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人类的直立行走,其实是极其冒险的进化选择

日期: 来源:中信出版收集编辑:中信出版

对于刚刚迈进的2023年,有什么是你觉得最重要的?

看了一圈网上的各种新年致辞,阿信觉得,总结起来其实就一句话:放开了步子往前,莫回头。

“迈进”“步子”“走”……既然气氛都渲染到了这里,那咱们今天就不灌鸡汤打鸡血了,来点没啥大用但非常切题、有趣的新书——《人类的第一步:直立行走如何塑造人类?》

在新一年的开头说我们的“第一步”,具有文化和演化生物学上的双重意义。

弄清楚人类究竟是何时开始直立行走的,有助于回答一个关乎人类和世界的重要问题:究竟是什么塑造了今天迥然于万物的我们?

从南非的洞穴,乌干达、肯尼亚的不毛之地再到坦桑尼亚莱托里的古老火山灰层,美国达特茅斯学院人类学系主任、古人类学家杰里米·德席尔瓦一直都在寻找数百万年前直立行走的人类祖先留下的足迹。

作者:杰里米·德席尔瓦

他将人类行走的答案,写进了这本《人类的第一步:直立行走如何塑造人类?》中。

通过“直立行走如何使我们成为人类”的古人类学故事,我们或许还可以得到这样一条人类演化之路上永恒不变的真理:永远没有太晚的开始,只要你听从内心的召唤,勇敢迈出第一步,前方就有无限新奇、美妙的风景。

人类竟然是唯一全时直立行走的哺乳动物?

聚焦整个动物界,我们会发现,人类竟然是唯一全时直立行走的哺乳动物!

哪怕是其他灵长类动物,都仅是偶尔用双足辅助行走。

由于我们没有找到全时直立行走的哺乳动物,因此也就无法弄清楚直立行走对于它们生存的意义。

要想甄别并剔除关于人类直立行走的不合理假设的难度也就极大。除非,溯源到恐龙时期。

化石记录表明,我们的祖先早在进化出其他独特的人类特征(包括体积硕大的脑和语言)之前,就已经开始用两条腿走路了。

发现于肯尼亚的,距今约600万年的图根原人的股骨化石形状表明,他是双足行走的。

这比有史以来已知最早的人科动物——乍得沙赫人只晚了100万年。

根据股骨头化石复原的图根原人骨架结构。

如果说这样的“只言片骨”还没有让你有直观感受的话,那时间稍微近一点的,埃塞俄比亚距今580万年前的“地猿始祖种 ”更为丰富的化石证据,则能让你对他们究竟是如何直立的有更直接的认识。

根据化石,考古学家复原出的地猿始祖种“Ardi”就是这个站得端端正正的样子:

“直立行走”的故事到这里还远未结束。“进化辐射”还衍生出更多的原人种属,比如说数量极为庞大的南方古猿家族

迄今为止发现最早的是420万年前的“南方古猿湖畔种”,这个大家族现在已经积聚了300多名成员的化石,它们大都生活在385万年到295万年前这个时间段。

其中的一位明星,便是在1970年代发掘出土的一具相当“完整”并且无可置疑地证明人科动物能够直立行走的女性骨架——“人类的祖母”Lucy

Lucy的化石保留了约40%的完整骨架。

直立行走,人类演化的初始推动力?

早在古希腊,柏拉图就将人类定义为“无羽毛的两足直立动物”,认为直立行走是人类的一个重要特征

达尔文于《物种起源》之后,在1871年出版的《人类的由来》一书中也提出,人类三种属性:使用工具、直立行走和犬齿小,是相互关联的。

他认为,用两条腿走路可以腾出手来使用工具;有了工具后,就不再需要巨大的犬齿来与对手竞争。他还认为,这一系列的变化最终导致大脑变大了。

直立行走之所以重要,是因为它标志着手和脚功用开始分离。只有学会了“直立行走”,人科动物的手才能被解放出来。

从这个起点往后,通过数百万年的训练来进行更加精细灵敏的操作,人科动物才能逐渐叩开技术的大门:比方说作为“未来高科技”的石器制作。

直立行走并不仅仅只与脚有关,同时也意味着人科动物通过不断地对手掌和手指的肌肉做修正,使得神经网络得以不断增长,进而促进整个身体的进化向着越来越着重于神经的方向发展

俗话说心灵手巧,在直立行走之后,通过双手的心智训练,人科动物才能走上大脑狂飙式的进化之路。

所以从根子上说,学会“直立行走”才是人类演化之路上的初始推动力

那么问题来了,又是什么迫使人类不得不学习两脚走路的呢?

