人類是如何演化的?來自哪里？這個(gè)長期困擾我們的本質(zhì)問題一直是科學(xué)界研究的熱點(diǎn)課題。
在位于黃土高原的古都西安，坐落著一所以研究地球環(huán)境而聞名于世界地球科學(xué)界的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)——中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所。該研究所科研主樓的地下層有一座“寶庫”——巖芯庫，它保存著來自全國各地的巖芯和地質(zhì)樣品。這些珍貴的材料是了解地球環(huán)境演變歷史的“密鑰”。
第四紀(jì)（過去260萬年以來）是地質(zhì)歷史時(shí)期最年輕的時(shí)代，這一地質(zhì)歷史時(shí)期與氣候變化、人類的出現(xiàn)和人類文化與社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)?！?span style="display:none">qrd流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM
20世紀(jì)90年代，全球冰期-間冰期變化是解釋第四紀(jì)全球環(huán)境和氣候變化的經(jīng)典理論。正是中國科學(xué)院院士、美國科學(xué)院院士安芷生研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)基于中國黃土和其他生物地質(zhì)記錄的研究，提出東亞環(huán)境變化的季風(fēng)控制論和過去亞洲季風(fēng)變遷的動(dòng)力學(xué)，突破了全球冰期-間冰期經(jīng)典理論，解析了亞洲環(huán)境變化機(jī)理，使得中國黃土古氣候研究一直處于世界領(lǐng)先地位。
“我們提出亞洲季風(fēng)是東亞的環(huán)境變化，尤其是中國中東部地區(qū)環(huán)境變化的直接原因。例如，夏季的降水增加和溫度升高致使植被覆蓋增加、土壤發(fā)育，而冬季風(fēng)的加強(qiáng)則帶來沙塵暴和粉塵堆積，形成黃土?！卑曹粕f?！?br>
2024年1月9日，《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）在線發(fā)表了由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與氣候變化研究團(tuán)隊(duì)研究員敖紅和安芷生院士聯(lián)合國內(nèi)外專家開展的季風(fēng)氣候與古人類從非洲向東亞遷徙存在的聯(lián)系研究。該研究通過綜合新的中國黃土季風(fēng)重建記錄、東亞古氣候模擬、亞洲古人類遺址記錄整合、古人類棲息環(huán)境模擬，發(fā)現(xiàn)地球軌道驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的末次間冰期亞洲季風(fēng)降雨增加和非洲東南部環(huán)境惡化對(duì)智人在約10萬年前從非洲走向東亞分別具有重要的“牽引”和“推動(dòng)”作用。
關(guān)于人類起源、演化與遷徙的爭論
在分子人類學(xué)出現(xiàn)以前，各國學(xué)者已經(jīng)對(duì)人類的演變、擴(kuò)散有了多維度的研究。在考古人類學(xué)上，同樣是達(dá)爾文在創(chuàng)立生物進(jìn)化論之后，先是當(dāng)時(shí)考古學(xué)比較發(fā)達(dá)的歐洲發(fā)現(xiàn)多個(gè)古人類遺址、化石，一度認(rèn)為歐洲是人類的發(fā)源地。后來印尼爪哇人和我國周口店北京猿人等的發(fā)現(xiàn)，使亞洲起源說風(fēng)靡一時(shí)。再后來隨著非洲發(fā)現(xiàn)越來越多、越來越早的遺址和化石開始愈加支持達(dá)爾文最初的猜想“人類的搖籃——非洲”。
隨著分子人類學(xué)的介入。對(duì)人類起源問題的爭論和研究又進(jìn)入一個(gè)更細(xì)微更深入更廣泛的范疇。簡單來說，分子人類學(xué)是利用DNA遺傳信息來分析人類的起源、演變問題的人類學(xué)學(xué)科。
1987年，美國夏威夷大學(xué)的瑞貝卡·坎恩破譯了來自世界各地的婦女的線粒體DNA，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代女性的線粒體DNA都來自一位婦女，她大約生活在15萬年-20萬年前的非洲。
進(jìn)入21世紀(jì)后，分子人類學(xué)家再次成功破譯了男性遺傳密碼的Y染色體。他們通過研究得出結(jié)論，現(xiàn)代男性都有一個(gè)共同的父親，他生活的年代也應(yīng)該在大約15萬年前的東部非洲。
曾經(jīng)的初中教科書也介紹，分布在中國的現(xiàn)代人是由生活在40萬年前的北京猿人進(jìn)化而來。這個(gè)說法的理論依據(jù)是人類的多地區(qū)起源說，認(rèn)為在歐、亞、非的現(xiàn)代人都是由當(dāng)?shù)氐脑橙诉M(jìn)化而來。
中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所宿兵研究員在查閱中國現(xiàn)有化石的年代以后，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不容忽視的斷層。這個(gè)斷層從大約10–4萬年前，沒有任何人類化石出土。經(jīng)推測，生活于東亞的直立人和早期智人(Homo Sapiens)在最近一次的冰川時(shí)期，由于惡劣的氣候而絕滅。取而代之的是從非洲不遠(yuǎn)萬里遷徙而來的現(xiàn)代人種。
我國科學(xué)家金力帶領(lǐng)學(xué)生做了覆蓋整個(gè)東亞、東南亞、西伯利亞的1萬多個(gè)樣本。他們的研究結(jié)果《東亞現(xiàn)代人的非洲起源：12000個(gè)Y染色體的故事》2001年在《科學(xué)》上發(fā)表后，再次印證了非洲起源說。
