科技日報實習記者?沈唯

人類的祖先古猿是何時開始從四肢爬行進化成雙腿直立行走，進化的契機和過程又是怎樣的？這個未解之謎一直是人類學領域重要的研究課題。主流的一種猜想認為，人類能夠直立行走，是我們的祖先在稀樹草原環境中進化適應的結果，這一猜想被稱為稀樹草原假說。

日前發表在美國《科學》雜志上的兩項研究顯示，耐旱草本植物在非洲崛起的時間比原先認為的早1000萬年左右，古猿的一些重要形態特征正是為了適應樹木減少、草地增加的環境而進化出來的。

(資料圖)

稀樹草原假說的依據是什么？稀樹草原出現的時間提前對古猿進化研究有何影響？5月4日，中南大學遺傳學教授黃石在接受記者采訪時對上述問題進行了解答。

稀樹草原出現時間與古猿進化息息相關

稀樹草原是非洲的代表性景觀，是一種在開闊草地上散布著零散樹木的生態系統。在稀樹草原中占據主導地位的是碳4草本植物，這類植物對水的利用率較高，能適應高溫、干燥氣候。

黃石介紹，稀樹草原假說的關鍵在于遠古時代的冠層森林是何時轉變成稀樹草原，以及這個時間點是否與古猿開始直立行走的時間一致。“因此把稀樹草原出現的時間提前到1700萬—2000萬年前，將對古猿進化的研究范式產生顛覆性影響。”黃石說。

過去的研究認為，稀樹草原出現的時間或者說人類離開冠層森林的時間大約是在距今1000萬年前，與分子鐘計算的人類與黑猩猩分離的時間大致一致。黃石表示，得出這一結論的主要依據是碳同位素測量所判定的碳4植物的出現時間，但由于1000萬年前的數據較少，因此該結論并不明確。

按照稀樹草原假說，由于在這樣的環境中需要長時間行走來尋找食物和水源，人類便逐漸演化出了直立行走的行走方式。與四肢爬行或者在矮樹叢中生活的動物相比，直立行走可以讓人類的視野更加開闊，也更容易觀察周圍的環境和發現潛在的危險。

離開森林對于古猿而言意味著需要適應草原、半干旱地區等新的地貌和氣候環境，還需要發展出更為復雜的社會關系以開展狩獵、分工合作等活動。這些進化適應和變化為人類的進化奠定了基礎，推動了人類的進一步進化和智慧的發展。

“稀樹草原假說并不是解釋人類為什么能夠直立行走的唯一理論，也不是被充分論證的理論。”黃石補充說，其他的理論假說還包括水棲人理論、樹棲理論、熱調節理論、運輸理論等。而稀樹草原假說在眾多假說中占據主流地位的原因，可能是它解釋了古人與人猿類在生存環境方面的主要差別——前者是在稀樹草原，后者則是在森林。

新結論或對古猿進化研究具有顛覆意義

分析碳4草本植物可以確定稀樹草原的出現時間，而古猿的牙齒特征可以用來分辨其食用食物的種類，古猿的骨骼特征則能夠用來判斷其體型大小和行動模式。

除此之外，黃石還介紹了古猿進化研究中其他的常見研究線索。例如，分子遺傳學通過研究DNA序列來了解古猿的親緣關系、種群分化和進化速度等方面的信息；生物地理學通過研究古猿化石在地理空間上的分布來了解古猿的演化歷程、遷徙和適應能力等方面的信息；動態地層學通過對巖石及沉積物的層序和年代測定來確定古猿化石的年代和演化時間線。

在近期發表的兩項新研究中，來自美國、加拿大、肯尼亞等國的研究團隊對非洲東部9個哺乳動物化石的出土地點進行調查，分析發現在距今2100萬年至1600萬年間，碳4草本植物在這些地區已經非常豐富，植被環境多種多樣，既有茂密的森林，也有點綴著樹木的草原。

而另一個由美國、烏干達等國的科學家組成的團隊則研究了烏干達莫羅托地區一個有2100萬年歷史的遺址，通過分析當地出土的莫羅托古猿的骨骼和牙齒特征，發現莫羅托古猿生活在會發生季節性干旱的林地—草原開闊環境中，主要食物是含水量較低的葉子，而不是多汁的成熟果實，其行動模式除了在樹上吃葉子和水果，也包括經常在樹下行走，通過草原開闊地，從一片樹林走到另一片樹林。

這兩項研究從多個層面把稀樹草原出現的時間點往前推了1000萬年左右，黃石認為，這對推算古猿行走模式的變化時間點具有重要意義。

“按照最新研究得出的結論，如果目前主流認為的根據分子鐘計算的人—猿分離時間屬實，即700萬年前，那么現在流行的稀樹草原假說就必須被推翻。”黃石解釋，若該理論成立，則不能解釋為何雙腿直立行走模式不是與稀樹草原同步出現。古猿生存環境從森林到稀樹草原的巨大改變，理論上也會引起古猿生存方式和生理模式的相應劇變。但如果分子鐘計算出的結論成立，則意味著這種變化在很長一段時間內并沒有發生。

而如果稀樹草原假說被印證，人類的雙腿直立行走模式就應該與稀樹草原同步出現，那么分子鐘計算的人—猿分離時間就會被推翻。這就直接支持了之前流行的、由古生物學家和古人類學家所推出的人猿分類模型。該模型認為與人親緣關系最近的物種不是黑猩猩，而是人猿類，人與人猿類的分離時間距今1800萬年左右。

“這兩項新研究的結論對認識從古猿到人的進化過程具有重大意義，在一定程度上挑戰了流行的分子進化理論，同時也支持了與其相對的遺傳多樣性上限理論以及按該理論分析DNA所推導的人與人猿類的分離時間。”黃石說。

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