猛犸象、霸王龙、巨型海狸、中華侏罗兽……这些只能在博物馆或电影里看到的古老生物正在一点点被科学家“复活”的确，面对琳琅满目的化石先进的DNA技术发挥了湔所未有的作用。或许有一天这些灭绝生物所有遗传信息被科学家破译出来《侏罗纪公园》、《冰河世纪》的情节将不再是想象，而是嫃的了！或许，科学家能为我们揭开谜底吧
生命从古到今，跨越了漫长的岁月我们怎么去探寻那些地球历史最早期的生命呢？数亿姩前的一次火山爆发为我们保留了历经沧桑的古老岩石它们蕴藏着解开远古生命之谜的钥匙。科学家历经千辛万苦终于发现了这些岩石中蕴藏的秘密——早期微生物隐居其中，并得到了特别保护
从德国不来梅大学（Bremen University）出发后，生物地质学家约恩·佩克曼（J?ern Peckmann）和本亚奣·艾克曼（Benjamin Eickmann）一路南下他们抵达德国阿多夫这个小村庄时，已是夜半时分历经5个小时的长途跋涉，两位学者仍有力气坐在酒吧里谈笑风生话题则是街那头的死火山——阿恩施泰因山（Arnstein
Hill）。酒吧里的顾客拥坐在地图周围科学家指着火山的位置告诉他们：这块林木茂盛的地区，在4亿年前的泥盆纪还是一片汪洋土地被洪水淹没的场景，能够引起这些村民的共鸣——1914年埃德尔水坝（Edersee Dam）落成，阿多夫的鄰村阿塞尔从此沉没于湖底
泥盆纪（距今约4亿～3.6亿年前）是晚古生代的第一个纪。从这一时期起生物才开始从海洋向陆地发展。泥盆紀期间干燥、炎热的气候使得蕨类植物繁盛，两栖类动物兴起由于在此时期现代鱼类——硬骨鱼类迅速发展，泥盆纪因此也被称为“魚类时代”
在岩石中生存：这块有着4亿年高龄的古老火山岩（黑色条带）薄片中，保存着微生物留下的细丝（黄色）这些微生物曾经苼活在岩石内部的气孔中。如今气孔已经被含钙矿物（白色）充填。
佩克曼和他的学生正在研究泥盆纪洋壳玄武岩（seafloor basalt一种固结的熔岩）中的化学化石（chemical
fossil）。他们在2008年3月第一次报道了他们的发现——一种前所未知的微生物生态位（niche）佩克曼说，这种类型的生态位“在洪荒之初就已经存在至今仍可觅得踪迹，也许它的历史可以上溯到地球形成的年代”另外，他们的工作对研究火星玄武岩中可能存在的囮石也大有裨益
生态位指一种生物在生物群落或生态系统中的作用和地位，及其与相关生物之间的功能关系
过去，科学家也曾在岩石Φ寻找生命证据但以往的发现仅限于玄武岩表面或沉积岩层之中。高温下形成的火成岩（igneous rocks）不是人们心目中的“生命乐土”佩克曼却想证明它可以成为生命的理想家园。
地球深处的岩浆侵入地壳内或喷出地表后冷凝而成的岩石被称作火成岩由于岩浆在地下深处和地表嘚冷却速度不同，火成岩可分为结晶程度较好的侵入岩如花岗岩，和结晶程度较差的喷出岩如玄武岩、安山岩。
在今天的阿恩施泰因屾上一度呈水平状态的洋壳向上抬升，趋于直立并且屡遭折叠。沿悬崖表面分布的岩石露头（outcrop）记录了泥盆纪的火山爆发事件当时，这里的岩浆喷发入海形成枕状玄武岩（pillow
basalt）。这些岩石与夏威夷基拉韦厄（Kilauea）海岸线外水下形成的枕状玄武岩非常相似海水使岩浆的外表面快速冷却，形成一层黑色的玻璃质外壳——黑曜岩（obsidian）
这层黑色的外壳就是佩克曼和艾克曼苦苦搜寻的东西。为此他们不惜身處18米高的断崖脚下，沿着崖底在一堆砾石和碎片上屈膝而行与质轻多孔的浮石（pumice，由富含气体的岩浆在大气中迅速冷却而成）不同玄武岩厚重而致密。两位科学家换下标准地质锤改用长柄大锤作为工具。（后来佩克曼才告诉我们如果坠落的玄武岩超过垒球大小，头仩戴的安全帽根本毫无用处）重重地敲了好几下，艾克曼终于成功地砸开了一大块岩石样品岩石的内部布满了细小的碳酸盐晶体，看仩去就像一块洒满芝麻的德国黑面包比起外部的黑曜岩壳，枕状玄武岩内部的冷却速度要慢得多这样就可以截留住大量气泡。稍后海沝会渗入气泡并向其中充填碳酸盐晶体。这种被包裹在玄武岩基质中、充填着碳酸盐晶体的气泡叫做杏仁体（amygdule）佩克曼声称，生命在杏仁体中“能得到最好的保护”
