你的家里,是否有一本泛黄的家谱?里面记载的许多名字虽然陌生,但其承载的个体与你有着亲密的血缘关系。普通人的家谱往前追溯三五辈,就往往让后人感到复杂难辨。那些古人类学家,纵跨百万年甚至更长时间尺度,横览扑朔迷离的亲缘关系,仅凭一些散落的残骸断骨,又如何编写人类祖先的“家谱”?
化石保存至今,往往被复杂的埋藏过程改造得支离破碎,所以研究者获取到的多是零星的人骨片段,诸如几颗牙齿(中学历史教科书开篇提到的元谋人,实际上就是根据两颗牙齿而命名的),胳膊或者大腿骨,脚趾头,手指头……对于化石的观察、种属与部位鉴定、测量与比较,是研究人类遗骸的第一步。
古人类学家贾兰坡先生有个习惯,常常在兜里揣几块人类化石,反复地摸索与感受,以增进对古人类骨骼的了解。虽然现在的学者不再被允许将化石揣到兜里,但是识骨寻踪的基本功训练绝不可免。如果连人和动物化石都傻傻分不清,是大腿还是胳膊的问题也没弄明白,那么何谈下一步的研究。
当然,如果足够幸运地发掘出完整的遗骸,那么就可以轻松愉快地完成第一步了。可惜天公不作美,这种送分题出现的概率很低,不论是我们所知的北京猿人化石,还是人类的“老祖母”——南方古猿露西的化石,都是古人类学家们在长期野外调查与发掘中,找到碎片才拼出来的相对完整的遗骸。
有时候,仅仅找到头骨,也足以让古人类学家们欢呼雀跃,因为头骨蕴含着其他部位难以比拟的丰富信息。看面相就能找到很多信息:比如面相是像现代人类还是更像猿类,头骨是否浑圆,脑容量有多大,牙齿是否原始,等等。而高分辨率工业CT技术、3D复原、几何形态量化各个微小解剖部位等手段,使得古人类学者从头骨中获得了更多的形态数据。之后,通过对数据进行分析,就能绘制出人类祖先的系统发育树。
但是,通过这种方式绘制出的家谱,存在着显而易见的局限性。万一有些古人类,只是长得显老呢?2015年,一个古人类研究团队宣布,在南非找到了当地最早的古人类——纳莱迪人(Homo naledi),因为纳莱迪人具有许多原始古人类特征,比如较小的脑容量与南方古猿的相当,研究者推测这些古人类的生活年代距今约300万年。
两年后,综合光释光、古地磁、铀系等多种测年法得出的年代数据,却让大家大吃一惊,距今300万年的纳莱迪人实际上只有约30万年的年龄(距今约33.5万至23.6万年)——纳莱迪人并不是南方古猿的竞争对手,而是尼安德特人的邻居。由此可见,仅仅根据面相判断发现的头骨是原始还是现代,是无法真正得知其所处的演化位置的。毕竟,长得显老,也不是纳莱迪人的错啊!
如上文所言,测年结果改变了纳莱迪人的演化位置,也正是因为年代不清楚的原因,导致学术界对很多标本的重要性都存有疑问。古人类学家高星曾说过,“年代的准确性,对研究不同地区的古人类间的演化过程、时序和迁移路线等方面,可以起到决定性的作用。”
基因检测,可谓当今家喻户晓的亲子鉴定黑科技。如果说近二十年来,是哪项研究彻底改写了许多古人类演化故事,非古DNA研究莫属。David Reich在《人类起源的故事》中,甚至将古DNA研究视作继碳十四测年之后的第二次考古学科学革命。似乎只要能提取到DNA信息,很多关于亲缘关系的问题就有了答案。
根据基因研究,学术界提出“非洲多地区起源(African multiregionalism)”,即在40万年—1万年间,由于气候原因,非洲大陆被分割成不同的生态区域,生活在不同区域的不同种群的人常常处于半隔离状态独立演化,并产生基因变异;但是隔一段时间,这些人群就会在交界点上发生基因交流,频繁的基因交流最终产生现代人类。
2020年年初,有研究团队在现代西非人基因组中,发现平均有6.6%到7%的古老基因来自一种“幽灵”古人类群体,这个群体可能就是当初人群基因交流的证据。
不过,古DNA信息极容易被降解,如果降解到一定程度,再先进的DNA测序手段也无法检测。距今约700—900万年左右,人与猿就走到了揖别的岔路口,但是迄今为止人类最古老DNA证据,也不超过40万年。2019年,《自然》发表一篇题为《DNA,请挪步:轮到古蛋白登场揭示人类史了》的报道,似乎带给了学术界新的希望。
同样保存了遗传密码的古蛋白质,似乎比古DNA更加稳定,能够保存的时间更久,留下来的概率也更大。古生物学家们甚至在距今1.3亿年前的始孔子鸟羽毛化石中,发现了保存至今的角蛋白。难怪有些乐观的学者们认为,未来,古蛋白质组学有希望解锁整棵人类演化树。
从利用古蛋白在骨骼碎片中寻找人类骨骼、鉴定人类遗骸性别,到仅仅凭借蛋白质序列,就鉴定出夏河丹尼索瓦人,再到从距今180万年格鲁尼亚的德马尼西人遗骸中提取到古蛋白序列,看起来,古蛋白质研究确实势不可挡。
但是不置可否的是,古蛋白研究和测年技术、古DNA研究面临同样的问题,那就是对标本的破坏性。同时,蛋白种类繁多,序列及其结构较DNA也更为复杂,所以在实际操作中仍然困难重重。例如,蛋白质不能够像核酸序列一样扩增,故检测灵敏度有限,对样本中蛋白含量要求较高。此外,对于降解较为严重的样本,很难得到完整的肽段信息用于测序。
不过,我们也看到,化石本身并不具有智慧,只有靠着一代代学者对这些牙齿和碎骨进行多学科分析、多角度探索,我们距离人类祖先图谱的完成、距离人类演化的真相才能越来越近吧。