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我们为什么是人而不是黑猩猩?——与人类进化有关的十大谜团

媒体:科技网  作者:刘霞
专业号:柘珉 2012/6/24 20:21:46

    我们是依靠双足直立行走的猿类,只是失去了皮毛,而且,我们的足迹遍布全球各地。为什么会这样呢?英国《新科学家》杂志网站对这些问题以及其他与人类的历史和过往有关但一直悬而未解的谜团进行了分析和探讨。

    为什么人类不像非洲黑猩猩而成为人?

    没有人会把人和非洲黑猩猩认错,然而,我们与黑猩猩共同拥有的DNA要比和猫与老鼠分享的DNA要多,为什么会这样呢?基因组学领域取得的突破给我们提供了些许答案和启发。

    将人类的基因组和黑猩猩的基因组并排放在一起,我们就会发现,其差异还不到1%。看起来似乎并不多,但是,这小小的差异相当于3000多万个基因点发生了突变。在我们所拥有的3万个基因中,约80%的基因会因为这些差异受到影响,而且,尽管大多数基因只出现了一两个变化,但是,这些细微变化可能会造成巨大的影响。例如,由人的FOXP2基因(该基因有助于人类说话)制造出的蛋白质与黑猩猩体内该蛋白质相比,就有两个氨基酸不一样。而且,小脑症基因(microcephalin)和ASPM基因的细微变化可能是造成人类和黑猩猩脑容量出现巨大差异的“幕后黑手”。小脑症基因和ASPM是两个调节人类大脑尺寸的基因,它们由苏格兰爱丁堡大学的罗伯特·拉德和丹·代度发现。

    美国耶鲁大学的詹姆斯·努南表示,蛋白质进化仅仅是使得我们之所以成为人的部分原因。基因调控的变化同样非常关键,所谓基因调控就是,在发育过程中,基因什么时候以及在何处被表达。关键的发育基因内发生的变异很可能至关重要。不过,努南也表示:“单一组织内的一个基因的表达发生变化或者只发生一次变化或许更容易导致一个并不那么具有颠覆性的革新。”

    努南团队和其他很多科学家们正忙于比较诸如大脑等组织内的基因表达,以揪出人类和黑猩猩之间关键性的基因调控差异,这些调控差异的大部分仍未被揭示出来。

    参与了黑猩猩基因组测序工作的美国华盛顿大学的生物学家艾文·艾希勒表示,基因再复制也扮演着非常重要的角色。这可能会产生一些功能非常多样而且能够承担新功能的基因家族。他的实验室已经找出了其中一些人类独有的基因家族,这些基因家族可能会对人类生物学的很多方面——从免疫系统到大脑发育等产生影响。他认为,基因再复制对人类所拥有的新奇的认知能力的进化功不可没,但是,成也萧何败萧何,作为代价,人类因此也更容易罹患神经性疾病。

    复制错误意味着整块DNA会被删除。这样,其他DNA块会发现自己处于新的位置上,此时,不停游动的遗传元素会在基因组周围四处跳动;病毒或许也会将自己整合进入我们的DNA中,导致人类中招。人的基因组中包含有2.6万多个这些所谓的“插入和删除(统称为indels)”,其中很多同人和黑猩猩之间的基因表达的差异有关。

    美国加州大学圣地亚哥分校的阿季特·瓦尔基则表示,甚至一类完整的遗传差异都无法解决人类和黑猩猩之间的差异问题。使得人类之所以成为人类的很大一部分原因在于文化,文化可以通过学习代代相传。而且,基因和文化的协同进化是人类进化的主要驱动力,比较著名的例子是奶农的后代能够消化奶蛋白。

    为了揭示人类独特性的奥秘,我们需要知道基因组如何建立了我们的身体和大脑;大脑如何创造出了文化以及文化如何最终反哺基因组甚至改变了基因组。而要想回答这些问题,人类还有很长的路要走。

    为什么我们变成两足动物直立行走?

