区更丰富,表明非洲是人类的起源地。当时的“走出非洲”假说认为,尼安德特人、直立人等古人类种群与现代人类的演化无关,如今全球人类都起源于非洲的一个小型种群。

如今我们对这一模型的理解更加复杂,但核心观点——所有人类都有非洲祖先,现代人类种群起源于非洲——是完全正确的。变化主要体现在两个方面:一是非洲内部的演化历程,过去推测的“1万人群体”并非真实规模,而是反映了祖先种群的亲缘关系和近亲繁殖结构;事实上,非洲的祖先种群规模庞大且多样化,这一认知的转变,源于遗传学家对非洲种群的深入采样——20世纪80至90年代的采样不足,导致对非洲人类基因变异的认知存在偏差。如今我们知道,非洲现存种群的基因多样性,源于10万多年前就已分化的不同群体;而世界其他地区(欧亚大陆、大洋洲、美洲)的传统种群,都起源于约7万年前的一个小型非洲种群,这一种群经历了严重的瓶颈效应,而非洲种群从未经历过这种瓶颈,因此保留了更多的基因变异。

二是现代人类与其他古人类种群的杂交。通过对尼安德特人、丹尼索瓦人(Denisovans)等古人类的古DNA研究,发现这些古人类种群曾与现代人类的祖先杂交,虽然杂交带来的基因贡献比例很小(如全球拥有最多尼安德特人基因的种群,其贡献比例约为2%),但确实留下了遗传痕迹。此外,丹尼索瓦人仅通过基因样本被发现,分布于欧亚大陆东部,也为现代人类的基因库做出了贡献。综上,现代人类的基因构成以非洲祖先为主,同时包含少量来自尼安德特人、丹尼索瓦人等古人类种群的基因。

非洲境内古人类的杂交与种群分化

Nick Jikomes追问,在现代人类祖先走出非洲之前和过程中,非洲境内的现代人类与其他古人类物种或亚种是否存在杂交证据。

John Hawks解释,尼安德特人等古人类的古DNA,为遗传学家提供了判断种群杂交的“模板”——通过识别基因片段的来源,可以发现与未知种群杂交的痕迹。目前,非洲的古DNA样本相对有限,且大多距今不足1万年,仅有少数样本距今约2万年,尚未有超古老的非洲古DNA样本,但这些现有样本已揭示了非洲史前种群的结构,让我们得以了解农业、游牧等活动兴起前(过去几千年)非洲种群的多样性——这些活动导致了非洲种群的大规模混合,模糊了史前种群的界限。

通过对现存非洲种群和少量古DNA样本的研究,发现非洲种群的分化可追溯到15万年前以上。如今非洲种群之间最大的基因差异,存在于南部非洲的狩猎采集者与非洲其他地区的种群之间,这种差异可能追溯到几十万年前(约20万至30万年前)。在此之前,非洲就存在多样化的古人类群体,这些群体之间曾发生杂交,其遗传痕迹仍保留在如今非洲人的基因中。但目前尚不清楚这些群体的隔离程度——它们是像尼安德特人那样具有悠久独立演化历史,还是始终处于结构化但存在杂交的状态。

John Hawks的同事Aaron Ragsdale(威斯康星大学)的研究表明,非洲种群的结构化历史可追溯到100万年前,源于非洲古人类种群规模庞大、多样化且成功,形成了不同的区域群体;而David Reich团队则认为,这些群体是与尼安德特人一样独立的分支,一直存活到近代并与现代人类祖先杂交。John Hawks表示,这一问题的答案仍需更多古DNA样本才能确定,而目前非洲的古DNA研究仍在推进中。

基因组学对古人类研究的变革

Nick Jikomes提出,在基因组学出现之前,古人类研究只能依靠化石形态分析;而如今,通过基因组学和统计学工具,即使尚未发现某个古人类物种的化石,也能通过分析现有基因组,发现现代人类与该未知物种的杂交痕迹。

