人類的起源:我們人類來自哪里?

人類的起源:我們人類來自哪里?

2018-01-22 16:47:01  科學媒介中心
本文作者:王雷 編譯

發表時間:2018-01-22 16:47:01作者:王雷 編譯來源:科學媒介中心字體大小:A+  A-

我們人類來自哪里?這個問題一直困擾著包括哲學家在內的很多人。隨著新的科學證據的不斷出現,答案似乎變得越來越復雜。在二十世紀下半葉盛行的林奈(Linnaean)分類學中,人類有著研究自己獨立的分支——人科(Hominidae),這使得人類與猩猩科(Pongidae)被區分開來。人類既不屬于三種非洲大猩猩(普通黑猩猩,倭黑猩猩和大猩猩),也不屬于來自東南亞的紅毛猩猩。然而,科學家認為現代人類起源于三種非洲大猩猩中的一種。那么如此顛覆性的論斷是如何產生的呢?

人類的起源:我們來自哪里?

早期觀察

在19世紀,確定動物之間的親緣關系的唯一證據是通過肉眼觀察兩種動物骨骼、牙齒、肌肉和器官的相似程度。

英國生物學家托馬斯·亨利·赫胥黎(Thomas Henry Huxley)是第一個對現代人類和猩猩進行系統性差異評估的人。他在1863年出版的《人類在自然中地位的證據》(Evidenceas to Man’s Place in Nature)一書中指出,現代人類與非洲猩猩之間的差異性低于非洲猩猩和紅毛猩猩之間的差異性。

深入研究

20世紀上半葉,由于生物化學和免疫學的發展,科學家尋找現代人類和猩猩之間相關性的證據,由宏觀形態轉向分子形態。

20世紀60年代初,法國生物學家埃米爾·朱克坎德(EmileZuckerkandl)和美國生物學家莫里斯·古德曼(MorrisGoodman)報道了應用于蛋白質的新一代分析方法。朱克坎德利用生物酶將現代人類和猩猩的血紅蛋白分解成多肽,從而證明了現代人類、大猩猩和黑猩猩的多肽成分是類似的。古德曼利用免疫擴散法研究血白蛋白,證明了現代人類和黑猩猩血白蛋白的免疫模式是相同的。

猩猩和人類:相關性

蛋白質是生命的物質基礎,而氨基酸是蛋白質的基本組成單位。許多情況下,某一個氨基酸可以被另一個氨基酸替代而不會改變蛋白質的功能。

20世紀60年代后期,美國人類學家文斯·薩里奇(VinceSarich)和新西蘭生物學家艾倫·威爾遜(AllanWilson)通過蛋白質結構的微小差異得出結論:現代人類和非洲猩猩存在相關性。1975年,美國人類遺傳學家瑪麗·克萊爾·金(Mary-ClaireKing)和艾倫·威爾遜(AllanWilson)證明,黑猩猩和現代人類血液蛋白質的氨基酸序列同源性為99%。

DNA證據

詹姆斯·沃森(JamesWatson)和弗朗西斯·克里克(FrancisCrick)發現了DNA的基本結構,隨后克里克等人又發現了遺傳密碼的性質,這意味著生物之間的關系可以深入到基因組水平。

在過去的十年中,研究人員相繼發表了黑猩猩、紅毛猩猩、大猩猩和倭黑猩猩的基因組序列譜圖。截止2013年,79種猩猩的基因組序列譜圖已經被研究,這些猩猩的基因組序列對比結果表明了現代人類與黑猩猩之間的親緣關系比大猩猩更為密切。通過現代人類和猩猩之間的DNA差異可以預測,現代人類、黑猩猩和倭黑猩猩的共同祖先可能出現大約在800萬年前。

人類屬的起源

大多數研究人員將現代人類定義為人族(Hominin)。古人類學的跨學科性質促使尋找人類祖先的證據不再以古人類化石的發現為唯一依據。這需要用到一系列進步的學科,例如考古學、解剖學、地球科學、進化生物學、基因組學和靈長類動物學等。人類祖先譜系的發展導致了今天的進化物種——智人(Homosapiens),這是人類進化史上最有趣的部分。

人類的起源

親緣關系有多近?黑猩猩(左上)、猩猩(右上)、大猩猩(左下)和倭黑猩猩(右下)。

第一批被發現的早期人類化石樣本是四百萬年前的南方古猿(Australopithecus),他們最有可能是人類(Homo)屬的祖先。大約250萬年前,非洲出現了第一批物種,許多研究者認為他們屬于人類的一個分支——能人(Homohabilis),因為他們會使用石器,并且大腦比南方古猿要大,可以直立著用兩條腿走路。

然而,好多人對第二批物種——碩壯人(Homorudolfensis)知之甚少。他們腦袋偏小,下頜骨較大,面部平坦,并且擁有巨大的牙齒。一些研究人員認為,能人和碩壯人是完全不同于南方古猿的,他們可能是現代人類的祖先。

制作工具并不是智人的唯一特權

越來越多的研究者認為,早期的南方古猿可能已經會制作工具,這意味著制作工具不再被視為智人的唯一特權。

非洲大陸隨后出現的物種——匠人(Homoergaster),更符合Homo屬的特征。該物種可能在200萬年前離開非洲,遷移到中國和印度尼西亞,最終進化為直立人(Homoerectus)。隨著匠人同時遷移出非洲的另一個人類分支——海德堡人(Homoheidelbergensis),被許多古人類學者認為是穴居人/尼安德特人(Neanderthal)和現代人類的祖先。

智人的起源

一旦我們發現當今人類物種(智人)的起源,我們就能夠使用新一代DAN測序技術來恢復古代人類的DNA(aDNA)。

在穴居人化石中發現了一些不同于現代人類的DNA,這表明在十萬年前,穴居人與現代人類之間發生過血緣交配。DNA的相關證據表明,現代人類與之前的古人類物種以及被稱為丹尼索瓦人(Denisovans)的神秘物種之間存在基因交流。

接下來的工作

盡管成千上萬的人類化石已經被復原和研究,但是我們仍有許多工作要做。例如,在匠人之前存在成功走出非洲的古人類物種嗎?人類進化的大部分時間是發生在非洲嗎?在非洲以外,人類進化發生了哪些重要的轉變?直立人是什么時候滅絕的?在直立人、現代人類和其他人類物種之間是否存在遺傳交流?

隨著科學的發展和古人類化石的大量發現,從化石中提取古人類DNA進行研究,也許產生的問題比得到的答案還要多。

責編:微科普

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