    查尔斯·达尔文曾经提出,我们的祖先第一次直立起来是为了让他们的双手解放出来以便制造工具。然而,我们现在知道这种说法不对,因为迄今发现的最古老的工具只有260万年的历史,然而,对古人类化石进行的解剖分析表明,至少在420万年前,甚至可能在600万年前,人类就成为双足动物开始直立行走了。

    英国伦敦自然历史博物馆的克里斯·斯特林格表示,双足直立行走的麻烦在于,尽管熟练的直立行走有诸多优势,但获得这种技能需要让身体结构发生变化,而且,人类的行走速度也会变得更缓慢、笨手笨脚,身体的平衡能力也会变差。斯特林格说:“双足行走可能首先在树上开始。”他指出,猩猩和其它灵长类动物在喂食时会在树枝上站立起来,这一点与我们现在所知的第一个双足动物的生活方式相吻合,但却无法解释为什么它们会进化出这种特有的骨骼特征。例如,在400万年前,灵长类动物的小腿胫骨与其脚面相垂直,而我们在现在的猿类身上却发现,其胫骨与脚面向外倾斜一定的角度,即使那些大部分时间都依靠双足站立的猿类也是如此。

    一个更加令人信奉的解释人类双足直立的理由是,双足直立会大大提升人类的存活率,有些人认为,正是双足直立使男人能够获取更多食物,这样,他们就能为伴侣和后代提供更好的生存和生活条件。但是,美国亚利桑那州立大学的唐纳德·约翰逊指出,这一说法成立的前提是非常原始的一夫一妻制,而现有证据并不支持这一前提。约翰逊和汤姆·格雷于1974年在埃塞俄比亚哈达尔发现了320万年前的原始人种——直立行走的南方古猿“露西(Lucy)”,这个名字源自甲壳虫乐队的歌曲《天上的露西手拿钻石》。约翰逊指出,在早期的古人类中,男人的体型比女人更大,在灵长类动物中,这预示着两性之间存在的主要是竞争而非合作。

    约翰逊表示,“露西”在被发现后的数年里成为研究的主流,她与黑猩猩有许多相似的特征(如短腿、长臂和小脑袋),而且,其膝盖骨和盆骨有明显的双足性特征。这个发现给古人类学家在研究从猿到人的进化道路上提供了明确标识,并且支持了在进化过程中双足性特征的重要性。在气候变化可能会对森林环境造成严重破坏的时代,从树上下来并且开始直立行走是重要的生存策略。

    约翰逊说:“真正的问题在于,双足直立行走有什么好处。”一个可能性在于,能去往更遥远地方的人能获得更丰富的食物来源,这会使他们存活的时间更长并繁衍出更多能生存下来的后代。另外,双足直立可以让古人类的双手解放出来,以便携带物品并让古人类长得更高;而且,双足性特征可能也有助于捕获猎物。约翰逊表示:“双足直立可能有很非常多的优势。”而且,他还补充道,双足直立可能出现了不止一次。

    上述一切为大约170万年前人类第二阶段的进化做好了准备。那时,我们的祖先离开森林前往大草原。也正是在这一时期,古人类的身体结构发生了迄今最大的变化:他们的肩膀向后伸展,双腿变长,而且骨盆也适应了双足直立的生活。

    为什么双足直立发生在这一时期呢?这存在着很多可能的原因:开放的草地上不断升腾的热气似乎可以将人烤焦,而直立行走使空气能够在身体周围四处流动,同时减少太阳的直射,有助于解决身体过热的问题。另外,双足直立行走也可以让人的行动更加灵活。英国牛津大学的罗宾·邓巴说:“我认为,归根结底在于双足直立会使古人类行进的速度更快,距离更远。”

    双足直立行走使我们的祖先行走的距离更长;使他们能在大草原上捕获到更多猎物。一项研究甚至提出,人类变得适应耐力跑,不过,现代社会的“沙发土豆”们(指那些拿着遥控器,蜷在沙发上,跟着电视节目转的人,他们什么事都不干,只会在沙发上看电视)可能会认为这一想法简直是不可思议。


本篇文章来源于 科技网|www.stdaily.com
原文链接:http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-06/24/content_485897.htm

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