脑部增大是人类演化的必然方向吗,“小脑子”纳勒迪人表示不同意

图说:在纳勒迪人头骨化石的内部表面,我们可以找到他们的大脑留下的痕迹。尽管他们的大脑只有人脑的三分之一大,但仍然具有令人惊讶的人类特征。

最近几年被发现的古人类纳勒迪人(Homo naledi)可能有一个尺寸比较小的大脑,但正是这一点给学界带来了冲击。美国哥伦比亚大学教授拉尔夫·霍洛威(Ralph Holloway)和包括南非约翰内斯堡的威特沃特斯兰德大学的研究人员在内的合作者们,在《美国国家科学院院刊》上发表了一项新的研究。这项研究的内容是纳勒迪人的大脑沟回留在其头骨化石上的印记,或者说建立了纳勒迪人的颅腔模型。参与研究的科学家们惊奇地发现,纳勒迪人小小的大脑拥有鲜明的属于人类的特征。

长期以来,人们曾经认为,大脑不断变得更大、更复杂是人类演化的必由之路;但现在,对纳勒迪人大脑结构的研究,进一步动摇了这种观念。

2013年,威特沃特斯兰德大学的李·博格(Lee Berger)教授和他的团队,在被誉为“人类摇篮”的“明日之星”洞穴地带,发现了纳勒迪人的化石。这是古人类研究领域最大的发现之一,也被认为是21世纪最为重要的古人类学发现之一。

2017,地质学家证明这一物种生存于距今23.6万年至33.5万年前的非洲南部,这可能与现代人类首次出现在非洲的时间重叠。这项研究结果给科学家带来了新的谜团,因为科学家们曾经一直认为,在这个距离今天不太久远的时间点上,非洲只有智人(现代人)这一种人类。那么,纳勒迪人是如何与大脑尺寸是其3倍的智人共存的?新的研究表明,相比于大脑的尺寸,大脑的形状和结构是纳勒迪人得以拥有智慧生物行为的更具决定性的因素。

研究者们通过至少来自5个成年个体的化石材料,包括一个不寻常的颅骨碎片以及一些头盖骨残片,拼出了纳勒迪人的大脑的形状,其中一件化石材料清晰地反映了大脑左额叶的沟回。“这是我穷尽一生在等待的研究材料。”研究论文的第一作者霍洛威说。

纳勒迪人额叶的解剖结构与人类相似,与猿非常不同。纳勒迪人并不孤单。我们人类的其他成员,从直立人(Homo erectus)到能人(Homo habilis),再到拥有小小脑子、昵称为“现实版霍比特人”的弗洛里斯人(Homo floresiensis),都有着和现代人类近似的额叶特征。但是人类的早期“亲戚”,比如南方古猿非洲种(Australopithecus africanus),额叶的形状则更类似于猿。因此可以说,这项大脑结构的变化,是从猿到人的关键。霍洛威的合作者肖恩·赫斯特(Shawn Hurst)说,现在猜测纳勒迪人是否具有用语言交流的能力还为时过早,但如今人类的语言能力有赖于这个大脑区域。

相比于南方古猿等更为原始的人类“亲戚”,纳勒迪人的大脑后部也显示出了更接近于现代人类的特征。人脑通常是不对称的,左半球相对于右半球会有所前移。研究团队在一个最完整的纳勒迪人颅骨残片中发现了这种不对称现象。他们还发现,在大脑皮层的后部,视觉区相对较小,或者说占比要低于黑猩猩的视觉区在它们的大脑皮层中的占比。这是另一种更接近于人类的脑部特征。

纳勒迪人的尺寸比较小的大脑,对人类大脑的演化提出了新的问题。体积比较大的大脑对人类祖先来说是昂贵的,一些物种可能用更丰富的饮食、狩猎和采集并重以及更长的童年来支付大脑发育所需的营养。但这些情况似乎并没有发生在纳勒迪人身上。纳勒迪人已经拥有很适合制作工具的手、(代表着直立行走的)更长的腿,和今天的人类相差不大的脚;他们的牙齿也表明他们食用高质量的食物。

拥有结构类似人脑的大脑,可能意味着纳勒迪人会与人类拥有一些相近的行为,尽管他们的大脑要小得多。纳勒迪人的发现者李·博格也是论文的共同作者,他认为,纳勒迪人小而复杂的大脑,将对非洲古人类学的研究产生重大影响。人们曾经认为,复杂的石器一定是由现代人类制造的;纳勒迪人在非洲南部被发现,而在他们生活的时代和地点,中石器时代的“工业”出现了。也许我们认为的人类演化的脉络,从一开始就是错的。

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编译:苗若玖 审稿:Peter Wang 责编:南熙