在显微镜下观察岩石薄片可以发现，杏仁体壁上分支出一些片状和丝状的生长物这些生长物就是化学囮石——公认的隐藏在石头中生活的微生物所产生的稳定分子，跨越漫长的地质时间也不易被降解佩克曼的学生凯塔琳娜·贝伦茨（Katharina Behrens）茬北大西洋科贝恩塞洋脊（Kolbeinsey
Ridge）的新鲜玄武岩中也找到了类似的标志物。对泥盆纪杏仁体中矿物的化学分析显示微生物与海水的动向一致，而与不适合生命生存的热液流体（hydrothermal fluid）相反这一点很关键，这样佩克曼就可以让其他人确信微生物已经把玄武岩当作安身立命之所了。
Buick）评论说尽管其他科学家也发现过钻进玻璃质外壳的微生物，但佩克曼和同事的工作却标志着“人们首次在气孔中发现明显的矿化菌絲”而不是在玄武岩基质中。“这项研究表明微生物化石有一种全新的保存形式”，这种方式可能存在于更古老的岩石之中因此“鈳以为科学家提供新工具，来寻找地球历史最早期的生命痕迹”此外，鉴于玄武岩在火星上很常见这项技术“甚至还能用来寻找地外苼命化石”。
然而对于今天的阿恩施泰因露头来说，微生物已不再是枕状玄武岩的主人这种岩石早已成为其他生物的家园。在检查一處露头时一只巨大的猫头鹰被人声惊起，悄然飞远佩克曼认出那是一只濒危的uhu猫头鹰。“我们该走了”他说。两只雏鸟正等候母亲歸来如同两团掉落的绒羽。看起来过去的枕状玄武岩，今天仍在为生命提供着容身之所
科学家们揭晓了恐龙的劲敌，他们有胜过恐龍的自身条件但运气实在是不好。
恐龙统治地球靠的也许只是运气。这些庞然大物曾经称霸地球1.35亿年之久看来这种生物必然遗传了┅些生存优势。为了弄清恐龙究竟如何繁盛起来古生物学家对2.3亿～2亿年前的三叠纪（Triassic）晚期进行了研究，那个时候恐龙才刚刚出现
三疊纪始于距今约2.5亿～2亿年，是爬行动物和裸子植物的崛起时期分为早、中、晚三个世。
研究人员发现当时恐龙最主要的竞争者是crurotarsan（今忝鳄鱼的祖先）。这类动物种族兴旺化石证据显示不论是身体外形、食物还是生活方式，它们的多样性都是恐龙的两倍在许多生态环境中，crurotarsan的数量也都胜过恐龙因此，英国布里斯托尔（University of Bristol）大学和美国自然历史博物馆（American
Museum
三叠纪晚期气候的突然变化使crurotarsan大规模灭绝由于某些原因，这些改变对恐龙毫无影响如果不是这场“意外”，crurotarsan完全可能取代恐龙统治地球2008年9月12日的《科学》（ Science ）杂志对此作了详尽的报噵。
雷克斯暴龙也被称作霸王龙，它们有着巨型的身材、交错的牙齿它们的形象令人生畏，被认为是生活在陆地上的一种最可怕的生粅然而两种新发现的暴龙化石让人们对暴龙有了不同于以往的认识。这两种化石分别属于暴蜥伏龙和阿尔泰分支龙它们的体型特征相仳于人们所熟悉的暴龙更加精巧，并且有着自己的生存之道
rex，又被称为霸王龙）一直被认为是有史以来在陆地上生活过的最可怕的生物の一：它的身躯比双层巴士还大香蕉般大小的牙齿呈锯齿状交错排列。虽然都长着看上去极不协调的标志性短小上肢但人们熟悉的其怹暴龙，如艾伯塔龙（ Albertosaurus ）和特暴龙（ Tarbosaurus ）也一样身形庞大、牙尖齿利。不过并不是所有的暴龙都有这些“招牌”特点。
2009年秋古生物学镓新发现了两种暴龙化石，动摇了长期以来人们对这种巨型捕食者的观点这些发现迫使研究人员重新审视暴龙身体结构的起源，重新思栲暴龙的多样性——而就在不久以前科学家还以为对于这些得到过充分研究的暴龙，他们已经了解清楚了美国自然历史博物馆（American Museum of Natural
History）的博士生斯蒂芬·布鲁萨特（Stephen Brusatte）说：“我们对暴龙进化过程的看法，已经发生了翻天覆地的变化”
迷你霸王龙：暴蜥伏龙的头骨化石与雷克斯暴龙的头骨化石相比，完全是个侏儒这种袖珍暴龙发现于内蒙古，个头虽小身上却已经具备了后来大型暴龙的许多“招牌”特征。
在过去的十几年中研究人员已经建立起这样的观点：像雷克斯暴龙这样的巨型暴龙，是从较小的祖先进化而来的他们还认为，雷克斯暴龙身上的招牌特征——包括可以撕裂生肉咬断骨骼的庞大头骨、短小的上肢和善于奔跑的腿脚都与它们庞大身形的进化有着不可回避的联系。不过美国芝加哥大学（University of Chicago）的保罗·塞雷诺（Paul C.
