《自然》杂志封面

北京直立人距今77万年：生活环境寒冷3月12日出版的《自然》杂志封面上，赫然印着一个北京直立人的头盖骨。这个在大约90年前曾经轰动世界的“古人”再度受到了世界的瞩目，这是因为中国科学家通过测定，把北京直立人的生活年代向前推了20多万年。以前我们的教科书上都写着北京直立人“生活在大约50万年”前，现在科学家认为这些远古的英雄生活在77万年前，那时，他们生活的环境相当“酷”……1研究历程 测定年代费周折重新测定北京直立人遗址的是南京师范大学教授沈冠军、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员高星等人。他们采用了最新的方法———铝铍埋藏测年法。对于北京直立人遗址时代问题的研究有一个发展过程。当初，最早发现北京直立人遗址的瑞典人安特生和奥地利人师丹斯基认为北京直立人生活在距今530万年到180万年间“上新世”。上世纪20年代末，法国古生物学家德日进和中国学者杨钟健等，以动物群为主要依据，判明这个遗址属于距今180万年到1.15万年前的中更新世。“年代测定，对古人类研究起着至关重要的作用。”高星在接受媒体采访时说，“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。”但是，我国古人类遗址在测年上“先天不足”，在非洲古人类遗址中广泛用于测年的、能更精确见证遗址时间的火山灰，在我国的旧石器遗址中很难找到。那么，我们教科书上写的北京直立人“距今50万年”又是如何得到的呢？原来，那时是在上世纪80年前遗址发掘之初，由古生物学家根据同时发掘出的动物化石而推测出的结果。后来质谱铀系测年法曾被应用于周口店的年代测定，得出第1/2层约40万年、第5层约60万年。但是这一结论未被普遍接受。因为铀的衰变期不长，它测定60万年以上历史相当勉强，而铝铍埋藏测年法能够测量更久远的年代。沈冠军说：“这好比秤东西，普通秤无法用来测出汽车的重量，此次研究采用的铝铍埋藏测年法是一种能秤更大重量的‘秤’，它可以测定从距今三四十万年到四五百万年前地质事件的年代。”2测量工具 石英充当“万年尺”研究小组第一步是探测周口店不同地层的磁场，而土壤的磁场正是年代的标志。然后他们用最新的技术检验石英中铝、铍两种元素的衰变率，以得出北京直立人遗骨被泥土埋上的时间。那么，他们是如何用冷冰冰的“铝铍”来测定活生生的北京直立人的生活年代的呢？沈冠军说：“我们生活的地球始终受着宇宙射线的轰击，宇宙射线与地表矿物发生核反应，生成碳14、铍10、铝26等放射性物质，它们被叫作“宇生核素”。而这些矿物被埋到地下之后，不再受到宇宙射线轰击，不会再生成新的放射性物质，那些已生成的放射性物质会慢慢衰变。所以，通过测量和遗骨埋在一起的矿物中的宇生核素的衰变情况，就可以得出它们被埋藏的时间。沈冠军等人正是通过测定和北京直立人遗骨化石一同埋藏的石英中铝26、铍10等矿物中的“宇生核素”的衰变情况，得出北京直立人的生存年代。2003年，该方法被成功应用于南非一个古人类遗址的年代研究，其结果发表于《科学》杂志。“文章发表后，我们马上意识到，它有可能为我国古人类遗址的年代研究带来新的契机。”沈冠军说，“这种方法可以用来测定上百万年遗址的年代，所需材料为石英矿物，在我国古人类遗址中，也相对容易找到。”说起来容易做起来难，实际测定某一地点堆积物的埋藏年龄时，需采集数千克以至数十千克堆积物，用水和稀酸浸泡，除去砾石、碳酸盐胶结物、黏土等杂质，筛选出至少200克粒径为0.2mm-1.0mm的混合砂，再纯化石英砂，必要时用手工逐粒挑拣，以确保石英砂的纯度。3生活环境 “酷”冷天气求生存当期《自然》杂志的封面上的大字标题是“Peking Man Was Cool”，“Cool”在这里既是指流行语“酷”，同时也在说北京直立人生存的环境相当冷。高星曾说，二三十万年，在古人类学研究上不是什么惊人的时间差，而这对北京直立人来说，却有着非同一般的意义。美国爱达荷大学的古人类学家齐奥冲(Russell Ciochon)表示，这个时间将北京直立人生活的环境，移向了一个更寒冷的时代。这种气候适合于非洲式的稀树草原生长，而这正是直立人喜爱的环境，这可能是他们对全球进行“大侵袭”的原因之一，而北京直立人正是向全球侵袭的“直立人”的一支。