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南方古猿的头部也与猿类相似,脑容量小,仅比黑猩猩略大,并保留了口鼻部较长和眉脊粗大的特点。像黑猩猩一样,南方古猿的腿相对较短,手臂相对较长,但他们的脚趾和手指既不像黑猩猩那么长而弯曲,也不像人类那样短而直。他们的手臂和肩膀很强壮,适合爬树。最后,如果能像珍·古道尔(Jane Coodall)那样对他们观察上几年,我们就会发现,南方古猿的生长和繁殖速度也与猿类相近:他们进入成年期需要大约12年时间,女性每5~6年生育一次。
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然而,南方古猿在其他方面不仅不同于猿类,而且与前文讨论的最早的人族也不完全相同。一个非常明显而重要的差异是,他们吃的东西不同。虽然个体之间差异非常大,但南方古猿总体上吃的水果可能要少得多,相反更加依赖块茎、种子、植物茎杆,以及其他坚硬有韧性的食物。这一推断的关键证据是他们的身体上存在许多适应大量咀嚼的适应性改变。
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与推测的祖先相比,如地猿,南方古猿的牙齿更大,下颌更宽,面部也更宽更长,颧骨前突非常明显,并有粗大的咀嚼肌。但这些特点在不同物种之间存在很大差异,在三种粗壮型南方古猿中特别突出:南方古猿鲍氏种、南方古猿粗壮种、南方古猿埃塞俄比亚种。大致来说,这些粗壮型的物种相当于人族中的牛。例如,最具特征性的粗壮型南方古猿——南方古猿鲍氏种,他们的臼齿是现代人的两倍大,颧骨又宽又高,向前突出,使他们的脸看上去像个汤盘,他们的咀嚼肌有牛排大小。玛丽和路易斯·利基夫妇(Mary and Louis Leakey)于1959年首次发现这个物种后,人们对他们的“重量级”下颌印象深刻,因此给他们发现的鲍氏种男子起了个绰号叫“胡桃夹男子”。就其他解剖特征而言,粗壮型南方古猿的这些物种与他们那些纤细的表亲看起来差别不大。
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表2-1 各类早期人种
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南方古猿还有一个独特且存在变异的特征值得我们思考,那就是他们的行走方式。与阿尔迪和其他最早的人族一样,他们是两足行走的,但某些类型的南方古猿由于拥有许多与我们相同的特征,比如宽阔的髋部、坚硬且部分呈弓形的脚部、与其他脚趾长度接近一致的短粗的大脚趾,所以走起路来大步流星,更接近现代人类一些。南方古猿两足行走的确凿证据来自“拉多里脚印”,这串脚印是由几个南方古猿约在360万年前留下的,包括男人、女人和孩子,当时他们正在穿过坦桑尼亚北部一片潮湿的火山灰平原。这些脚印以及他们的骨骼中保存的一些其他线索显示,如南方古猿阿法种这样的南方古猿物种已经惯于高效地直立行走了。然而,其他南方古猿物种,如南方古猿源泉种,可能更适合爬树,行走时更多依靠脚的外沿,步伐也较小。
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南方古猿到底是怎么进化而来的?为什么会有这么多不同的物种,它们之间有什么不同?最重要的是,这些物种在人类身体的进化过程中起了什么作用?这些问题的答案往往与非洲气候不断变化时持续存在的觅食难题有关。
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第一次吃垃圾食品
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现代人类的生活方式与我们的祖先相比有许多不同寻常的地方,尤其是当我们问“今天吃什么”时,我们拥有大量营养丰富的食物,我们拥有着前所未有的食物选择权。然而,我们的祖先南方古猿像其他动物一样,只能吃他们所能找到的食物。他们不是生活在祖辈乐居的结满果实的森林,而是生活在树木稀疏的开阔地带。更糟的是,在他们生活的地质时期,即距今530万~260万年前的上新世,地球开始变冷,非洲变得更加干燥。虽然这些变化是断断续续的(如图1-4所示的锯齿状曲线),但总体趋势是开阔林地和草原栖息地面积扩大,可以吃的水果越来越少,分布也越来越分散。水果危机无疑对南方古猿造成了强大的选择压力,对那些获取其他食物能力较强的个体则较为有利。
