NO.1491 中国发现“龙人”,意味着什么?


你好,这里是罗胖精选。

今天的内容来自我们的年度日更课程,卓克老师带来的《科技参考》。

我们都知道,人类对于自己从哪儿来这个问题的探索从未间断。就在前段时间,我们国家的科研人员连续发表了三篇重量级的论文,讨论了一颗在中国黑龙江发现的远古人类的头骨化石。

科研人员认为,这个来自中国东北的古人类,极有可能是一个非常接近我们现代智人的新人种,我们把它叫作“龙人”。这一发现极有可能改写人类的进化史。

那么,龙人到底是从哪儿来的?龙人和我们现代智人有什么关系?这个发现到底属于什么级别的发现?考古学界是怎么看待这一发现的呢?

对于这些问题,卓克老师在他的课程里做了解读。接下来,就让我们一起来听听。

你好,我是卓克。

2021年6月25日,学术期刊《创新》刊登了三篇重量级文章,并且以封面故事的形式报道了一个研究。这个研究就是最近大家听说的,“中国发现了智人的一个新分支——龙人”。

《创新》是一份新的学术期刊,由中科院青年促进会和《细胞》杂志共同创建,上面有很多中科院年轻科学家的论文。

“龙人”研究的主要观点

要理解这一系列的研究,我们首先要明确的是,论文并没有否定人类非洲单一起源的主流学说。也就是说,今天世界上的所有人都是在十几万年前从非洲走出的一个部落的后代,没有哪个地区的人类是由其他祖先单独演化出来的。“龙人”研究的主要观点在于,找到了又一种已经灭绝掉的人类近亲,并测定了年代。

近亲的叫法有些模糊,因为我们时常还能听人说“黑猩猩是人类的近亲”,但实际上,人和黑猩猩早在400万年前就分道扬镳了,两者的共同祖先过于久远,以至于哪怕没有专业知识的普通人都会认为,这个近亲只能算动物。而这个研究中的龙人,如果有幸复原的话,普通人第一眼看到后会产生困惑,感觉应该是,“这不应该算动物,但也和我们不一样,说不定可以和绿巨人归为一类吧”。大约就是这样一种感觉。

同样的,在考古学历史上,距离人类不遥远的近亲不止有龙人,还有海德堡人(Homo heidelbergensis)、纳勒迪人(Homo naledi)、佛罗勒斯人(Homo floresiensis)、丹尼索瓦人(Homo ssp. Denisova)和著名的尼安德特人(Homo neanderthalensis)。其中后两种近亲,也就是丹尼索瓦人和尼安德特人,还和人类共同生活过几万年的时间,并且发生过基因上的混合。

而以上每一种人的发现,都是考古人类学上的丰碑。如果龙人的研究在若干年后得到学术界的广泛认同,这个分支就可能和以上那些人类近亲并列写进教科书了。

这次研究的就是一块比较完整的头骨化石,而且脑容量达到了1420ml。这个脑容量在古人类中算比较大的,和人类脑容量的中间值差不多。考虑到和人类的演化分支并不远,龙人很可能拥有了和几万年前的古人差不多的智力水平。

“龙人”研究的难点

这个研究的第一个难点在于——测年。

在正常发掘的古生物遗迹里,有这样几种情况:

如果是5万年以内的,通常可以采用碳-14测年法。

这是因为地球上的碳-14都是宇宙射线射穿大气层产生的。动植物死后被埋到了地下,就不会再有碳-14进入体内,于是检测体内碳-12和碳-14的比例就能知道它们去世多久了。之所以5万年是上限,是因为一旦超过这个限度,就已经检测不到碳-14了,5万年和5亿年的测量结果是一样的,所以就不能用了。

如果是几万年到几十万年之间的,经常使用钾氩测年法。

原理是随着时间的变化,钾-40会衰变为氩-40。一般来说,在火山喷发的时候,岩浆里会含有一定量的钾-40,而氩在室温下就是气体,更别提喷发的火山里的了,在高温状态下会完全挥发掉。所以,岩石一旦被火山制造出来,最初是不含氩的,但随着里面的钾-40衰变,氩又会产生,并且还会被困在岩石里。统计岩层中的这两种元素,就能知道年代了。