John Hawks对此表示完全认同,并补充了一个容易被忽视的点:他求学时,研究者普遍认为,若在两个化石的头骨、牙齿或骨骼上发现独特且相似的特征,就足以证明它们存在亲缘关系——当时人们认为骨骼特征与基因的关联是直接的。但如今我们知道,骨骼特征(如头骨形状)与基因之间没有简单的对应关系,一个骨骼特征可能由20、50甚至100个不同基因共同决定,且受基因组合的影响极大,因此,两个化石上相似的“独特特征”,很可能是独立演化的结果,而非亲缘关系的证据。

这一认知的转变,让研究者对化石形态分析保持了更多的怀疑态度。John Hawks举例,纳莱迪人的骨骼特征十分复杂:有些特征接近现代人类,有些接近南方古猿,还有些接近非常古老的古人类,但我们无法简单将这些特征解读为“不同种群杂交的结果”,因为骨骼特征的形成机制远比想象中复杂。相比之下,基因组学能够精准测量种群之间的基因关联,例如他可以确定自己的基因中有1.8%来自尼安德特人,这种精准度是形态分析无法实现的——形态分析无法测量“1.8%的形态差异”,因为形态是数百个基因共同作用的结果。基因组学为我们提供了一种全新的语言,能够基于微弱的证据(如少量杂交基因)探讨种群之间的关联,同时也让我们对化石形态的解读更加谨慎。

现代人类走出非洲时遇到的其他古人类物种

Nick Jikomes问,现代人类祖先首次走出非洲并向欧洲、亚洲扩散时,遇到了哪些其他的人属物种。

John Hawks答,目前已知的是,他们遇到了尼安德特人和丹尼索瓦人。当时的尼安德特人种群本身就具有多样性,不同尼安德特人群体的演化历史差异可达10万至20万年,与非洲现代人类祖先的多样性相当;古DNA研究表明,尼安德特人存在多个独特谱系,它们之间有少量互动,但始终保持着种群独特性,生活在不同地区,可能有着不同的生活方式。

当现代人类祖先到达南亚时,目前尚不清楚他们遇到了哪些古人类——可能是当地的尼安德特人群体,也可能是早期的丹尼索瓦人。进入东亚后,他们遇到了丹尼索瓦人(与阿尔泰山丹尼索瓦洞穴发现的种群相似),还遇到了与丹尼索瓦人亲缘关系最近,但在20万至30万年前(甚至更久)就已分化的其他群体。这些群体被遗传学家称为“丹尼索瓦人”,因为它们与丹尼索瓦洞穴的样本亲缘关系最近,但它们之间的差异,比如今全球任何人类种群之间的差异都大,且生活在不同的栖息地(如阿尔泰山、喜马拉雅、东南亚印度尼西亚等地),经过了30多万年的隔离,差异显著。

当现代人类祖先到达印度尼西亚群岛时,遇到了一些岛屿特有的古人类物种,这些物种的牙齿和骨骼化石已被发现,当时可能处于隔离状态,例如弗洛勒斯人(Homo floresiensis)和吕宋人(Homo luzonensis),可能还有其他未被发现的物种——苏拉威西岛已有古人类活动的考古证据,但尚未发现骨骼化石,无法确定其物种归属(可能是丹尼索瓦人或其他未知物种)。此外,直立人在印度尼西亚爪哇岛一直存活到10万年前以后,目前尚不清楚现代人类祖先是否与这一种群相遇,但两者的生存时间存在重叠,相遇是完全可能的。