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南方古猿(其中一些物种比其他物种更明显)被迫需要经常搜寻次选食物,即在得不到首选食物时可以吃的其他食物。现代人类在罕见的情况下仍然会吃次选食物。在中世纪,整个欧洲都不得不食用橡子;在1944年冬季的大饥荒中,很多荷兰人不得不食用郁金香球茎才能避免被饿死。正如我们已经看到的那样,猿类也有次选食物:当找不到成熟水果时,它们只能吃叶子、植物茎杆、草或树皮。次选食物的一个重要特点在于,吃或不吃可能意味着生死之别,因此,自然选择倾向于对那些有助于动物食用次选食物的适应性改变产生强烈影响。我们常说“人如其食”,但按照进化的逻辑,有时候其实是“人如其不食”。
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露西和其他南方古猿选的次选食物是什么呢?又有什么证据能证明,对这种食物的自然选择,对他们身体的进化产生了显著影响呢?这些问题不可能得到确切的答案,但我们可以做出一些合理的推断。首先,有证据显示,南方古猿的栖息地有一些果树,他们在能得到水果时很可能就会吃水果,就像今天生活在热带仍通过采集获取食物的人类一样。因此他们的骨骼保留了一些适应于爬树的特点就不令人惊讶了,比如长长的手臂和长而弯曲的手指。他们的牙齿也有很多特点常见于吃水果的猿类,包括宽阔而稍稍前倾的上门齿(有利于剥水果皮)以及宽大的臼齿(臼尖较短,有利于挤碎果浆)。
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然而,在林地这样的栖息地中,果树的密度远低于雨林,且水果往往有季节性的特点。几乎可以肯定的是,在一年中的某些时间,南方古猿面临着水果短缺问题,这些短缺在干旱年份会变得极为严重。在这种情况下,他们可能会像巨猿一样,退而求其次,去吃那些他们不那么爱吃但也能消化的其他植物。例如,黑猩猩会吃树叶(比如葡萄的叶子)、植物茎杆(比如没煮过的芦笋)以及草本植物(比如新鲜的月桂叶)。
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对南方古猿的牙齿和对他们的栖息地的生态分析显示,南方古猿的食物多样而复杂,不仅包括水果,还包括可食用的叶、茎和种子。极有可能的是,有些南方古猿通过挖掘来寻找食物,从而把一些新的、非常重要且营养丰富的次选食物添加到了他们的食谱中。虽然大多数植物把碳水化合物储存在地上的种子、果实或者茎柄的髓芯中,但有些植物如土豆和姜,是把它们的能量储备储存在地下的根、块茎或球茎中的,这样可以避免被草食动物如鸟类和猴子吃掉,也可以防止被太阳晒干。
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植物的这些部分被统称为地下贮藏器官(USOs)。要找到地下贮藏器官很不容易,需要技巧,也需要花些力气,但它们能提供丰富的食物和水,并且一般一年到头都可以找到,即使在干旱季节也可以。在热带地区、沼泽中(莎草科植物,如纸莎草有可食的块茎)以及开阔的栖息地,比如林地和热带草原上,都能找到地下贮藏器官。许多狩猎采集者严重依赖于地下贮藏器官,它有时候占他们的饮食结构的1/3以上。我们现在吃的是人工栽培的地下贮藏器官,如土豆、木薯和洋葱。
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没有人确切地知道,不同种的南方古猿分别会食用多少地下贮藏器官,但块茎、球茎和根部在他们的热量来源中占了相当大的比例,对某些物种来说,地下贮藏器官甚至变得比水果还要重要。事实上,我们有很充分的理由推测,富含地下贮藏器官的饮食非常有效,我们姑且称之为“露西饮食”,以至于它在一定程度上可能在人族中流传甚广。如果你还记得,黑猩猩吃的植物性食物中75%是水果,其余来自叶子、髓芯、种子和草类,那么你就更容易领会“露西饮食”的优点。如果黑猩猩吃的水果上贴着营养标签的话,你会发现,它们的纤维含量极高,也含有比较丰富的淀粉和蛋白质,但脂肪含量较低。正如你所料,黑猩猩的次选食物中纤维含量甚至更高,而淀粉和热量较低。而地下贮藏器官的淀粉含量和热量比许多野果要高,而纤维含量是野果的一倍左右。黑猩猩并不经常挖掘地下贮藏器官,因为这些东西在森林里不常见,但是当南方古猿开始挖掘地下贮藏器官并把其作为正餐时,地下贮藏器官就取代了黑猩猩找不到水果时所吃的那些次选食物。
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综上所述,南方古猿作为一个整体,属于食物采集者,他们的食物多样,其中包括水果,也有些南方古猿因经常挖掘块茎、球茎和块根而受益匪浅。他们几乎肯定还会搜寻其他植物性次选食物,包括叶、茎和种子,我们可以推断,他们经常像黑猩猩和狒狒一样食用昆虫,如白蚁和蛆虫,并且只要有可能,他们肯定会吃肉,很可能是吃动物的尸体,因为他们是动作缓慢、步履蹒跚的两足动物,猎食的效果并不好。然而,是什么决定了他们的食谱呢?我们有什么证据吗?最重要的是,达尔文所称的“生存竞争”中有很重要的一部分是获取食物,这方面的问题是如何影响人族的身体进化的,他们是怎样得到这些食物并吃到肚子里的呢?