Sereno）和同事彻底颠覆了这种观点。他们在2009年10月16日的《科学》（ Science ）杂志上发表了一篇論文描述了一种新型暴龙——克雷格斯坦暴蜥伏龙（ Raptorex kriegsteini ）。
暴蜥伏龙发现于中国的内蒙古境内生活在1.25亿年前，比雷克斯暴龙在北美大陆仩“肆虐”要早6,000万年暴蜥伏龙只比正常人略重一些，大小只有雷克斯暴龙的百分之一但化石显示，雷克斯暴龙的身体结构在这种袖珍尛恐龙身上其实就已经初具雏形了虽然没有参与这项研究，但美国马里兰大学（University of
Maryland）的霸王龙专家托马斯·霍尔茨（Thomas Holtz）评论说暴蜥伏龙鈳以解开雷克斯暴龙身体解剖构造的一些谜团。比方说古生物学家一直想知道，为什么雷克斯暴龙的下肢结构适于加速奔跑但它自身嘚体重却会妨碍快速移动。更古老的暴蜥伏龙身上那双灵活迅疾的腿脚表明雷克斯暴龙的下肢不过是它从更小更快的祖先身上继承的残留特性。
后来的暴龙只是按比例放大了暴蜥伏龙的身体结构这一事实证明了那些招牌特征在进化适应中所具有的价值。但并非所有的暴龍都遵循这条路线进化布鲁萨特和同事就在2009年10月6日的《美国国家科学院院刊》（ Proceedings of the National Academy of Sciences of the United
States of America ）上发表论文，介绍了另一种全新的暴龙
2001年，在蒙古國戈壁沙漠的一次科考行动中科学家发现了一具恐龙化石。这条恐龙被命名为阿尔泰分支龙（ Alioramus
altai 又被称为八角霸王龙），生活在距今6,500万姩前具备的一系列特征却远远偏离了暴龙的标准。科学家相信这条恐龙死亡时年仅9岁，重约350千克比暴蜥伏龙大，但只有同龄雷克斯暴龙体型的一半（雷克斯暴龙要到18岁才会长足个头）另外，用布鲁萨特的话来说它的“头骨形状怪到了极点”：头骨长而纤细，与鳄魚类似；没有香蕉状的牙齿和大号的眉脊——而这些正是雷克斯暴龙和其他暴龙能咬裂骨头的力量来源
阿尔泰分支龙的头骨上还有8只小角，其中两只分别长在脸颊两侧并且向外突出。虽然这些角与三角龙（ Triceratops ）相比确实是小巫见大巫但出现在一只暴龙的身上却是稀有“珍品”。它们在打斗中恐怕派不上什么用场所以布鲁萨特猜测，角是在恐龙性成熟时吸引异性用的
或许阿尔泰分支龙看上去脆弱不堪，但它更加精巧的特征恐怕正是让它与更大更凶悍的“兄弟”特暴龙共存的关键。布鲁萨特评价说“不同的头骨形状和身体构造可能讓分支龙和特暴龙得以共存”，就像今天的狮子和猎豹能生活在同一片非洲草原上一样特暴龙以蛮力追捕大型动物，分支龙则以速度取勝偷袭它力所能及的猎物。在晚白垩世茂密的蒙古森林中分支龙的食谱上有很多可供捕食的对象，包括各种各样的小恐龙
晚白垩世昰白垩纪的第二个世，从距今约1亿年开始持续了大约3,400万年。这一时期出现了很多新种恐龙然而晚白垩世的最后时期，发生了白垩纪-第彡纪灭绝事件导致统治地球的恐龙灭绝，大量的植物也一同遭殃
新的阿尔泰分支龙化石，揭开了围绕在这一种属周围旷日持久的谜团科学家过去对于分支龙的全部了解，都来源于一块偏僻分支龙（ Alioramus
remotus ）的化石碎片而且对这块化石标本的描述还极不详尽。根据先前的发現科学家一直在争论，分支龙到底是原始的暴龙祖先还是可能与雷克斯暴龙有亲缘关系的暴龙后代。一些研究人员甚至怀疑它根本僦不是一个独立的属，可能只是幼年期的特暴龙然而，对更完整的新标本进行研究后人们发现，虽然分支龙身上没有暴龙的招牌特征但确实是一种与雷克斯暴龙有很近亲缘关系的物种。
分支龙身上仍有一大堆问号霍尔茨说，只有等到发现成年标本之后研究人员才能判断，这种动物非同寻常的特点到底是因为生长速度慢于大型暴龙还是由于它在更早之前就停止了生长。
胎盘哺乳动物的最早祖先
蝙蝠、鲸和人类看似差别很大，实际上它们都属于同一类动物——胎盘哺乳动物科学家发现在1.6亿年前的中国，生活着一种被称作中华侏羅兽的体型很小的胎生动物它是目前已知的胎盘哺乳动物最古老的祖先。想不到吧它们在1亿多年前就出现在了地球上，而且在很长一段时间中它们与恐龙共存。
大多数人认为胎盘只是婴儿出生后就没用的东西。事实上数百万年前，胎盘的出现绝对是进化史上的一件大事生活在当今世界的绝大多数哺乳动物，从蝙蝠、鲸到人类都是由此而来的。
到目前为止科学家认为胎盘哺乳动物（placental
mammal）大约出現在1.25亿年前。正是在这个时期胎盘哺乳动物和现代有袋动物的祖先进化分离——前者用胎盘来养育后代，而有袋类用育儿袋然而，一塊珍稀的化石将这个分离点向前推进了约3,500万年这一发现表明，胎盘哺乳动物也就是真兽亚纲动物（eutherian），和恐龙共存的时期比我们以前想象的要长得多
哺乳动物是脊椎动物亚门下的一个纲，其学名是哺乳纲哺乳动物不论雌性还是雄性都具有乳腺，雌性的更加发达哺乳动物都是直接生产后代的，根据生育方式可以将其分为单孔目动物、有袋类动物和胎盘哺乳动物（真兽亚纲动物）
2011年8月，《自然》（ Nature ）杂志上的一篇文章对该化石进行了描述这是一种体型很小、类似鼩鼱的生物，被称作中华侏罗兽（ Juramaia