直立人与现代人类、尼安德特人的差异

Nick Jikomes问,直立人与当时的现代人类、尼安德特人相比,差异有多大。

John Hawks表示,目前尚不完全清楚。现存最晚的直立人化石(距今10万年前)来自爪哇岛,其头骨化石显示,他们的脑容量接近现代人类(约1200至1300立方厘米),说明直立人的脑容量在演化过程中有所增大。但关于直立人的四肢骨骼,我们所知甚少,仅发现少量胫骨和股骨,无法全面判断其体态与现代人类、尼安德特人的差异。从颅骨形态来看,直立人与现代人类差异显著,当时一些人类学家将其称为“热带尼安德特人”,虽然这一说法并不准确,但大致反映了其与尼安德特人、现代人类的差异程度——基因层面上,直立人比尼安德特人更接近现代人类,但具体差异幅度仍不明确。

John Hawks总结,7万年前左右,现代人类祖先开始向欧亚大陆扩散并多样化时,地球上存在大量多样化的古人类种群:至少有3种丹尼索瓦人、多种尼安德特人、弗洛勒斯人、吕宋人,可能还有直立人,总计至少8种,甚至更多——这还仅仅是欧亚大陆的情况。在非洲,纳莱迪人至少存活到25万年前,目前尚不清楚它们是否在更晚的时期灭绝,或是否有其他古人类物种存活到更新世晚期(10万年前以后)。现存人类基因中保留的杂交痕迹表明,一些差异显著的古人类群体确实存活到了10万年前以后。

7万年前的古人类世界与群体互动

Nick Jikomes畅想,若乘坐时光机回到7万年前,人们会看到一个怎样的古人类世界——是否有多种形态相似但又不同的古人类,像如今的猿类一样,既与人类相似,又有明显差异。

John Hawks表示,这是完全可能的。他进一步推测,这些古人类群体之间存在互动,且已知其中一些群体发生过杂交——这种杂交,如同现代人类不同群体之间的互动一样,涵盖了各种可能性:既有跨越语言、文化障碍的融合(如通婚、群体整合),也可能存在暴力、冲突和战争。他认为,当时的古人类群体(如现代人类祖先与尼安德特人)并不会将彼此视为“不同的物种”,他们之间的差异主要在于语言、文化和生活习惯,而不是体态——两者都是狩猎采集者,饮食相似(尼安德特人也会狩猎、烹饪谷物),生活方式基本一致,相遇时可能并不会注意到体态上的细微差异,甚至可能发生群体融合。

但对于弗洛勒斯人等与现代人类差异更大的古人类,情况可能不同。John Hawks推测,现代人类祖先遇到弗洛勒斯人时,可能会认为它们是“非常不同的生物”,目前尚无证据表明两者之间存在杂交或文化交流,而弗洛勒斯人可能没有语言或只有简单的声音交流,与现代人类、尼安德特人的差异远超后者之间的差异,因此两者的互动可能与现代人类祖先和尼安德特人的互动完全不同。

人属物种双足行走的起源

Nick Jikomes问,人属物种中,最早出现完全或主要双足行走的证据是什么时候、在哪里出现的。

John Hawks答,双足行走是人类演化中最早的重要变化之一,我们已有明确证据表明,380万年前就存在以人类方式双足行走的古人类。他补充道,在这之前,存在一些与人类亲缘关系较近的古人类(如地猿,Ardipithecus),它们虽然能够直立站立,但没有现代人类的足部、脊柱和骨盆结构,无法像人类一样完全直立行走。双足行走的演化经历了漫长的过程,而我们人属(Homo)的最早证据可追溯到280万年前——在双足行走完全确立约100万年后,人属才正式出现。

人属最早的化石证据并不完整,仅有一块下颌骨,稍晚一些(约230万年前)才有部分上颌骨化石,直到约200万年前,我们才有了相对完整的人属化石证据。约200万年前,直立人在南非被首次发现(John Hawks曾在当地工作),之后直立人成为一个非常成功的物种,开始向欧亚大陆扩散——这一扩散,标志着人类演化进入了一个新的阶段。

直立人的扩散与早期古人类的可能性

Nick Jikomes补充,直立人与现代人类一样,都实现了从非洲向全球的扩散。

John Hawks对此表示认同,他认为直立人的成功,源于其结合了人类式的长距离移动能力、比早期古人类更大的脑容量,以及对工具的依赖——直立人的牙齿比早期古人类更小,表明它们已成为狩猎采集者,能够利用工具获取和加工食物,这种适应能力让它们能够在不同的生态环境中生存。