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宽大厚实的牙齿
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我们的身体中充满着有助于获取、咀嚼和消化食物的适应性改变。在这些适应性改变中,没有什么能比牙齿更能说明问题了。除了牙齿的外观、牙痛或看牙医的费用,你可能很少会想到你的牙齿,但在烹饪和食品加工技术出现之前,失去牙齿就可能意味着被判处死刑。因此,自然选择对牙齿产生了很强的影响,因为每个牙齿的形状和结构在很大程度上决定了动物将食物咬成细小颗粒的能力,食物只有被咬成细小颗粒后才能被身体消化,被消化后才可以从中提取出至关重要的能量和营养素。既然消化较小的食物颗粒能获得更多的能量,那么你可以很容易想到,尽可能有效的咀嚼能力对南方古猿来说至关重要,他们像猿类一样,一天中将近一半的时间都花在了咀嚼上。
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咀嚼地下贮藏器官是一个特殊的挑战。我们今天所吃的栽培植物的根和球茎经过培育,纤维含量变低,咬起来更柔软,烹饪又使它们变得更加易于咀嚼。与此相反,未经烹饪的野生地下贮藏器官纤维含量极高,对于我们现代人的上颚来说,实在是硬得不好对付。在未经加工的情况下,它们需要很多次的大力咀嚼才能咬碎,有点儿像你咀嚼生山药或芥菜时的感觉。你需要一遍又一遍地大力咀嚼。
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事实上,有些地下贮藏器官的纤维含量太高,以至于狩猎采集者吃起来只能采取一种被称为“嚼吮”的方法:通过长时间的咀嚼来吸取营养成分和汁液,然后将吃剩的纤维浆吐掉。可以试想一下,如果你饿了,但又没什么东西可吃,就只能一个小时接一个小时地嚼吮食物。如果能够有效地吃坚硬难啃的食物意味着生存,那么自然选择当然会更青睐咬合更有力且能不断重复用力咀嚼的南方古猿。
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因此,我们可以从南方古猿和其他人族的牙齿形状和大小来推断他们不得不选择吃的食物种类,尤其是次选食物。最重要的是,如果说南方古猿有一种确定性特征,那就是他们那大而平的臼齿,上面有着厚厚的珐琅质。纤细型南方古猿的臼齿比黑猩猩大50%,如南方古猿非洲种,他们那岩石一样的釉质牙冠(身体上最坚硬的组织)比黑猩猩的厚一倍。粗壮型南方古猿就更极端了,如南方古猿鲍氏种,他们的臼齿是黑猩猩的两倍大,釉质厚度达到三倍。
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让我们深入思考一下这些差异:现代人类的第一臼齿面积大约相当于一个小指甲,约120平方毫米,但南方古猿鲍氏种的第一臼齿大小相当于一个大拇指甲,约200平方毫米。南方古猿的牙齿不但变得宽大厚实,而且变得很平,臼尖比黑猩猩少得多。他们的齿根长而宽,用以帮助牙齿固定在下颌上。
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研究者们投入了大量时间去研究南方古猿为什么会长出这样宽大、厚实且平坦的牙齿,又是如何长出来的,答案并不令人吃惊,那就是这些特征是咀嚼坚韧甚至是坚硬食物造成的适应性改变。正如厚实宽大的鞋底使登山靴在山径上走起来比薄底运动鞋更具弹性一样,厚实宽大的牙齿能更好地适应较坚韧、较坚硬的食物。厚厚的釉质有助于防止磨损,这种磨损来自巨大的压力以及食物中不可避免混杂着的砂砾。
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此外,宽大平坦的齿面也可以把咬合力分散到较大的面积上,这样配合部分横向运动,就能帮助撕开坚韧的纤维,磨碎食物。从大体上看,南方古猿,尤其是粗壮型物种,拥有形如磨盘的巨齿,非常适于在高压下不断研磨和粉碎坚韧的食物。如果你一生中的每一天有一半时间都不得不吃未经烹饪、未经加工的块茎,那么你也会想要拥有这些巨大的牙齿。从某种程度上说,现代人类的牙齿也多少有点儿这种特征,这要感谢南方古猿的遗产。虽然人类的臼齿没有南方古猿那么宽大和厚实,但它们实际上比黑猩猩的还要大一些也厚一些。
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生活中的绝大多数事情都有利有弊,牙齿的大小问题也不例外。即使我们的嘴同南方古猿一样长,下巴留给牙齿的空间也只有那么大。拿门齿来说,最早的南方古猿,如南方古猿阿法种,门齿与猿类相似,宽大、突出,非常适合切入水果中。但由于南方古猿的臼齿进化得更大、更厚,他们的门齿就变得更小、更垂直,犬齿也缩小到和门齿同样大小。在某种程度上,较小的门齿意味着水果在这些人族饮食中的重要性下降了,另一方面,臼齿也需要更大的空间。而直到今天,我们的门齿仍然较小,犬齿的大小也与门齿相近。
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