虽然直立人比较中意稀树草原，但太过寒冷的北方还是不那么好住的。到目前为止，从全球古人类遗址的分布上看，绝大多数的遗址分布在温暖的地带，比如南非、东非、印尼的爪哇岛以及我国南方地区。周口店位于东亚大陆靠北的区域，北京直立人一直是古人类中的“耐寒一族”，为古人类对寒冷气候的适应能力提供一个难得的研究范本。此次测年的新结论进一步改写了北京直立人生存的气候条件。从年代上看，四五十万年前，正是被学界称为“间冰期”(两个冰期中的暖期)中最温暖的时段，而77万年前则处于一个相对比较寒冷的时段。气候环境的改写，使得古人类学者需要重新认识古人类对环境的适应能力。以用火为例，长期以来对周口店发现的用火的遗迹，中外学者一直有着不同的解释，中国学者普遍认为，是古人类有控制地主动用火。从上世纪80年代以来，国外一些学者提出可能是自然野火，甚至可能是动物粪便“变质”留下的痕迹。高星认为，此次测年结果对应的气候条件，将使更多学者重新考虑人为用火的可能，毕竟77万年前的气候条件，对北京猿人的耐寒能力，提出了更巨大的挑战。4文化特质 沧海桑田无惧色科学家们已经发掘出很多北京直立人的化石和他们制造的石器。有证据表明北京直立人一直生活到大约40万年以前。如果他们在77万年前就已经生活在这里，就要历经气候变化。齐奥冲说“如果北京直立人在这里生活了这么长时间，他们的行为传统肯定会在很多代之间传承，所以才能适应气候的变化”。这种“行为传统”和动物的本能不同，它包含有学习、变化、适应的成分。科学家们认为，周口店早期偏冷，可能还处于间冰期的初期，中、晚期较温暖。这里有过干旱的时期，出现过草原甚至沙漠，也曾出现过大面积水域。研究同时也表明，北京直立人已经有了很强的制造工具的能力。北京直立人用砾石当锤子,根据石料的不同,分别采用直接打击法、碰砧法和砸击法打制石片。其中，用砸击法产生的两极石核和两极石片，在全部石制品中占有很大比重，并构成北京直立人“文化”的重要特色之一；第二步加工多用石锤直接打击，以一面打制为主，并且绝大多数由破裂面向背面加工。而中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员黄万波认为，北京直立人遗址年代测定把其历史背景推到将近80万年前，这样就让它和同是生活在80万年前的陈家窝“蓝田猿人”、南京猿人处在同一历史背景下，这对中国古动物群的研究将有很大帮助。沈冠军表示，他们今年还将继续完善铝铍埋藏测年法，要把精度提高到4万年。经过中国科学家的测定，北京直立人生活的年代被推前了20多万年，这对人类起源和演化的研究有着重大意义。科学家们认为，北京直立人的真实生活年代对帮助了解人类“走出非洲”的路线有着很高的参考价值，这也让人再次关注一直在争论不休的“北京直立人是不是我们的祖先”这个问题。1“走到亚洲”或有多次在《自然》杂志刊发沈冠军、高星等人关于北京直立人活动年代重新确定的文章之外，还随刊发表了一篇美国学者的分析文章。文章中称，在2005年到2008年的一系列论文中，其他的中国科学家认为起源于200万年前的非洲的直立人在大约130万年前到达周口店西北方向的四个地区，以及中国南方的一个地区，而之前估计他们到达的时间是170万年前。新的北京直立人活动年代数据意味着直立人可能分别到了两个地方———在大约100万年前到达北中国，在大约160万到150万年前到达爪哇岛，而后者可能到5万年前才灭绝。齐奥冲表示，南中国茂密的森林可能阻挡了爪哇直立人走到北中国。齐奥冲和同事、地理学家贝蒂斯三世(Arthur Bettis III)一同推测，在非洲的或者刚刚走出非洲的直立人曾经分别两次走入亚洲。一次是沿亚洲的南海岸来到了当时还和大陆连接的爪哇岛；后来他们又从中亚来到内蒙古地区，然后来到周口店。齐奥冲等人的文章探讨的“人类迁徙”的问题一直是学术界热烈讨论的问题。虽然几乎所有的学者都同意现代人类最终的类人猿祖先生活在非洲，但对于他们何时走出非洲，走出非洲后的路线有着广泛的争论，现存“两次走出非洲”说，“三次走出非洲”说，“一部分人又走回非洲说”等等，错综复杂，对于一般读者来说很难理解。2“单源”“多源”争论不休齐奥冲等人把我们之前说的“北京直立人”归于“直立人”(Homo erectus)的一类。“直立”的拉丁文是“erectus”。“直立人”已经可以直立行走，能制造工具，但脑容量较少，头部还保留了较多的原始性质。