约180万年前,直立人已扩散到格鲁吉亚(中亚地区);约170万年前,它们出现在中国和印度尼西亚。但也有一个例外:弗洛勒斯人可能并非起源于直立人,而是来自更早的古人类分支,这引发了一个推测——可能存在比直立人更早扩散到欧亚大陆的古人类,只是目前尚未发现它们的骨骼化石。近年来,石器工具的发现进一步支持了这一推测:目前已知最早的石器工具可追溯到330万年前,远早于人属的出现,这表明南方古猿(Australopithecus)可能比我们之前认为的更复杂,可能已具备制作工具的能力,甚至可能实现了早期扩散。相信未来会发现这些早期古人类的骨骼化石,只是时间问题。

人类演化的普遍趋势:从“独特性”到“普遍性”

Nick Jikomes总结,古人类学研究的一个普遍趋势是,随着发现的增多和技术的进步,我们逐渐认识到,现代人类的许多特征(如工具使用、复杂行为)并非现代人类独有,而是在更早的古人类分支中就已出现,现代人类的“独特性”被不断弱化。

John Hawks对此表示赞同,他认为这一现象源于科学研究中的“牵强附会”——当我们掌握的信息有限时,往往会将两个同时发生的事件关联起来,形成“just-so story”(牵强的解释),这种方式有助于提出假设,但往往与现实不符。

他以托巴火山爆发(7.4万年前)为例,25年前,地质学家认为这是地球历史上最大的火山爆发之一,而当时现代人类正从非洲扩散,因此研究者普遍认为两者存在关联,托巴火山爆发可能推动了现代人类的扩散。但经过25年的研究,发现现代人类的扩散早于托巴火山爆发,两者并无关联,但这种“关联”的观点依然被广泛传播。这种倾向在演化生物学中非常普遍,当信息有限时,人们倾向于将已知的两个事物关联起来,而随着新证据的出现,这种关联往往会被推翻,但这种思维模式很难改变。

古人类牙齿演化与饮食的关联

Nick Jikomes转向古人类的饮食演化,询问人属不同分支的牙齿演化是否存在共同趋势,以及这些趋势如何反映饮食的变化——尽管不同古人类群体的饮食存在多样性,但牙齿结构的演化可能存在共性,区别于更早的古人类祖先。

John Hawks表示,牙齿演化是人类演化中最令人困惑的领域之一。20世纪50至60年代,研究者普遍认为,现代人类的牙齿比直立人等近祖更小,人类谱系存在牙齿逐渐缩小的趋势;而南方古猿(Australopithecus)的牙齿比现代人类更大,尤其是臼齿和前臼齿,其中一个分支(如今称为傍人属,Paranthropus,当时称为粗壮南方古猿)拥有异常巨大的牙齿,其第二臼齿的直径甚至超过镍币,接近硬币大小。

当时的“饮食假说”认为,牙齿大小与饮食直接相关:傍人属拥有巨大的牙齿,是因为它们以低能量密度的植物为食,需要大量咀嚼(类似大猩猩);而牙齿较小的古人类(如人属)则更聪明,以狩猎为生,摄入大量肉类——这一逻辑清晰的假说在20世纪90年代被广泛教授。但这一假说面临两个重要挑战:一是黑猩猩虽然主要以植物为食,但牙齿大小与人类相似,并不像早期古人类那样巨大;二是早期古人类(南方古猿)的牙齿形态与大猩猩不同——大猩猩的牙齿有剪切脊,适合切割植物,而南方古猿的牙齿表面平坦,更适合研磨硬物(如坚果),而非切割植物,因此傍人属的巨大牙齿不可能是为了适应大猩猩式的饮食。