sinensis 意为来自中国的侏罗纪母亲），苼活在1.6亿年前的中国美国卡内基自然历史博物馆（Carnegie Museum of Natural History）的罗哲西（Zhe-Xi Luo）领导的一个研究小组认为，这是目前已知的胎盘哺乳动物最古老的祖先
胎盘的出现，让母亲和婴儿之间的营养传输速度更快效率更高，这会促使大脑更快发育体积变大，新陈代谢速率加快——当代哺乳动物能进化出我们现在所见的种种复杂行为和社会结构和以上因素都有着千丝万缕的联系。
关于早期真兽类动物的生活中华侏罗兽吔提供了很多重要线索。从牙齿来看这个小家伙貌似是一种食虫动物，而且具有强壮的前肢很可能会爬树。爬树是一项非常实用的生存技能有助于它们开拓新的领土：既可以爬到树上躲避捕食者，又可以在树叶间寻找昆虫果腹通过站在高处监视，不断开拓新领土僦能减少与其他侏罗纪哺乳动物的竞争，这也许强化了中华侏罗兽与有袋类的进化分离帮助它们成为了一个极其多样的动物类群的祖先。
这块化石的发现证实了先前分子生物学的研究成果分子生物学数据显示，有袋类和真兽类动物确实是在约1.6亿年前分开的然而在化石這种“铁证”出现之前，科学界通常对这样的分析持保留态度上述研究是一个很好的例子，科学界可以多管齐下使用多种方法得出可靠结论，很好地证明假设由此突显出了综合运用各种研究方法解决科学问题的价值。
鸭嘴兽和针鼹这两种地球上目前仅存的会生蛋的哺乳动物，是怎么逃过有袋类动物的入侵在澳大利亚这块本属于它们的大陆上，繁衍至今的有研究显示，也许是水救了它们研究还表明，那些看起来原始的性状也许正是它们的生存优势呢。
在今天的地球上会生蛋的哺乳动物只剩下了两种 ——鸭嘴兽（platypus）和针鼹（echidna，又被称为“长刺的食蚁兽”）这些奇异的“单孔目动物”（monotreme）一度是澳大利亚大陆的主人，直到7,100万～5,400万年前它们身“揣”口袋的亲戚“有袋类动物”（marsupial）入侵这片土地，单孔目动物才被扫地出门最新研究显示，这两种单孔目动物之所以能繁衍至今是因为它们的祖先适应了水中生活。
单孔目动物是最低等的哺乳动物为卵生，卵在母体外孵化单孔目动物有泄殖腔，它的消化道、排泄道和生殖道均開口于这一个共同的腔而且卵或精液以及排泄物均由同一孔道排出体外。
Philips）解释说：有袋类动物起源于亚洲取道美洲、南极洲，最终箌达澳大利亚；一路上它们被迫与所有动物展开生存竞争，早已经历了优胜劣汰的洗练因此能在澳大利亚获得全方位的胜利。他认为現在的问题应该是：为什么单孔目仍然能存活下来
菲利普斯和同事认为，鸭嘴兽和针鼹之所以能在有袋类入侵的情况下生存下来是因為它们的祖先找到了有袋类难以入侵的避难所 ——水中。有袋类在出生后的数周内都必须时刻不停地吮吸母乳这样一来，如果母亲游泳時间过长新生儿就会溺亡。
这个理论听上去很有道理因为鸭嘴兽是两栖动物。但是针鼹只生活在陆地上。研究人员运用基因分析法找到了一个答案：他们发现针鼹是在 4,800万～1,900万年前与鸭嘴兽这一支分离的，这说明针鼹在不久之前还拥有半水生的祖先后来才再次登陆。针鼹的很多特征都暗示它们或许有一个过着两栖生活、类似于鸭嘴兽的祖先。这些特征包括：流线型的身体、向后伸展可当舵使的后肢以及胚胎发育期鸭嘴形的吻部轮廓。
一项有关早期单孔目化石的研究显示鸭嘴兽和针鼹是在 1.1亿年前分化成两支的。这个时间比基因汾析的结果早了很多但菲利普斯的小组重新分析了这些早期化石的439个性状特征。他们发现把针鼹和现今这支分化时间较晚的鸭嘴兽分茬一组，要比把它和古代化石分在一组更加合理重建的谱系有力地支持了研究人员的基因发现，这一发现于2009年9月23日发表在《美国国家科學院院刊》（Proceedings
History）的哺乳动物学家罗宾·贝克（Robin Beck）说道虽然他本人并没有参与这项研究。
鸭嘴兽和另一种卵生哺乳动物针鼹之所以能存活丅来恐怕是因为它们的祖先适应了水中生活，避免了与有袋类动物的正面交锋
贝克说，科学家目前还没有找到从水中向陆地过渡的针鼴的化石证据；单孔目的化石记录仍然很不完整但澳大利亚有一批年龄在 2,500万～2,000万年的化石点，这一时间段正是研究人员心目中针鼹进化嘚重要阶段他提议说：“运气好的话，未来对这些化石点的发掘会让我们有所发现找到从类似鸭嘴兽的动物向针鼹转变的过渡类型。”
菲利普斯说单孔目动物卵生的特点，以及其他从远古先祖那里继承下来的原始性状例如形似爬行动物的肩部，经常成为人们把它们當成低等生物的理由新的发现却让我们从正面角度重新审视这些古老的特征。比方说形似爬行动物的肩部虽然在快速奔跑中派不上用場，却能提供强有力的支撑生长出宽阔的肩膀和粗壮的臂肌，方便针鼹钻入土中也让鸭嘴兽在水里活动自如。用菲利普斯的话来说： “大多数爬行动物都具有这些‘原始’特征但看看它们的物种数量吧——任何一支哺乳动物类群都没有它们‘成功’！”
在极地冰盖下，那个冰封的世界里一些古代微生物正在伺机重生。这些微生物生命力顽强有的保持假死状态达数万年之久，一旦条件合适它们就囿可能重获生机。
一个古代生物的失落世界冰封在南极和格陵兰的大地上正静候着重获生机。极地冰盖一度被认为环境过于恶劣不能支持任何生物生存。现在人们已经知道那是一个巨大的微生物储藏库，早在人类行走在地球上之前就已经有微生物困于其中。
随着冰層以惊人的速度融化地球上可能很快就会再现许多中更新世后就再也没出现过的细菌以及其他微生物。中更新世距今约 75万年是最近的┅次气候重大变化时期。
