摘要:在弗洛勒斯人被发现之前,科学家们一直认为人类谱系的进化是由越来越大的大脑决定的。通过一个被称为“脑化”的过程,人类的大脑进化得比根据相应的体型预期的要大得多。
关于牙齿和大脑尺寸的新研究表明,弗洛勒斯岛的霍比特人通过减缓童年时期的生长速度而进化出体型较小的特征。
在弗洛勒斯人被发现之前,科学家们一直认为人类谱系的进化是由越来越大的大脑决定的。通过一个被称为“脑化”的过程,人类的大脑进化得比根据相应的体型预期的要大得多。
人类学家认为,相对较大的大脑使我们和我们的亲属能够执行更复杂的任务,例如使用火、锻造和使用工具、制作艺术品和驯养动物。
但当考古学家在 2004 年通过科学出版物宣布发现我们的化石表亲弗洛勒斯人时,这些理论不得不被抛到九霄云外。弗洛勒斯人生活在约 70 万至 6 万年前的印度尼西亚雨林中,与我们人类同时代。
弗洛勒斯人绰号“霍比特人”,身材矮小,身高仅略高于3英尺(1米),大脑大小与黑猩猩相当。这一发现颠覆了过去几百万年来大脑体积不断增大的假设,并引发了人们对人属中近代人类近亲与我们更古老的祖先之间区别的困惑。
我们对头骨和牙齿的新研究为霍比特人如何进化成体型较小的人提供了新颖的理论。
我们是 西华盛顿大学的人类学教授。在参加了2023年一个研究化石记录中的青少年的生物人类学家研讨会后,我们开始研究人类进化过程中大脑尺寸的变化。
我们之前关于臼齿比例的研究,证明了灵长类动物的胎儿生长速度与臼齿比例密切相关,从而为妊娠演化提供了新的见解。现在,我们想看看能否揭示我们化石近亲的牙齿比例与大脑大小之间的关系。
对于包括弗洛勒斯人在内的许多化石物种,古生物学家掌握的骨骼材料有限,有时甚至只有几颗牙齿。如果牙齿比例能够提供有关化石脑部大小的信息,那么这将为评估过去脑部发育的变化开辟无限可能。
利用牙齿重建大脑尺寸
我们整理了人类家谱中15个化石物种的牙齿和大脑尺寸数据,这些物种的进化史跨越了约500万年。颇具矛盾的是,在人类进化过程中,大多数物种的第三磨牙(也称为智齿)的尺寸随着大脑尺寸的增大而相应减小。
总体而言,拥有相对较大智齿的人类近亲更为古老,且脑容量较小。而更近的类群,例如尼安德特人,其第三臼齿相对于其他牙齿而言相对较小,但脑容量较大。
这种关系使得研究人员能够从残缺的化石(可能仅存几颗牙齿)中了解一些关于大脑大小的信息。由于牙齿主要由无机物构成,它们在化石记录中留存的频率远高于身体的其他部分,构成了目前发现的古生物材料的绝大部分。仅凭几颗牙齿就能了解更多关于大脑大小的信息,这确实是一个有用的工具。
科学家现在认识到,大脑和牙齿的形成在妊娠期间密不可分。对于大多数物种来说,更大的大脑与更小的智齿相关。
人属中唯一的例外是弗洛勒斯人(Homo floresiensis),也就是霍比特人。霍比特人的智齿相对于其他臼齿来说较小——这是人属成员的典型特征。但他们的大脑也很小,这相当不寻常。
大脑尺寸减小主要有两种方式:出生前妊娠期间生长减缓,或出生后儿童期生长减缓。由于牙齿在妊娠早期发育,怀孕期间生长减缓往往会影响牙齿的形状和大小,甚至会影响牙齿是否发育。由于身体不同部位发育的时间不同,儿童期生长减缓会以其他方式影响骨骼的形状和大小。
我们的新研究提供了证据,表明弗洛勒斯人的体型可能由于童年时期生长速度减缓而比体型更大的人类祖先更小。霍比特人较小的智齿表明,至少在子宫内,他们就有望拥有比例更大的大脑,而这正是人类及其近亲的标志。任何减缓大脑发育的因素很可能发生在出生后。
事实上,一些身材矮小的现代人类群体正是通过同样的机制来适应当地的生态条件。
岛屿变小
弗洛勒斯人较小的体型很可能是为了适应弗洛勒斯岛独特的岛屿环境。
为了适应在孤岛上的生活,体型逐渐缩小,这被称为“岛屿矮化症”。过去6000万年里,其他哺乳动物在岛屿上体型变小的例子不胜枚举。但最典型的例子之一是侏儒象(Stegodon sondaarii) ,它生活在弗洛勒斯岛,并被弗洛勒斯人猎杀作为食物。
弗洛勒斯人和另一种身材矮小的东南亚岛屿古人类吕宋人,很可能都进化出了非常矮小的身材,这是由于食物供应有限和缺乏大型捕食者的生态影响,而这往往是岛屿栖息地的特征。
由于脑容量与体型紧密相关,体型的进化必然会影响脑容量的进化。在现代人类中,体型较大的人脑容量较大,体型较小的人脑容量较小。
但脑容量较小的人肯定不比脑容量较大的人智力低下。体型差异决定了脑容量,而非认知能力的衡量标准。岛上的霍比特人会制作工具,猎捕体型比他们大的侏儒象,并且很可能会制造和使用火。
我们的研究支持霍比特人体型较小源于儿童时期生长发育迟缓的观点。但这一过程可能对大脑功能或认知能力影响不大。我们推测,霍比特人体型虽小,但能力超群。
包括我们这项研究在内的新研究,不断强调了解妊娠和儿童生长发育如何进化的重要性。如果我们想知道人类与进化祖先的区别,以及我们是如何进化的,就必须了解生命最初阶段是如何变化的,以及变化的原因。
我们的研究也促使人们重新审视大脑尺寸增长作为人类进化主导力量这一无休止的关注点。人属的其他物种虽然脑容量较小,但可能与我们并无太大差异。
来源:大话历史