如今对牙齿演化与饮食的理解已发生巨大变化,主要源于两个方面:一是对古人类多样性的认识加深——发现有些傍人属个体的牙齿较小,而有些人属物种(如直立人)的部分个体牙齿巨大,还有些脑容量较小、不依赖肉类的物种(如弗洛勒斯人)牙齿却很小,这表明牙齿大小与脑容量、工具使用之间没有简单的对应关系;二是技术的进步,能够直接分析古人类的饮食——例如,通过显微镜观察牙齿磨损痕迹,可以判断古人类食用的食物类型;通过稳定同位素分析,可以了解食物的来源。

Nick Jikomes追问,不同饮食(如主要吃坚果、树叶、肉类)会在牙齿上留下怎样的磨损痕迹。

John Hawks解释,吃坚果会留下特定的磨损痕迹,撕咬树叶、食用肉干也会留下不同的痕迹。但研究发现,拥有巨大牙齿的傍人属,其牙齿磨损痕迹呈现出多样性:东非的傍人属(如 Boisei)牙齿磨损非常光滑,可能以类似大猩猩的植物为食,而非坚果;南非的傍人属则食用多种食物,但均未显示出以肉类为主的痕迹。稳定同位素分析也表明,除了东非的 Boisei 外,大多数非洲古人类的饮食成分比例相似,与现代人类(排除玉米等现代农业作物)的饮食比例相近——约25%至30%来自暖季草本植物,75%来自冷季草本植物和杂类草。目前,尚不清楚为什么古人类的牙齿形态差异巨大,但饮食成分却高度相似。

Nick Jikomes提出,牙齿的演化可能与非饮食因素有关。

John Hawks表示,这是完全可能的。人类谱系中牙齿逐渐缩小的趋势,很可能是因为食物加工方式的进步——使用工具和烹饪食物,降低了对牙齿咀嚼能力的需求,从而放松了对“大牙齿”的自然选择,这一推测是相对可靠的。此外,牙齿的生长和萌出也会影响其形态:若牙齿萌出时出现咬合不正,或牙齿大小与颌骨不匹配,会带来生存劣势,因此颌骨大小的演化也可能影响牙齿的大小和数量——例如,现代人类中许多人没有智齿(第三磨牙),可能就是颌骨缩小导致的,这可能是自然选择(避免智齿带来的健康问题)或中性演化(颌骨缩小导致牙齿原基缩小)的结果。

古代人类与现代人类的牙齿咬合差异

Nick Jikomes分享了自己的经历——青少年时期曾戴牙套矫正牙齿,而牙齿不正是现代人类的常见问题,他询问古代人类的牙齿是否也存在咬合不正的情况。

John Hawks回答,牙齿咬合不正(错颌畸形)主要是农业出现后才普遍存在的现象。当人类变得定居,开始食用农业食品(多为煮熟的糊状食物),牙齿缺乏足够的咀嚼压力,导致咬合逐渐出现问题。而在农业出现之前,食用野生食物的古人类(包括如今的狩猎采集者),牙齿咬合几乎都很完美,仅有少数例外(如文化因素导致的牙齿磨损、缺失,或颌骨可塑性带来的牙齿位置变化)。

这背后是生物力学原理:每次咀嚼时,牙齿受到的压力会自动校正牙齿的位置,将其调整到合适的状态;若某个牙齿的牙尖磨损异常,咀嚼时的压力会导致牙齿移位,从而形成错颌畸形——这也是牙医提醒人们不要磨牙的原因。牙齿的形态的演化,不仅是先天编程的结果,还依赖于牙齿萌出过程中咀嚼带来的反馈;若某颗牙齿缺失,对应的牙齿会因缺乏反馈而过度萌出,进一步导致咬合问题。