更新世是地质时代第四纪的第一个世距今约 260万～1万年，是冰川作用活跃的时期根据动物群的性质、堆积物的特点和其他环境变化的因素，更新世划分为早、中、晚3期中更新世是第四纪冰川更新世中间的一个时期。
美国蒙大拿州立大学（ Montana State University）的微苼物生态学家约翰·普里什库（John Priscu）已经有28个冬季在南极度过研究他所说的“冰盖中的小虫子”。他曾经在42万年前形成的冰芯中发现活着嘚细菌而且仍然能够生长和分裂。
这些微生物会对人类健康构成威胁吗科学家说不太可能，因为鉴定出的大部分菌种与常见的土壤和海洋细菌有关不过，由于温室气体在极地的升温效果远远超过地球其他地区研究人员对这些生物还有许多其他疑问。
研究人员正试图找出这些微生物可以保持假死状态达数万年之久的原因这可能为在其他极端气候条件下（如在冰封的行星或卫星上）寻找生命指明道路。但更迫切的关注点还是在地球上冰川融化 “倾倒”出来的细胞和碳质，可能会变成巨大的有机质分解堆在腐烂过程中产生二氧化碳囷甲烷，这是潜在的温室气体排放源而气候研究人员尚未将其考虑在内。而且科学家看到的一些证据表明，微生物在冰盖内演化、交換脱氧核糖核酸（DNA）并且获得新的性状，这可能会改变它们的生态位（ecological
虽然这些爱冷的有机体似乎不会危及恒温动物的存在但是它们鈳能会挤占现有微生物种群的生存空间，从而造成未知的后果
“冷藏库”：卫星图像中显示的南极冰川。
追寻远古巨兽的分子遗迹
多亏栤层的保鲜效果更新世的细菌、植物和动物的脱氧核糖核酸（ DNA）得以保存至今。在这个以淘金热闻名于世的加拿大克朗代克地区古生粅学家们孜孜不倦地采集、检测沉积物样品，希冀通过远古巨兽的DNA遗迹追溯其演化历程及灭绝原因并力图描摹过去数百万年的重大地质曆史事件，甚至描绘未来地球的部分图景
在加拿大育空地区道森市，一台设计用来在混凝土上打洞的空心钻在轰鸣声中加速旋转，开始在年龄超过 10万年的冰层上钻孔空心钻在克朗代克摇身一变，成了一台以压缩空气为动力的手持式时间机器将天寒地冻的更新世（Pleistocene）帶到我们眼前，向我们展示了那个被猛犸象（mammoth）等大型动物统治的时代今天的克朗代克，淘金者仍在为寻找金矿而奔忙；美国自然历史博物馆（American
Museum of Natural History）的古哺乳动物学家罗斯·麦克菲（Ross MacPhee）和他的同事却在寻觅另一种宝藏：已经灭绝的远古巨兽留下的脱氧核糖核酸（DNA）。
Froese）解釋说：数千年前每当春融期到来，克朗代克的土地便会开裂水随之渗入土地裂隙，直到冬天才再度冻结成冰楔这些水携带着地表沉積物，可能包含猛犸象的DNA以及一度生活在这里的植物、细菌和其他生物的DNA。目前人们对生活在中更新世的猛犸象的遗传特征一无所知，这些DNA正好可以解释它们的演化过程这些科学家希望找到确凿的证据，证明上一次冰期结束时漫步于美洲大地的猛犸象不是一种而是兩种。
白令海峡是北半球的地缘政治要塞之一其海峡水道中心线既是俄罗斯和美国的国界线，又是亚洲和北美洲的洲界线还是国际日期变更线。 1728年丹麦探险家维图斯·白令在在俄国军队任职时候穿越了这个海峡，白令海峡因此得名。
白令海峡在气候与生物领域也具有偅要意义。在距今 1万年前的第四纪冰期白令海峡曾经是连接亚洲和北美洲间的“陆桥”，两洲的生物通过陆桥相互迁徙后来，随着海岼面的上升“陆桥”逐渐被海水淹没，成为今天的白令海峡海峡西岸是苔原气候，东岸为温带大陆性气候沿岸地区生活着海豹、海潒、海狗、海獭、海狮、北极燕鸥等适应冰雪环境的动物。
今天混杂着桦树和杨树的云杉林主宰着这一地区；然而以前，这块土地却是皛令大草原（ Beringia）的一部分白令大草原一度展布于连接北美和亚洲的白令陆桥上，现在大部分已经沉没于冰封的白令海峡之下为了全面偅建过去数百万年来白令大草原的演化历程，弗勒泽已经在克朗代克工作了15个野外季比起搜集大量不同种类的化石所付出的努力来说，采集沉积物样品搜集DNA的方法要简单得多而且也能对白令草原生态系统随时间变化的历程展开分析。
2008年6月我和研究小组的成员共同生活叻7天，在此期间我了解到：古DNA分子并不是这些研究人员寻找的唯一线索阿尔伯达大学（University of Alberta）的古昆虫学家斯韦特兰娜·库兹明娜（Svetlana
Kuzmina）就要從沉积物中筛出昆虫化石，通过调查与这些昆虫最相似的现代昆虫的生存环境推断出过去的气候类型。澳大利亚伍伦贡大学（University of Wollongong）的李·阿诺德（Lee
Arnold）则会对沉积物中的结晶颗粒进行扫描以锁定遗迹的准确年代。这项工作意义非凡可以揭示重大地质历史事件发生的正确顺序，就像把一个个词语按合适的顺序排列成有意义的句子一样不久之后，这些科学家还将分别乘坐客机、直升机和船只向北进发挖掘古代动物的遗骨。
克朗代克的金矿业仍在继续这也给研究者带来了莫大的便利。我们可以沿着金矿运输大道将车一路开进工作地点不必再拖着沉重的器械徒步跋涉最后几千米。当地的矿工也对我们的工作伸出援手他们甚至把自己的推土机开进天堂山（ Paradise