但是,这个常用方法对于龙人头骨是没法用的,因为这个头骨不是在发掘地取来的。如果在发掘地的话,测一测他所处的岩层就可以了,因为和它一起深埋在地下的物质,和它大约是一个年代的。但是,这个头骨早在1933年就被哈尔滨的一个老人当作传家宝藏在自家水井中了,直到2018年老人去世后,才被子孙捐献给国家。所以当科学家拿到它时,缺少了埋层附近的丰富信息。

这次测试采用了铀钍测年法。

它也是统计放射性元素衰变的方法,原理是自然界的水中都有微量的铀-238元素,铀-238经过几次衰变后会出现钍-230,到这一步的半衰期是7.5万年。头骨化石的形成过程,就是周围岩石的成分不断渗入颅骨的过程,于是水分中的铀也会渗入其中。

在测定时,就需要在头骨上钻眼取一些物质来测量,这会破坏一些样品的外观。为了更准确地测定年代,考古团队还在头骨可能的发掘地测定了周围的土壤年代。所以,最终得到的结论是比较宽泛的年代,距今14.6万年前-30.9万年前。

这个研究的第二个难点是——定谱系。

定谱系的过程,有点像从前博物学家给动植物分类那样,所有已知生物都按“界门纲目科属种”分门别类。当时,他们依据就是外观特征。而二十一世纪,DNA测序技术逐渐便宜了以后,通过DNA给生物重新划定品种不但更准确,而且还能知道分化的节点在多少年前。

这次龙人头骨划定谱系,采用的主要是依据外观特征,而不是DNA。

这倒不是因为我们技术落后,而是因为绝大部分化石里已经没有DNA了。在保存环境很好的情况下,DNA每过500年就会有一半自己分解。如果以现在人类检测DNA的技术,那么理论上,无论化石保存的条件多好,100万年就是通过DNA碎片提取有效信息的上限了。

但现实中,化石的温度往往保存在二三十摄氏度,又经历过风吹日晒,于是很多生物体内的DNA经过几万年就都裂解成碎片,测不到完整的链了,就像字典都被撕扯成字母了,当初的意思就没人知道了那样。这次的头骨化石就是这样,里面的成分和岩石基本是一样的,于是只能依据外观特征来划定谱系。

“龙人”研究的突破

这次的一个突破是采用“贝叶斯法”建立了一个包含600个特征参数的系统发育关系。这个系统中还有四十多种其他古人类,通过数学方法计算不同种间的距离,判断哪个和哪个的亲缘关系更近。

这个计算方法是新颖的,除了可以分析龙人的情况,还顺带计算了尼安德特人和人类在演化上的分化时间点。这个时间点也一直是古生物学界有争议的地方。

之前,很多研究结果都是40万年前-80万年前这个时段,而利用这套数学工具分析的结果是,早在100万年前尼安德特人就和人类走上了不同的道路,而龙人和人类祖先分道扬镳的时间点,可能比尼安德特人与人类分叉稍微晚一点点,也就是说,人类和龙人的亲缘关系比尼安德特人更近一些。

在系统发育关系的基础上,研究团队还利用了数学上的“最大似然法”做了进一步分析,得出了一个人类祖先的“穿梭扩散模型”。简单来说,在几十万年前到十几万年前的更新世时期,地球上的古人类都处于互相隔绝的小种群生活的状态。这些群落中,少数有长途迁徙能力的古人类就成为了影响后来演化进程的重要角色。

在传统观点里,人类走出非洲是大家很熟悉的。而实际情况中,在那段时期既有走出非洲的,也有已经从非洲走出去又走回非洲的。这种情况在非洲到欧洲、欧洲到亚洲,也都普遍存在。所以,迁徙的方向其实正向的也有,反向的也有。

以上,就是这个研究的主要亮点。那么,这个研究目前在学术界处于什么状态呢?

它现在是一个有待继续确认的、有潜力的突破性研究。因为能称之为人类亲近旁支的海德堡人、尼安德特人、丹尼索瓦人、纳勒迪人等等,并不是凭单一的一个头骨化石或者几颗牙齿就能被学术界确认的,大都要等待多个发掘地、不同个体、几具甚至上百具骨骼化石的独立研究出现,最好还能取得一些DNA信息。当这些互相独立的研究团队不约而同得到高度一致的结果后,才可能被古人类学界当作共识。

比如,尼安德特人之所以那么著名,它的研究其实是从19世纪就开始的。只有科学界再发现很多证据支持这次龙人发现的突破,来自中国的化石才会被写入各国教科书。

好,这就是今天的内容。我是卓克,我们明天再见。