Nick Jikomes补充,现代人类(尤其是婴幼儿)食用过于柔软的食物,可能也是导致牙齿咬合不正的原因之一。

John Hawks表示认同,他幽默地提到,若让孩子像狗一样咀嚼坚硬的玩具,牙齿可能会更整齐。他进一步解释,现代人类的“标准微笑”(仅露出上排门牙)其实是文化产物,并非自然咬合状态——自然咬合中,上下门牙应该对齐,能够切割食物;而现代人类的“覆咬合”(上门牙覆盖下门牙),主要是由于使用餐具进食,减少了牙齿的咀嚼压力,导致牙齿萌出位置发生变化。这种文化实践的副作用,最终形成了现代人类普遍的牙齿咬合状态,也让牙齿矫正成为常见的医疗需求。

当被问及狩猎采集者给出牙期婴儿提供什么咀嚼物时,John Hawks答,通常会给婴儿提供皮革——这与100年前他的祖父母那一代给孩子的咀嚼物一致,而如今的婴儿则使用塑料咀嚼玩具。

古人类饮食的精准研究方法与局限

Nick Jikomes询问,如今的技术(如显微镜观察牙齿磨损、分析牙齿珐琅质中的残留物)能否精准判断古人类的饮食。

John Hawks解释,这一研究分为两个层面:一是精准识别食物成分,研究者能够通过显微镜识别牙齿残留物中的微小植物碎片、烟雾成分、燃烧脂肪痕迹等,灵敏度极高——例如,已发现尼安德特人食用过蓍草(一种无营养价值的药用植物),这就是通过牙齿残留物分析发现的。二是判断饮食的代表性,这一层面存在很大局限:牙齿残留物往往只能反映某个特定时刻的饮食(如某一餐),无法反映古人类长期的平均饮食;而稳定同位素分析则能在一定程度上弥补这一不足——通过对牙齿生长线进行微观同位素和元素分析,可以获得古人类某一时期(甚至某一天)的饮食信息,例如,我们已通过这种方法确定了一些古人类的断奶时间、童年时期的铅暴露情况,甚至某一古猿生长期间的降雨模式。但这种方法获得的数据有限,无法确定具体的食物种类,只能了解食物的碳来源等宏观信息。

走出非洲前现代人类的饮食特征

Nick Jikomes最后问,对于走出非洲的现代人类,以及刚走出非洲但尚未进入农业时代的人类,对他们的饮食了解多少。

John Hawks回答,如今对这一时期的饮食已有较多了解,这一时期对应的是非洲考古学上的“晚石器时代”——在此之前(约5万年前),非洲的文化遗迹主要属于“中石器时代”,工具类型与欧洲尼安德特人的工具相似;而晚石器时代的工具更小、更复杂,出现了复合工具(如装有微型石片的投射器),人类开始使用毒箭等狩猎工具。此时,非洲传统狩猎采集群体的生活方式,与人类学家过去100年研究的狩猎采集群体基本一致,不同地区的群体因环境差异,饮食有所不同,但都具备独特的食物获取技术。

Nick Jikomes追问,尽管存在饮食多样性,人类狩猎采集者的宏量营养素(蛋白质、碳水、脂肪)比例与猿类亲属相比,是否存在共同趋势。

John Hawks表示,通过民族志研究和生理测量(如Herman Pontzer的研究),发现人类狩猎采集者的能量使用模式与其他灵长类有显著差异:人类狩猎采集者的能量消耗呈现短时间、高强度的特点,能够在更短的时间内获取与其他灵长类相当的食物,这使得人类的时间分配与其他灵长类截然不同——人类有更多的空闲时间用于社交活动。

在宏量营养素方面,人类狩猎采集者与黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩的最大差异,在于人类摄入更多的肉类;此外,人类摄入的蜂蜜和淀粉类食物(如地下储藏器官)也比其他猿类更多,这些食物的比例在不同群体中有所差异,但在所有人类狩猎采集群体中都比猿类更丰富。相比之下,人类摄入的多叶粗糙食物(如树叶)比黑猩猩和倭黑猩猩更少——这种饮食结构的差异,是所有人类狩猎采集群体的共同特征。

D:2026.02.28

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