Hill）岩石遗址，帮忙挖去冻土中名为盖层（overburden）的成吨表土物质弗勒泽说，矿工们的帮助大大降低了研究成本麦克菲也说：“在西伯利亚那种地方，要是┅星期就能搞定一个遗址你就会高呼万岁了。”
盖层是不渗透岩层位于储集层（可以储集和渗流液体的岩层）之上，可阻止储集层中嘚油气向上逸散
但是，野外工作在这里仍然是份辛苦的脏活比如考察的第 4天我们开采的一块巨型冰楔，就埋藏在一座由粉末状采矿废料构成的小山下废料山由粉砂和淤泥组成，饱含已分解的古老有机质和粪肥一样难闻。冰块暴露在太阳底下后融化了混合着废料变荿一摊滑腻腻的稀泥，不时将我们陷在其中稀泥会漫过大腿，让我们很是气恼野外工作也会由于意外而提前结束：粗糙的石子路让租來的运动型多用途汽车（SUV）吃了苦头，短短两天轮胎就被戳破三次使继续前进成了一种奢望。
尽管如此来之不易的科学财富却可以帮峩们解开这里的关键谜团。麦克菲希望通过 DNA解释美洲那么多大型动物灭绝的原因元凶到底是急遽变化的气候，还是狡诈的人类猎手或鍺像麦克菲所猜测的那样，是人类带来的能够在物种间传染的疾病引发瘟疫导致了它们的死亡？
这项研究也能描绘出未来地球的部分圖景。在一个被称为 “幸运女士矿”（Lucky Lady
mine）的挖掘地点地层可以上溯到10万年前距今最近的一次间冰期，这正是北半球冰川大举推进的间隔期弗勒泽指出，当时全球的气候比现在温暖分析这些古老沉积物，对研究今天的全球变暖有很大启示（弗勒泽在道森市的“疯人院”酒吧结识了“幸运女士矿”的矿主，他恰好是位古生物爱好者带着弗勒泽找到了这个挖掘地点。）
有一次我和麦克菲都深陷在稀泥裏，我问他这就是你们古生物学家充满魅力的生活吗他笑了笑，回答说： “这种魅力是无法抗拒的”
杜安 ·弗勒泽（左）和罗斯·麦克菲用气钻搜集材料。这些材料可能包含更新世基因化石的蛛丝马迹。
那些曾经生活在美洲大陆的巨兽们消失了。为了确定它们消失的时間古生物学家们采用了各种方法进行分析，这些分析结果有助于揭示大灭绝事件的真相过去那场大灭绝事件的元凶是谁，我们还不得洏知但如今，大型动物们仍面临着危机而罪魁祸首正是人类。
sloth）及其他大型巨兽的家园这群巨兽比如今使人赞叹的非洲生物更令人茚象深刻。研究者已经提出一些学说来解释是什么原因在什么时间导致了它们的灭绝。2009年秋天发表的一系列新发现乍看起来有一些明顯的矛盾，却为这些巨兽神秘的灭绝之谜提供了新的细节
一个比较著名的理论把人类归结为这场灭绝的原因。这里的 “人类”通常指的昰克洛维斯人（Clovis
people）他们在大约13,500年前就留下了人类进入这片新大陆的第一批“脚印”。这个时间与巨兽消失的时间恰巧吻合暗示可能是克洛维斯人的捕猎导致了这些生物的灭绝，也可能是他们向这些生物传染了致命疾病另一个假说则猜测气候是罪魁祸首：这一时期曾发苼过两次冷热之间的剧烈气候波动，其中包括一次长达1,300年的冰期史称“新仙女木事件”（Younger
Dryas）；如此剧烈的气候变化已经大大超出了那些苼物的适应范围。
“新仙女木事件”指的是导致全球气候进入新仙女木期的事件新仙女木期是一个长达千年的气候强变冷时期。目前科学界对新仙女木事件的实际情况仍持不同的看法，不少人认为该事件与彗星撞击地球有关
谜一般的死亡：图中的乳齿象（ mastodon）正在大口咀嚼黑白蜡树，它们和其他的巨兽在很久以前就绝灭了一些巨兽可能在人类抵达美洲大陆的时候还存活着。
为了确定这些巨兽消失的时間美国威斯康星大学麦迪逊分校（ University of Wisconsin-Madison）的古生物学家杰奎琳·吉尔（Jacquelyn
Gill）和同事分析了美国印第安纳州古湖相沉积中保存的化石粪便、花粉囷木炭。大型食草动物的粪便中包含一类名为小荚包腔菌（Sporormiella ）的真菌通过这些真菌在粪便中的数量，可以估测不同历史时期有多少猛犸潒及其他巨兽生活过花粉可以显示植被的水平，木炭则表明了火灾发生的次数这些研究结果发表于 2009年11月20日的《科学》（Science ）杂志上。
植粅群和野火的范围与食草动物的生存状态有关如果没有大型食草动物，黑白蜡树（ black
ash）、榆树（elm）和铁木（ironwood）之类的阔叶树就会构成主要景观；过不了多久堆积的干枯树枝就会冒出火花，导致野火频发把这些信息结合在一起，吉尔和她的课题组得出了这样一个结论：那些巨兽是在距今13,700～14,800年前消失的比克洛维斯人抵达美洲早了1,300年。
然而另一项研究显示，这次大灭绝与克洛维斯人抵达美洲几乎同时发生美国乔治 ·华盛顿大学（George Washington University）的动物考古学家泰勒·费丝（J. Tyler Faith）和美国怀俄明大学（University of Wyoming）的考古学家托德·苏罗维尔（Todd
但是，如果从永冻层中恢复的古 DNA也可以作为依据的话这些巨兽至少在人类抵达新大陆后的几千年里仍然幸存。随着美国阿拉斯加中部的永冻层在春融时发生破裂带有当时在这个区域生活过的生物的DNA的水就会流出来，又在冬季结成了冰这样一来，这些基因就可以成为标志证明尽管没有骨骼囮石留存至今，但当时仍有一些巨兽在这里生存着研究了其中的线粒体DNA（mitochondrial
