穴居人是指20万年前到4万年前,起源于欧洲、居住在
欧亚大陆上的几种近似于现代人的、具有高等智慧和
社会性的
灵长类生物。因其化石多发现于欧亚大陆
山脉和谷底的洞穴中而得名。穴居人的历史贯穿整个
冰河时期,但随着现代人类的足迹进入欧亚大陆,穴居人却从地球上神秘消失了。
研究概况
远古人类掘穴而居,是为了躲避自然的严酷和猛兽的侵袭。考古资料显示,在
美洲、欧洲、
亚洲等都发现过规模浩大的地下洞穴迷宫的遗迹,比较著名的有:美国中部马
莫斯大
洞穴系统、位于
阿尔卑斯山的让波尔纳
大洞穴、
土耳其境内的
安娜托利亚高原的大规模洞穴。一些研究人员曾置疑现代人类是否有一些先天优势,特林
克劳斯称自己
未发现现代人类与穴居人之间存在着生物学或社会学的差异。从
考古学上讲,两者基本在社交
群居复杂性方面没有不同。他们采用相同类型的工具,他们懂得埋葬死去的同伴,用某些物品作为身体的饰物。具有同等的捕猎动物能力。统观来看,在5万
-10万年前穴居人与现代人类之间的差距微乎其微。特林克劳斯称,现代人类能够进行繁衍至今而穴居人从地球上灭绝,其中的一个原因是人类足够幸运。
穴居人并不是泛指掘穴而居的远古人类,穴居人特指距今20万年前到4万年前,起源于欧洲、居住于
欧亚大陆上的几种近似于现代人的、具有高等智慧和
社会性的
灵长类生物。被发现的数量最多的穴居人化石来自尼安德特人。除了尼安德特人以外,其他几种穴居人都是直立人,并且消失较早。他们很可能共同起源于50万年前的
非洲直立人,一批跨过当时干涸的
地中海盆地的直立人在欧洲演化、再迁徙到
西亚和西伯利亚的一些地区。尼安德特人是其中最成功的物种,他们是当今印度——
欧罗巴人种和
蒙古人种的祖先之一。此外在
苏门答腊岛生活的现代人基因中,含有丹尼索瓦人的痕迹。
面部特征
大鼻子
新研究发现这是意外进化的结果,而不是重大适应的改变。尼安德特人的大鼻子曾一度让
人类学家感到迷惘,他们指出现代适应寒冷的人类都有个
小鼻子来感受潮湿,好让温和空气进入肺部,并能在呼气时减少水分和热量的损失。
科学家发热带气候下进化的这些古人多有一个大鼻子,有较大的鼻孔可帮助给身体降温。但美国加州大学戴维斯分校没有参与这一研究的古人类学家提姆·维夫表示穴居人与这种情况不同,他们生活在欧洲的冰河环境下,大多数时间还要冷,因此这种大鼻子是不正常的。
传统回答是穴居人有个大鼻子是因为他们有个大嘴巴和大下巴,方便撕裂坚韧的食物,美国
爱荷华州大学的古人类学家纳森·霍尔顿表示,“人们通常解释穴居人的脸本是特意制造强大
咬力的,而宽大的鼻孔则是这一宽大面孔的一部分。”
为将这种理论应用到其他人,霍尔顿和他的大学同事罗伯特·弗朗西斯科斯测量了许多穴居人和远古与现代人类的面部尺寸,发现鼻子宽度、犬齿之间的距离以及其它特征有相应的变化,研究人员断定,无论是否有一张大嘴,他们都有一个大鼻子。事实上,他们发现鼻子和嘴的关联很小,大嘴不足以解释穴居人的大鼻子。然而,面部投影角度的
测量结果表明这一项似乎更能和鼻子的宽度相匹配。霍尔顿说:“如果你想改变鼻子宽度,你就得改变面部投影角度。”
头骨
对现代人类的测量支持这一理论。霍尔顿表示,12岁孩子的嘴已经长到了成人嘴的大小,然而,其鼻子和面部投影角度还有增长,直到少年才长成熟。最近的研究表明穴居人和人类的成年速度一样。幸运的是,尼人的
内鼻孔较外鼻孔要狭窄,因此也能很好地适应刺骨的冬季。
脸型
尼安德特人的脸比现代人宽大。霍尔顿表示他们有宽大的脸是因为更早期的人类有宽大的脸,穴居人是从祖先那里遗传过来的。此研究成果发表在最新出版的《
人类进化杂志》上。
其他穴居人
除了尼安德特人以外,其他穴居人的骸骨证实,他们更接近于人类起源的直立人阶段。
使用工具
2008年6月26日,据美国生活
科学网报道,一项最新考古研究分析显示,在英国境内发现的穴居人工具表明他们学会使用带有类似刀刃的工具和锋利的矛狩猎,这些工具与同期存在的现代人类相比,算得上是“高科技工具”了。
23万年前,穴居人在
欧洲平原和欧洲部分地区出现,3-4万年前他们从地球上消失,也就是在现代人类出现后几千年内灭绝的。英国