而我们所属的人种叫“智人”(homo sapiens)。已经逝去的北京直立人和我们现代人有什么关系？这个问题正是“单起源说”和“多起源说”争论的焦点问题之一。两种假说都认为直立人起源于非洲直立人，然后大致在200万年前走出非洲，迁移到欧亚大陆。但单起源学说认为现代人类起源于20万-15万年前的非洲，然后在大约10万年前走出非洲，并完全淘汰了其他地区的直立人们。也就是说，“我们”不是北京直立人的后代，而是他们的“终结者”。而“多起源说”主张现代人是在4个地区出现并连续演化，而且在各个地区之间都有基因交流，也就是说，北京人和我们有“血缘关系”。那么，中国学者持什么样的观点呢？中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员刘武表示，我国进行基因研究的学者大多持“单起源说”，而搞考古的大多持“多起源说”。3基因研究支持“一源”1998年，中国医学科学院医学生物学研究所褚嘉祐教授等人的一篇论文《中国人群的遗传关系》，在《美国科学院学报》上发表，在中国科学家中首先提出现代亚洲人类可能起源于非洲。论文认为，现代亚洲人类，当然包括中国人在内。也就是说，亚洲地区不存在从一两百万年前的直立人到现代人类的连续进化过程，“北京人”不是中国人的直系祖先。文章中的观点在今天看来都具有爆炸性。现代人类起源于非洲，这在世界的其他地方近年来已经大致被学术界接受(当然还不时有一些不同的质疑之声)，但在中国，尤其是在古人类学领域，一种观点仍然持“多地区起源说”，也就是说，中国人是从东亚地区已经发现的那些古人类化石的后代，是独立起源的。2001年，金力等人的一篇论文《东亚现代人的非洲起源：12000个Y染色体的故事》在《科学》上发表，为现代中国人的“非洲起源说”又添了一枚重磅炸弹。具体说，褚嘉祐等的第一篇论文，是应用“微卫星”标记(STR)来研究基因的，而金力等人的那篇论文，是以父系遗传Y染色体标记来做研究的。金力说：“在做2001年的那篇论文时，我心想我是中国人，祖先是从非洲来的？我非要找出一个人，不是非洲人的后代……结果，我只能说，大概就是这样是对的。”4考古发现力挺“多源”从事多年考古研究的中国科学院古脊椎动物与古人类所研究员黄万波表示，他认为中国的古人类是一脉相承的，我们就是中国古人类的后代，其中包括北京直立人。中国本土的古人类自然演化成了现代人，并没有出现大批的古人类被现代人类淘汰的情况。黄万波在三峡研究古人类有二十多年，综合其他的研究成果，他认为东亚人类化石的体质特征一脉相承。北京直立人也有很多和现代的中国人类似的特征。比如说他们也和我们一样是扁鼻梁，而不像欧洲人那样的高鼻梁。不但如此，东亚古人类的“文化”也一脉相承，和世界其他地方都不一样。比如说，非洲的石器中“手斧”占据了很重要的作用，它已经有170万年的历史，一直用到5万年前。这些手斧大多用黑曜做成，这是因为非洲的火山活动很丰富。而中国的手斧不太多，大多是砍砸器，材料取自河滩上的石英砂岩。对于基因研究得出的“人类单一起源”的理论，黄万波认为，用基因研究的方法推断人类起源有局限性，分析结果不完全可靠。那么，如果东亚人种是独立演化的，会不会提高我们的民族自豪感？黄万波说，曾经有国外媒体说，我国科学家因为“民族主义”而持“多起源说“说，这其实是一种误解，他从来没有过这方面的考虑，只是从科学的角度来研究问题。5能否“通婚”尚未可知我们都知道，不同民族的现代人(智人)是可以“杂交”的，不然就不会有混血的基努·里维斯和Maggie Q出现。由此似乎可以推论出，黑种人、黄种人、白种人和他们之间的共同祖先之间也可以“杂交”。如果我们是北京直立人的后代，那么是否意味着我们就可以和北京直立人“杂交”呢？想想它们深陷的眼睛，一身的毛发……还真有点让人难以接受。黄万波说，在北京直立人的时代，直立人之间应当是可以“杂交”的，但是北京直立人已经灭绝了，很难说我们智人能不能和它们“杂交”。至于现代人可以“杂交”的现象，黄万波表示不同地域的直立人之间基因的相互渗透可能提供解释。中国人从哪里来，这个问题现在仍未得出统一的结论，今后还将争论下去。黄万波表示，北京直立人生存年代的重新测定现在还不能作为任何一派的支持证据，或许要证实中国人是本土古人类的后代，还需要发现更古老的化石才行。