據(jù)文獻(xiàn)資料，2005年一項(xiàng)龐大的多國合作計(jì)劃啟動(dòng)——“基因地理計(jì)劃”，經(jīng)過科研人員的努力，不但再次證實(shí)全球人類都從非洲走出，還大致繪制出了人類的遷徙路線圖，盡管路線圖在細(xì)節(jié)上不可能做到準(zhǔn)確，但分析結(jié)果說明問題——人類確實(shí)是從非洲走出。
但仍有科學(xué)家支持“多地區(qū)起源說”。
此次成果的創(chuàng)新之處
中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所研究員敖紅領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的是中國黃土環(huán)境磁學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、古人類學(xué)交叉研究。
“這一多學(xué)科交叉研究揭示出氣候變化對(duì)約10萬年前智人(Homo Sapiens)從非洲遷徙到東亞具有重要促進(jìn)作用?！卑郊t介紹。
環(huán)境磁學(xué)是一門通過分析物質(zhì)磁性與環(huán)境變化關(guān)系，進(jìn)而揭示不同時(shí)空尺度環(huán)境作用的新興交叉學(xué)科。目前環(huán)境磁學(xué)研究涉及大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈中的磁性顆粒，在地球系統(tǒng)科學(xué)研究中具有重要作用。
“環(huán)境磁學(xué)在中國黃土古氣候與古環(huán)境演化研究中發(fā)揮了重要積極作用，為推動(dòng)中國黃土成為與深海沉積和極地冰芯并列的國際第四紀(jì)氣候變化研究三大支柱作出了重要貢獻(xiàn)。”敖紅進(jìn)一步闡述，這個(gè)也是地質(zhì)第四紀(jì)學(xué)界公認(rèn)的。
過去古人類學(xué)家等通過研究發(fā)現(xiàn)非洲是人類的發(fā)源地，古人類以非洲為中心逐漸遷徙到其它大陸。已有研究表明氣候變化在非洲古人類演化和擴(kuò)散過程中發(fā)揮了重要作用。敖紅進(jìn)一步說明，歐亞板塊是地球上最大的陸地板塊，其西部與非洲大陸直接相連，是古人類走出非洲的第一站。
“在人類居住最為密集的亞洲南部和東部，其氣候主要受到季風(fēng)環(huán)流（亞洲季風(fēng)）的影響。亞洲季風(fēng)是全球最大、最活躍的季風(fēng)系統(tǒng)。然而我們對(duì)過去亞洲季風(fēng)變化在古人類從非洲遷徙到東亞過程中扮演了怎樣的角色仍然不甚清楚?！卑郊t強(qiáng)調(diào)說。
敖紅等這一研究通過對(duì)黃土高原中部最厚的環(huán)縣黃土剖面進(jìn)行高分辨率野外樣品采集（圖1）和實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境磁學(xué)多指標(biāo)測試分析，構(gòu)建穿越過去28萬年來的高分辨率亞洲季風(fēng)演化記錄。結(jié)果表明過去28萬年來，亞洲夏季風(fēng)降雨具有10萬年、4萬年、2萬年的多周期變化特征（圖2）。通過綜合古氣候模擬結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為亞洲季風(fēng)降雨周期性的增加/減少是由太陽輻射、全球冰量、溫室氣體含量共同驅(qū)動(dòng)的。通過亞洲古人類遺址和古氣候數(shù)據(jù)的綜合對(duì)比，該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)智人（Homo sapiens）從非洲遷徙到東亞發(fā)生在距今12–7萬年前，對(duì)應(yīng)著亞洲季風(fēng)降雨增加和溫度升高的末次間冰期環(huán)境。
圖1 研究團(tuán)隊(duì)在環(huán)縣黃土剖面考察。
“與亞洲氣候變化相反，非洲東南部氣候在末次間冰期是顯著變干的。”敖紅指出，“進(jìn)一步綜合古人類棲息環(huán)境模擬結(jié)果（圖3），我們研究團(tuán)隊(duì)提出亞洲季風(fēng)加強(qiáng)和非洲東南部氣候惡化的共同作用導(dǎo)致了智人從非洲向東亞的遷移（圖4）?！?span style="display:none">qrd流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM
圖2 基于氣候代用指標(biāo)和模式重建的東亞氣候變化記錄。
研究團(tuán)隊(duì)的阮驕楊博士通過計(jì)算機(jī)模擬重現(xiàn)的古人類棲息環(huán)境表明：在智人從非洲遷徙到東亞的末次間冰期時(shí)，東亞古人類棲息環(huán)境向好發(fā)展，而非洲東部和南部古人類棲息環(huán)境則顯著變差（圖3）。
為此，該研究團(tuán)隊(duì)就提出亞洲季風(fēng)加強(qiáng)和非洲東南部氣候惡化的共同作用導(dǎo)致了智人從非洲向東亞的遷移（圖4）。
圖3 東亞智人化石年代與計(jì)算機(jī)模擬的古人類棲息環(huán)境。
圖 4 古人類從非洲干旱環(huán)境遷徙到相對(duì)適宜的東亞環(huán)境示意圖。圖片均來自受訪者論文
據(jù)了解，該研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)（XDB40000000）、第二次青藏高原科學(xué)考察與研究計(jì)劃（2019QZKK0707）、國家自然科學(xué)基金、陜西省青年拔尖人才計(jì)劃項(xiàng)目等資助。
文章相關(guān)信息：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2308994121
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