法国博物学家让–巴蒂斯特·拉马克在他的《动物哲学》一书中提出,仅仅可能是祖先们“对一览无余的视野的渴求”。就像这样:

还有一些人认为黑猩猩和熊直立起来是为了警告其他动物远离它们的领地,或者只是为了嗅嗅空气,以探测周围环境。

也许我们的古人类祖先站起来是为了让自己看起来高大威猛。这个姿势有助于他们生存下来,繁衍出更多后代。还有很多有趣和匪夷所思的假设:

古人类性吸引:女性会被站着展示生殖器的男性所吸引。

洛奇·巴尔博亚“互殴说”:我们的祖先需要腾出手来互殴。

绊倒说:四足行走逐渐退出历史舞台,是因为前肢和后肢可能搅到一起,导致摔倒。当然,这对其他四足动物来说似乎不是问题。

抱孩子说:为了吃死去的动物,早期古人类跟随大型非洲兽群迁徙,需要腾出手抱孩子。

性交易说:男性需要腾出手来把肉递给女性,进行性交易。

模仿鸵鸟说:古人类模仿鸵鸟两足行走,以偷偷接近它们的巢穴并盗取鸵鸟蛋。

……

不过目前比较靠谱的说法认为是,大约2500万年前,地球整体的气温再次进入一个下行期,气候变冷的同时,降水也少了,雨林慢慢地退化成了稀树草原

多因素叠加在一起,使得非洲大陆中一些好不容易从地面“高升”到树丛的猴子面临着更加严重的生存危机:它们不得不开始选择在树上和树下交替生活

就像现在这只马达加斯加狐猴一样:

久而久之,随着树越来越少,我们的祖先就慢慢习惯于双脚直立行走了。

但现在的问题是,以上这些还都只是假设,要理解我们祖先最早开始直立行走的过程,我们必须摒弃不可验证的故事,从事真正的科学研究,才能进一步提升可能发生过的事情与实际发生过的事情的契合度。

这一切都建立在丰富的化石证据之上。

可现实却是:

700万年来的古人类种属,但这些只是“断点式”的线索和大致的脉络,诸多具体关系和种属定名仍在争论之中。图:《第五次开始》

直立行走不仅是天赋,人类也付出了极为昂贵的代价

“直立行走”其实是个极其冒险的进化选择。

人类(左)和猿(右)的脊椎形状和“接入”头骨的位置

直立行走不仅仅是直立,更需要脊柱下段、骨盆和肌肉、股骨和胫骨、脚骨、膝盖,甚至头骨(脊髓通过的枕骨大孔必须在头骨正下方,而不能像黑猩猩一样在后部)都发生相应的改变。

猩猩枕骨大孔位置(左),现代人类枕骨大孔位置(中),而乍得沙赫人的枕骨大孔位置介于两者之间(右)。

虽然黑猩猩也能两脚行走,但是它却摇摇晃晃像个醉汉,因为它们无法伸直腿脚,这意味着它们需要利用肌肉,而不是膝盖,才能直立。

并且由于它们枕骨大孔的位置,它们必需捧首才能直视。

但对于人类而言,直立行走也有不利的地方,尤其是女性。

随着我们的祖先越来越依赖于两足行走,她们的骨盆形状发生了变化。由宽大的长骨盆变成粗壮结实的短骨盆,变化幅度超过了我们身体的其他所有骨骼。

我们两足行走的祖先的骶髂关节和髋关节之间距离缩短了,因此重心更低,这提高了直立行走的稳定性和效率。

南方古猿阿尔法种和后来的直立人(Homo erectus)在肚腩容量上的区别还是很大的。

但是背部和臀部之间的距离缩短,同时也导致了产道尺寸缩减。这一结果导致婴儿在分娩时必须把头转向一边,同时开始转动身体。

自古至今,人类分娩就是一个社群活动,很少有人能独立生产。这也从另外一个角度帮助我们回答,为什么很多四脚动物站着生产完就可以立即行动,而人类女性生产却常常面临分娩困境。

除此之外,直立行走也带给了现代人类脆弱的腰椎、膝盖和脚踝。

现代人类的脊柱是由24块椎骨和椎间盘相互堆叠形成的。

糟糕的是,它们堆得不直,有三个弯曲的地方:腰部向内弯曲,中间向外弯曲,肩膀上方与头相接的颈椎向内弯曲。

我们的脊椎必须承受整个上半身的重量,因此可能会在毫无征兆的情况下折断。

即使你的背部和颈椎没有问题,你也可能会感到膝盖不舒服。我们把几乎所有的体重都直接放在两个膝盖上,走路时来自地面的力量传到腿上,就像有锤子在敲打一样。

每走一步,膝盖就要承受相当于我们体重2倍的力量。奔跑时,这个力甚至超过我们体重的7倍。其中一些力量被我们通过肌肉收缩的方式吸收,另外一些力量则是通过骨骼之间的软骨消解的。

随着时间推移,这些软骨就有可能受损。

杰里米•德席尔瓦用丰富的素材帮助我们对两足行走进化过程的理解,以及人类用两条腿行走的诸多下游效应。

因为人类独特的行走模式,还诞生了一门新的学科,比如步态识别。

直立行走定义了人类,还将继续塑造我们。


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