2014年6月20日 星期五

新發現的顱骨化石協助科學家了解尼安德塔人的演化過程

由在西班牙Sima de los Huesos位址(以下簡稱Sima)所發現的骨骸上的特徵得到的證據,支持尼安德塔(Neandertal)人的進化過程,是在不同的時間,分別演化出不同的特徵;而非一次演化出所有的特徵。這個發現讓科學家能夠更了解發生在更新世中期(Middle Pleistocene)的古人類演化。過去對於這段期間的古人類如何如何演化,一直存有爭議。


高高的眉骨,突出的上下顎,是尼安德塔人的特徵。
圖片來源:Science Daily

研究團隊包括馬德里的Complutense大學的古生物學教授Juan-Luis Arsuaga博士,以及伊格納西奧·馬丁內斯(Ignacio Martínez)博士(阿爾卡拉大學古生物學教授


約40至50萬年前,在更新世中期,古人類離開了生活在非洲和東亞的同伴,最終定居在歐亞大陸,在那裡他們演化出尼安德塔人一系。幾十萬年後,由非洲演化出來的現代人也在歐亞大陸安家落戶了。他們雖然能與尼安德塔人混血,但當時已出現生殖不相容(reproductive incompatibility)的跡象。正因為如此,現代人最終取代了尼安德塔人。


在一段這樣短時間,尼安德塔人與現代人之間的分歧的程度如此之大,令科學家感到驚訝。為什麼尼安德塔人如此迅速地從其他早期人類區隔開來?尼安德塔人到底經歷過怎樣的變化?

為了回答這些問題,科學家們需要40萬年前歐洲人(尼安德塔人一系的早期階段)的準確圖像,也就是歐洲的化石記錄。這非常有挑戰性,因為這些化石是非常分散的,包括了不同的時間、地點的化石。但是位於西班牙阿塔普爾卡(AtapuercaSima 的樣品卻是不同的。過去從來沒有在一個地點發現過這麼多滅絕的古人類化石(包括尼安德塔人)過。從1984年發現這裡以後,已經找到了至少來自28個人的將近7000個化石,其中17個人有顱骨,且大部分的顱骨都相當完整。

這17個頭骨屬於一個古人類的族群。其中有一些過去已被研究完了,但是有七個是新的,有六個比以往研究過的都更完整。有了這些完整的樣本在他們的手上,研究者可以對型態進行更完整更深入的研究。

他們的研究成果幫助解釋關於尼安德塔人演化的假說,特別是吸積模型假說(the accretion model hypothesis),這個假說認為,尼安德塔人在不同的時間演化出它們的特徵,而不是一次到位。


馬丁內斯幾十年來對於尼安德塔人到底是怎樣演化出來的有很多討論。 在這些討論中,有一個很重要問題就是:在尼安德塔化(neandertalization)的過程中,到底是​​所有的顱骨特徵從一開始就演化出來;或者相反的,在整個過程中的不同階段,顱骨的不同部位受到影響呢?


研究人員的頭骨樣本顯示,尼安德塔人的特徵只出現在面部和牙齒。至於其他部位,例如他們的腦殼,依然表現出與更原始的古人類相關的特徵。


Arsuaga說,基於形態學的特徵,在Sima發現的古人類應屬於尼安德塔人進化系的一部分,雖然不一定是典型尼安德塔人直接祖先。他們屬於早期的歐洲血統的一部分,其中也包括了尼安德塔人,但比後來發現的更新世品系更原始。


重要的是,研究人員觀察很多尼安德塔人的特徵,發現都跟咀嚼(mastication)相關。 這些改變與必須密集使用前牙有關,他們的門牙出很大的磨損,猶如被用作「第三隻手」,這是典型尼安德塔人的特徵”。


Arsuaga等人的研究成果顯示,面部特徵的改變是尼安德塔人演化的第一步。這符合吸積模型的預測。


Arsuaga說,Sima頭骨的分析讓他驚訝的,不同的個體之間的相似度很高。同一地質年代其他位址的化石與Sima發現的不同,這意味著在更新世中期,在不同族群之間的多樣性很高。


事實上,其他更新世時期的歐洲智人並沒有表現出在Sima看到這群尼安德塔人的特徵。因此,在歐洲更新世中期期間,同時存在著一個以上的進化譜系,而Sima的人們跟尼安德塔人的親緣較近。


Arsuaga和他的研究團隊對於他們在古人類演化上能有貢獻覺得很開心。他說:「光是能夠找到一顆這個時代的古人類牙齒就已經是大發現了,更何況可以有機會重建17個頭骨呢?就像找到寶藏一樣。」


參考文獻:


2014/6/19. Science Daily. Skulls with mix of Neandertal and primitive traits illuminate human evolution -- ScienceDaily

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