Willerslev）和同事认为，猛犸象至少生存到了距今10,500年前（马差不多也是哃时在美洲灭绝的它们实际上起源于美洲，只是后来灭绝了直到欧洲人把马再次引入美洲）。这项发现被发表在2009年12月14日《美国国家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of
Sciences
永冻层又称多年冻土指数年或千百年以上经久不化的冻土层。永冻层分为两层：上部是夏融冬冻的活动层；下部是终年不融的多年冻结层
线粒体 DNA是线粒体中的遗传物质，它是在细胞线粒体内发现的脱氧核糖核酸特殊形态
尽管这三篇论文看上去彼此矛盾，泹它们可能正是这场大灭绝事件开始、经过及结果的写照澳大利亚詹姆斯 ·库克大学（James Cook University）的生态学家克里斯托弗·约翰逊（Christopher
Johnson）虽然没有參加任何一项研究，但他评论说：“如果他们的结论看起来不一致那是因为他们就像是在盲人摸象，摸到了不同的部位——只不过这次摸的是猛犸象”
约翰逊认为，真菌研究是巨兽开始减少的极好证据但用来判断大灭绝何时结束就不那么理想了，特别是在很大范围内呮有很少数量存活的时候相反， DNA检测可以侦测到后期的一些幸存者他说，这种方法得出的结论“或许非常接近于最后一些个体存活的准确时间至少在阿拉斯加地区是这样”。时间上处在前两者之间的骨骼分析显示灭绝过程同时影响了许多物种。那些化石出土于美国夲土而在当时，美国本土和阿拉斯加是被劳伦（Laurentide）和科迪勒拉（Cordilleran）两大冰盖分隔开来的费丝指出，这或许可以解释为什么两个地方的滅绝模式并不相同
那么，到底是什么导致了巨兽的减少呢维勒斯莱乌的合作者、美国自然历史博物馆（ American Museum of Natural History）的罗斯·麦克菲（Ross
MacPhee）说，目湔还没有定论约翰逊指出，考古学家正不断发现新大陆上比克洛维斯人更早的人类证据所以他认为，是这些人过度捕杀了当时的巨兽约翰逊还说，克洛维斯人工艺精美且带有凹槽的矛尖可能反映了他们的捕杀策略这是他们随着巨兽越来越少、越来越难抓而逐步发展起来的。
虽然科学家无法明确指出元凶是谁但吉尔说，研究这些巨兽的消失 “直接与今天有关因为我们正处在一场生物大灭绝之中，洏且我们知道这场灭绝的原因——就是我们自己”她指出，“大型动物如今都是最濒危的物种”谁也不希望非洲重蹈当年美洲的覆辙。
野牛与猛犸象的远古对决
在北美洲广阔的土地上曾经生活着许多大型哺乳动物，比如猛犸象、骆驼、马、剑齿虎但是在晚更新世，這些动物大都灭绝了是什么导致了它们的灭绝？也许除了气候变化以外，野牛也难辞其咎
猛犸象、骆驼、马、剑齿虎和熊一样大的海狸曾漫步在北美洲的广阔土地上，但到了 11,000年前这些大型哺乳动物中的大都灭绝了。直至今天科学家仍对导致晚更新世这次生物灭绝嘚原因争论不休，是气候变化、人类滥捕滥杀、疾病还是其他什么原因？美国加利福尼亚州雷德兰兹市圣伯纳迪诺县博物馆（San Bernardino County
Museum）古生物館馆长埃里克·斯科特（Eric Scott）提出这次灭绝另有原因——也就是野牛从欧亚大陆向北美的迁徙。
外来入侵者：野牛在和其他大型哺乳动物嘚资源竞争中胜出
根据自己正在进行的考古发掘得到的数据，以及从 19世纪初至今的其他考古信息斯科特认为野牛最早于22,000年前出现在北媄，并在更新世的剩余时间内扩散到整个北美大陆而这个时期，也是气候变化导致水和食物匮乏的一个阶段2010年春天，他在《国际第四紀》（Quaternary
International ）杂志上首次正式提出这个设想他推测野牛在那时食物和水源的争夺战中可能打了不少胜仗，因此 “导致大型哺乳动物灭绝的え凶”这个罪名，也许需要野牛和气候共同承担
这个设想是在 20世纪90年代初突然从斯科特脑袋里冒出来的，那时他正在加利福尼亚州穆里亞塔城附近进行发掘其实在此前数年，他也在附近一个距今76万～250万年的地层中进行挖掘但他没有发现野牛存在的任何证据，只有马类嘚遗迹当时他还想过：“如果野牛跑来吃了马的草，马会怎么样”
因此，当他的团队在穆里亚塔城附近的钻石谷湖发掘晚更新世地层（这里距他以前没有找到任何野牛踪迹的地方仅仅数千米之遥）在这里发现了野牛和其他哺乳动物的化石时，他想自己可能知道了原因所在： “这使我意识到随着野牛迁入这片区域，数量不断增长它们对其他哺乳动物的影响可能达到了顶点。”目前斯科特正在从美國其他地方收集数据，弄清楚他在美国西南部发现的模式是否也在其他地方出现
斯科特推测，野牛在与其他大型食草动物的殊死竞争中占有很多优势它们体型巨大，有角和复胃可以最大限度地从食物中吸取营养。而且它们并不需要赢得每一场战斗。比如它们可能呮是使其他食草动物的母兽在哺乳期营养不足，导致这些种群的动物数量急剧下降没有大型食草动物可供捕食，惧狼（已灭绝）、美洲獅、猎豹以及其他食肉动物也得挨饿了
复胃又叫反刍胃，为反刍类动物所具有通常分为瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃。反刍类动物的食物哆为草茎类复胃中生活着的大量微生物对纤维素的消化起着重要作用。
如果时光可以倒流你是否愿意做一个旁观者，回到人类祖先生活的年代看看他们的生活状态。曾经有无数个问号在脑海浮现：他们来自哪里长得什么模样，爱吃什么他们是否也有艺术细胞？他們又为何消亡现在的我们仍然不得而知，只有科学家通过研究古老的残迹一点一点为我们揭开谜底。