伦敦大学考古学家马修·波普和他的同事在1900年发现一处考古遗址的石质工具进行了检测,该遗址位于英国苏塞克斯郡西部比德汀斯地区。他说,“在该考古遗址发现的远古石质工具
制造工艺上非常先进,比英国本土智人早期工具更古老久远。通过这项研究,我们猜测当时的欧洲北部很可能存在着一些末期穴居人狩猎群体。”波普强调称,这项研究给我们留下深刻的印象——支配当时穴居人数量的是生存地形和自然原材料,并未向我们呈现出当时的穴居人处于一种濒临灭绝的劣势。据了解,并不是直到上世纪80年代在比德汀斯地区挖掘出2300多件远古石质工具才揭示出穴居人使用高级工具的秘密。之前英国不列颠博物馆罗杰·雅各比发现穴居人使用的
燧石工具就非常先进,类似于欧洲北部3.5-4.2万年前的远古石质工具。
波普和同事们发现这些穴居人所
使用工具的末端带有长、直边刃,从而揭示这些工具具有高速撞击性,他们猜测这是用来当作
狩猎动物的矛锋。雅各比称,该遗址可能是穴居人的猎场守望处,他们在这里将兽群赶在一起进行狩猎游戏,同时使用他们的
工具箱对矛锋进行修复,接着对下一个猎物目标进行猎杀。
波普指出,有人对我们在比德汀斯遗址所挖掘工具的
有效性提出了疑问,我们的研究证实了这些远古石质工具是真实的,发现于当地
沙岩裂缝之中。同时,我们还发现埋藏于更深沙岩裂缝中的更古老、具有
代表性的穴居人工具。
这项研究由英国古迹局(English Heritage)资助完成,波普和同事们希望在该地区还能发现类似的穴居人遗址。
分布范围
生物通报道:在最新一期的《
自然》杂志上,来自德国
莱比锡人类进化学马克斯-普朗克协会遗传学家斯万特·巴博对穴居人骨骼化石。
进行DNA分析后指出,之前发现的穴居人的分布范围要比研究人员想象的更加广泛,他们向东延伸的更远。欧洲穴居人曾到达到过俄罗斯
西伯利亚地区,甚至可能进入了中国境内。这要比之前研究人员所预测的穴居人向东迁徙距离远了1200英里(2000公里)。
一直以来,研究人员认为穴居人在20万-3万年前广泛遍布于
地中海地区。然而考古学家才相信穴居人向东部方向最远迁徙延伸至现今
中亚地区的
乌兹别克斯坦境内。
巴博和同事们使用新型DNA技术分析穴居人骨骼碎片的
线粒体DNA(mtDNA),并与欧洲发现的穴居人骨骼线粒体DNA对比分析。
研究人员此前在
西伯利亚南部
阿尔泰山脉地区发现了一些
远古人类的骨骼碎片,与欧洲所发现的穴居人骨骼化石进行对比,证实这些西伯利亚发现的骨骼碎片属于穴居人的,而并非现代人类。此外,巴博和同事们现能够证实在乌兹别克斯坦Teshik-Tash洞穴内发现的远古儿童骨骼碎片具有穴居人特征。 对西伯利亚穴居人骨骼碎片的碳元素测位显示,他们生活于3万至3.8万年前,这接近于穴居人从地球上灭绝的时期,从中可能说明当时的欧洲穴居人冒险向东迁徙寻找理想的生存环境。伦敦国家历史博物馆古人类学家克里斯·斯特林格指出,在3.5 万-5万年前西伯利亚南部
阿尔泰山脉地区的气候
波动幅度比较大,其环境状况非常类似于现今非常寒冷的斯蒂皮
苔原地带。这说明当时穴居人到达了适合生存的环境,但当该
环境恶化变冷时,他们被迫撤离或者在该地区死亡。他还表示,当时欧洲穴居人向东迁徙抵达现今的西伯利亚地区,这个时候可能正值夏季,但到寒冷的冬季来临时穴居人才意识到这样的环境并不适合生存。
另一种可能性是穴居人在12.5万年前温暖的季节开始向东方向迁徙,那时
里海正在逐渐缩小。这可能促使穴居人扩展进入中亚和西伯利亚南部地区。
化石测序
2006年,美国能源部联合基因组研究所(Department of Energy Joint Genome Institute)和德国马克斯-普朗克协会进化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)对穴居人化石进行测序的新闻铺天盖地,《华盛顿邮报》、《
纽约时报》、BBC新闻、
CNN、
路透社、
美联社争相报道。
这两支研究小组的实验着实具有
轰动效应:他们对穴居人化石的一百万个
碱基对进行了测序,再次证实穴居人与现代
人类祖先早在45万年前即已分道扬镳,或者穴居人在进化过程中与现代人类祖先发生融合。测序结果刊登于本周Science、Nature。
