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【科普】穿越时间的迷雾,从直立行走到人类

2017年08月02日 15:08:44 来源: 译言

  

 

  想象约500万年前的情景。阳光洒在远古森林的地面上,一片斑驳,猴子一边聊着天,一边穿梭在树木之间,从这棵长满无花果的树顶跳到另一棵的树顶。

 

  穿越时间的迷雾

 

  森林地面上生活着几种类人猿,与今天的黑猩猩和大猩猩并无太大差别。它们通常在地面行走,偶尔也会爬到树上寻觅果实和其他美食。

  这些猿类的祖先曾主宰亚非森林近千万年的时间。然而它们处境相当艰难。全球气温逐步下降,气候干燥,非洲森林正在萎缩。越来越多的物种挤在日益狭小的空间。雪上加霜的是,猴子捷足先登,在生态竞争中比猿类更胜一筹。猿类原本是森林灵长类动物的主力军,而如今正在衰退。

  最终,其中一支猿类家族开始更好地利用森林的边缘地区,逐步走出安全的森林,寻找尚未被猴子洗劫一空的果树。

  在森林以外的树林里,果树之间隔得更远,林冠不再是天蓬般连成一片,穿行林间便再也不能像猴子那样,顺着彼此交叉的树枝,在树木之间跳来跳去。现在只能下到地面再爬上另一棵树。

 

  直立降温

 

  树林不如森林那样茂密,动物在林间穿梭,难免会受到更多阳光的暴晒。利物浦约翰摩尔斯大学的生态生理学家彼得·韦勒(Peter W heeler)研究祖猿在非洲树木繁茂的草原里所承受的热应力。他的计算表明,直立行走的动物所受到的太阳辐射热要减少高达三分之一,尤其在烈日当空的中午时分。这仅仅因为,比起四肢爬行,直立减少了体表暴露于太阳直射的面积。

 

  对于享受日光浴的人而言,这一点显而易见:晒太阳时 人们总是躺下,尽可能地让皮肤暴露在阳光之下。你若是站着的话,就不可能实现快速“美黑”。

 

  再者,地表之上的风速会略有增长,双腿站立会让你感到凉快一些。植被甚至地面本身的摩擦会降低地表风速,好比车轮遇到刹车。地面约3英尺以上,风速的增长会产生极大的降温效果。大型动物自然从中受益,但体型稍小的动物如能靠后肢直立,同样能受益。黑猩猩这样体型的动物,刚好属于少数直立能占优势的种类。像狒狒等更小的物种即使两腿站着也并没有多大差别。

 

  因此,直立让猿类保持体表降温,可以涉足更广阔的栖息地寻找食物。在这个过程中,另一个因素起了作用。受阳光直射的皮肤面积缩小,动物便不再需要毛皮保持皮肤凉爽。毛皮是惰性物质,也是良好的绝热体,所以毛发末梢急剧变热后并不会将热量传到体内。

 

  韦勒认为,最终进化成现代人类的猿,早期退掉毛发进化成裸体,是为了通过裸露皮肤更好地出汗降温。猿直立后,身体免受最强烈的阳光辐射;结果,来自地表植被以上的风起到降温作用,加上汗水蒸发降温,无毛成了独特优势。因此,人类脱去毛皮大衣,只保留中午暴露于太阳底下的头部和肩部的毛发。

 

  彼得·韦勒通过热生理学周密的公式详细计算得知,相对于有毛的四足猿,无毛、双足直立、出汗的原始人类靠一品脱(约0.5升)水就能走双倍的路程,对生活在广阔草原里的半游牧原始人类来说,这种节约就是一种巨大的优势。

 

 

  当然,我们无从得知祖先脱去毛发的确切时间,因为化石纪录中几乎从未保存软组织和毛发。但我们确实知道他们很早便开始双足直立行走。这里有两个信息来源作为印证。其一是最早的原始人化石中臀部和腿骨的形状。

 

  1976年,唐·约翰森(Don Johanson)在埃塞俄比亚的阿法尔凹地掘出“露西”古人类化石,在这具骨架中,骨盆和连接的腿骨保存良好,明确证实这位330万年前体型娇小的早期原始人已经能够直立行走。我们可以观察她的骨盆形状、膝关节和髋关节的连接状态得出结论:现代人的骨盆呈碗状,行走时为相向的腿骨提供更稳定的平台,而猿的骨盆又长又窄,更适合爬行。

 

  显然,从她的骨头形状看来,露西的行走方式和人类并未完全一致:她走起路来会有点摇摆,缺乏现代人特有的平稳步态。而且,她的手指更长更弯,胸腔和手臂更强壮,可见她依然擅长爬树。但当她到地面上的时候,我们几乎可以肯定她是直立行走的。决定性的证据来源于一串350万年前的脚印。

 

  在坦桑尼亚北部的莱托利附近,一座火山喷出的熔岩下保存了约七十个脚印。此地曾为开阔平原,300码(约 274 千米)长的路程内,三组脚印接踵而至,其中夹杂着羚羊和其他哺乳动物的脚印,互相交叉重叠。步行在附近一座火山喷涌出的松软火山灰上,上述个体都在历史上留下了戏剧性的印记,因为随后的一场雨让熔岩凝固了起来。火山灰更底层埋藏着的,也许是这群动物最后的活动痕迹,直到约400万年后,才在1978年被古生物学家玛丽·李奇(Mary Leakey)发现。

 

  毫无疑问,留下这些脚印的是一只类猿生物,体型娇小,双足行走,身高与露西相仿。现场没有发现狒狒或黑猩猩行走或奔跑时会留下的手印。而且,大脚趾跟我们一样,在脚掌前部向其他脚趾并拢。而猿的大脚趾则分开,与脚后跟成直角。该物种俨然习惯了舒服地靠双足直立行走。

 

  非洲南部发现的新化石让人们有了更深入的理解。其中一个脚印上的大脚趾与现代人的脚不像,既不和其他脚趾并拢,也不像现在的猿那样横出成直角。这个化石脚印可追溯到莱托利脚印同期,表明这动物可以直立行走,但在树上依然活动自如。

 

  因此,可以确定我们的祖先在很早的阶段便已进化成直立站姿,并可能因此褪去毛发。而“我们”依然和猿无异。又过了200多万年,我们的脑容量才超越现在的猿,开始大幅增大。

 

  (摘自《梳毛、八卦及语言的进化》)

 

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