突破性进展要归功于不断进步的
测序技术和刚刚兴起的paleometagenomics 技术。以前研究人员收集
遗传信息,首先要对化石中的DNA进行辛苦的提纯然后才能测序,以保证测序结果不含有细菌杂质DNA。研究人员利用 paleometagenomics技术,可以将未纯化样本的DNA信息直接输入计算机中,计算机会自动清除外界DNA信息。
Edward Rubin为联合
基因组研究所领导人,Svante Pääbo为进化人类学研究所所长。两年前Edward Rubin联系Svante Pääbo,希望利用paleometagenomics对穴居人DNA进行测序,于是Pääbo将一距今3.8万年的化石样本的一部分送给Rubin,两支小组开始用不同的方法同时对此样本进行
DNA测序。
Rubin实验室博士后James Noonan首先构建了一个穴居人DNA库:将穴居人
DNA整合入细菌基因组中,产生足够实验检测的穴居人DNA。之后研究小组采用了一种崭新的平行技术 ——paleometagenomics。Paleometagenomics所使用的
光脉冲(light pulses),一次能够读出序列上的几千个碱基对。利用计算机软件将这些序列片段与DNA库中的序列片段进行比对,依据穴居人与现代人类序列的
相似性,找出穴居人的序列信息。Pääbo及其同事Ed Green也采用了Paleometagenomics技术,并用计算机软件筛选穴居人DNA,所不同的是没有使用细菌库(bacterial libraries),他们将穴居人DNA片段包被在微珠表面进行扩增,获得足够测序的DNA片段。
结果与预期一致,穴居人基因组和现代
人类基因组的99.5%都是相同的。 Rubin小组推测穴居人与现代人类的最近共同祖先生活在距今70万年以前,而Green通过对一百万碱基对分析,认为是生活在大约46.5-56.9万年前。关于“是否杂交”,Rubin等没有找到答案,但Pääbo小组找到了答案:“我们的数据可以做出解释,基因是从现代人类流向穴居人,”这似乎可以理解为现代人类的父亲是现代人的真正祖先——智人,而母亲是穴居人。
穴居人的基因组来自于自身,然而Pääbo以及其他一些研究人员非要证实他们的测序结果是真实的,已经排除了DNA老化、测序错误或者操作过程中污染现代人DNA等原因。
阿德莱德分子进化学家Alan Cooper说:“这是一个极好的素材,为鉴定人类特有的遗传变化开辟了一条新的道路。”
神秘灭绝
并非气候因素
大约13000年前,
北美洲的早期人类(现代智人)数量大幅减少,当时正在欧洲和亚洲形成的早期
人类文明的发展停顿,
猛犸和
乳齿象等大型动物从地球上永远消失,地球从此进入长达1000年的冰冻期……科学界以前一直将上述
大灭绝原因归结于气候剧变。
证据显示,一颗彗星于1.3万年前在地球上空爆炸,爆炸产生的火球导致
北半球多数地区陷入火海,使得北半球
石器时代的早期文化几乎完全被摧毁。
科学家推断,这颗
彗星是在撞上地球前在地球上空爆炸的。彗星直径为2至3公里,恰好在与地球碰撞之前出现分裂,继而发生一系列爆炸,每一次爆炸的威力均相当于一枚
原子弹。
爆炸造成的一系列严重后果包括:石器时代文化遭到毁坏;引发持续1000年的冰冻时期,严重扰乱了当时正在欧洲和亚洲形成的早期人类文明的发展;猛犸、乳齿象、
剑齿虎、巨熊等大型陆地动物灭绝,美洲
石器时代猎人--穴居人也没能幸存。
科学家提到彗星爆炸的证据,是他们已经在欧洲、
加拿大和美国的26处地方,发现了一层
钻石粉尘层,这是含碳彗星坠向地球后形成的遗迹。
然而,早在智人的足迹到达北美洲之前,穴居人已经彻底从地球上消失了超过1万年的时间。因此,气候剧变并非是穴居人灭绝的真实原因。
研究推测
对于人类的进化及存在是一个具有神秘色彩的话题,在几十万年前
欧洲大陆的统治者并非现代人类,而是穴居人,他们在这片大陆上生存了30万年最终消失。科学家最新研究发现了穴居人灭绝的真实原因,向人们展现了当年所发生的一切。
通常人们认为现代人类比穴居人具有更智慧的大脑以及更先进的狩猎技术,从而在
生存性上比穴居人更占优势。但是近期英国
剑桥大学研究员发现穴居人灭绝的真实原因——现代人类从数量上战胜了穴居人。
现代人类最早进化于非洲,抵达欧洲时数量已是穴居人的10倍,并逐渐占据了穴居人的栖息地。
人口数量上的
戏剧性变化意味着穴居人无法在零摄氏度以下的冬季生存下来。而现代人类不仅数量占
绝对优势,并且拥有复杂的
交流方式,彼此间依赖着互相帮助,并能在物资紧张时期进行简单的贸易交换。
剑桥大学考古系人类进化和
史前学名誉教授保罗-
梅拉斯(Paul Mellars)说:“大约4万年前,面对这样的竞争,穴居人最初开始撤退到欧洲大陆偏远区域,并最终在偏远地区存活几千年后彻底灭绝。”
梅拉斯带领的研究小组研究法国西南部佩里戈尔地区的废墟发现这里是曾是欧洲大陆穴居人和现代人类生存密度最大的区域,他们发现清晰的证据表明,现代人类进入该区域的数量是穴居人的十倍,从使用的石质工具和动物骨骼来分析现代人类占据的时间更久一些。
研究人员将这项最新研究发表在《科学》杂志上,首次指出最早期现代人类数量远超过穴居人,并揭开长期令人费解的穴居人灭绝之谜。
是否现代人类拥有更高智慧的大脑,以及比穴居人智力更高仍倍受争议,但是专家指出现代人类的复杂洞穴壁画以及使用长矛狩猎已证实了他们的创新性。
梅拉斯教授强调称,无论如何,现代人类拥有更先进的狩猎技术,使他们的数量能超越穴居人,并成功地占据了穴居人的地盘。
据悉,穴居人和现代人类拥有非洲共同祖先,大约40万年前,早期穴居人离开了非洲,抵达欧洲和亚洲,然而我们的早期祖先却仍逗留在非洲,并进化形成现代人类。大约10万年前,现代人类也离开了非洲,向欧洲大陆进行迁徙。
问题
以上推测都建立在该设想成立的基础上,即认为“现代人类与穴居人在欧洲大陆共同生存了2万年,最后穴居人灭绝消失”。2010年,一项基因研究报告显示当时出现少量杂交人群,
印欧人种和蒙古人种大约有1-4%的穴居人DNA基因。这一研究报告更增加了现代人类与穴居人当中的尼安德特人曾共同生活的假想依据。
然而最新的研究证明,早在现代人进入欧洲大陆之前,尼安德特人的数量就已经大幅减少。出土的一具距今34000年的化石表明,该遗骸的主人身上有6%-9%的基因来自于尼安德特人。显然,来自于尼安德特人的基因已经被大量融合于现代智人的基因中,在34000年前的这一地区,已经不存在和智人共同生活的尼安德特人了。
此外,做为
冰河时期的完美适应者,对于冰河气候、尼安德特人无论是在基因方面、还是在社会适应力方面、都比来自于非洲的智人更具优势。尽管智人在数量上可能占据不小的优势、但其时智人社会尚未形成较大的部落联合,消灭或者融合掉尼安德特人的猜想并不那么能站住脚。
猜想
对于几万年前的远古人类来说,无论智人还是尼安德特人,他们的数量相对于广袤的冰河荒原,都是相当稀少的。尽管他们都追逐大型
食草动物的兽群游猎,但也有相对固定的居住群落和一定的社会关系。并且尼人和智人一样能够适应植物性食物、并不是只能吃肉。因此,可能智人与尼人的碰面机会相当稀少、甚至从来没有发生过。
能够证实的是在距今7万年前,现代人和尼安德特人曾经共同生活于西亚地区。这可能是他们唯一的碰面。距推测尼安德特人因为寻找温暖的住所而迁徙到西亚,与智人融合,他们的后代又向东方寻找其他适合生存的土地,这一支人类就是今天蒙古人种的祖先。另一支混血人类退回欧洲大陆,在5万年前与来到欧洲大陆的现代人再次融合,这也能够解释为何蒙古人种身上的尼安德特人基因比印欧人种更多。
没有与现代人类融合的尼安德特人,在5万年前左右迁徙到
伊比利亚半岛生活,猎食
海豚、捕鱼为生。他们最终的消失是否与现代人有关,已经是永远没有答案的谜。他们可能留下过混血的后代,也可能永远没有碰面过。克罗马农人(现代欧洲人)在伊比利亚半岛的化石和遗迹出土于10000-20000年前的土层,而尼安德特人在此之前已经鸟无音讯。
遗传差异
研究人员比较了穴居人,现代人,
黑猩猩和
大猩猩的
DNA特定区域。 德国进化人类学Max Planck研究所的遗传学和
进化生物学遗传变异英国伦敦自然博物馆人类起源研究的主任Chris Stringer教授说这三次DNA检测使科学家观察到穴居人的遗传结构。