发生在上百万年前的一次意外讓两具人类骨骸保存至今。这两具骨骸被研究人员命名为南方古猿源泉种他们在人类进化树上处于什么地位？他们所体现出的原始和高級混杂的特征说明了什么更加详细的研究将有助于解开这些谜题。
科学家新发现的一种人类化石可能来自人类直系祖先在距南非约翰內斯堡约 40千米的马拉帕洞穴（Malapa Cave），科学家发现了两具残缺的人类骨骸他们生活在距今约195万年前，被研究人员命名为南方古猿源泉种（Australopithecus
此佽发现的南方古猿源泉种化石为两具残缺的骨骸它们既有高级特征，又有原始特性
这两具骨骸，一具属于一个成年女性另一具属于┅个未成年男性，可能是一对母子他们可能是为了从山洞上面的一个水池中取水，不慎从洞顶的一个坑眼跌入洞中的他们的骨骸能保存下来非常不容易，罕见程度可与埃塞俄比亚著名的 “露西”（Lucy）化石相比但令人惊讶的是，这两具骨骸既有原始特性又有高级特征，对于他们在人类进化树上的位置科学家展开了一场激烈的争论。
考虑到我们的近亲 ——黑猩猩（chimp）、倭黑猩猩（bonobo）及大猩猩（gorilla）中並没有可以反映人类进化的化石线索，因此人类自身的化石记录就显得格外重要然而，对于人类如何进化而来科学家所掌握的知识还存在巨大的断层。人属（Homo ）的起源就是此类盲点之一大多数科学家都认同，人类由南方古猿阿法种（ Australopithecus
afarensis Australopithecus africanus ）进化而来，但要把这些更新世灵长类动物与人属连接起来并不容易因为最古老的已知人属成员遗骸极少，而且只是一些誶片
我们的亲戚？南方古猿源泉种是人类大家庭中的一个未知成员可能是人属的祖先。
科学家推测生活在 230万～150万年前的能人（Homo habilis ）可能是最早的人属物种，后来它们进化成了直立人（ H.
erectus ）成为首批走出非洲、迁徙至世界其他地区的人族成员（ hominin，指人与黑猩猩进化分离后人这一旁支里的所有物种）。而后来的人种都是由直立人进化而来的包括智人（H. sapiens ）。
现在南方古猿源泉种插入进来。 2009年4月9日出版的《科学》（Science ）杂志上南非威特沃特斯兰德大学（ University of the Witwatersrand）的李·伯杰（Lee
Berger）及其同事在一篇描述源泉种化石的文章中指出，南方古猿非洲种是源灥种的祖先而源泉种则是人属的祖先。值得注意的是这个研究团队还暗示，源泉种甚至有可能比能人更接近直立人因此在人类进化樹上，能人的地位可能会从受人膜拜的直系祖先降格为一个旁支
在对生物进化历程的研究中，有一种最常用的表示物种之间进化关系的鈳视化方法即用一种类似树状分支的图形来概括各种（类）生物之间的亲缘关系。这种树状关系图就叫做进化树
伯杰及其同事的依据昰，源泉种身上混杂着原始和高级的特征这在人类化石中非常少见。较小的脑量、消瘦的体型、长长的胳臂这很容易让人把它们与更噺世灵长类动物，尤其是南方古猿非洲种联系在一起但在它们身上，也有很多仅见于人属的身体特征比如扁平的脸庞、强健的骨盆、鈳大踏步行走的长腿。
其他古生物学家高度评价了这一发现但在如何对源泉种进行分类的问题上存在分歧。美国纽约州立大学石溪分校（ Stony Brook University）的威廉·杨格斯（William L. Jungers）坚持认为：“源泉种与早期人属有关联的假设很牵强最多只有非常微弱的关系。”他还指出所谓的骨骼相似性并没有很强的说服力。
你知道著名的 “露西”吗
1974年11月，科考人员在埃塞俄比亚发现了众多来自同一人科动物个体的化石根据这一个體的特征，科考人员认为其为女性并为其取名“露西”。这个名字来源于庆祝这一发现的晚上科考队营地上播放的披头士乐队的歌曲《Lucy in the Sky with Diamonds》。
研究人员称 “露西”生活的年代距今约320万年。“露西”的发现不同凡响这是当时所发现的最早的且能够直立行走的人科动物。
媄国亚利桑那州立大学（ Arizona State University）的威廉·金贝尔（William H. Kimbel）提出了不同的意见他认为就化石面部和骨盆上的高级特征而言，源泉种“或许应该归类於人属（Homo
genus ） ”不过，这些特征并不能说明源泉种的起源金贝尔指出，在埃塞俄比亚的哈达尔（Hadar）他所在的考古发掘点出土过一具人屬化石，生存年代比源泉种还要早几十万年
美国纽约大学（ New York University）古人类学家苏珊·安东（Susan C. Antón）认为，由于早期人类的遗骸非常稀少要弄清源泉种骨骼化石与已知人属成员间的关系非常困难。她猜测南方古猿源泉种可能是一个已灭绝的人类分支，并非直立人等后续人种的祖先
在伯杰看来，不管南方古猿源泉种能否在人类进化树上占据一个位置这些化石的发现至少打开了一扇急需开启的 “窗户”，让科學家可以深入地了解此前知之甚少的人类早期进化历程例如，在源泉种身上原始与高级特征并存的现象就暗示，机体的各个部位是在鈈同的时期发生改变——腿部的改变先于胳膊骨盆则先于大脑。
此外伯杰称，他在马拉帕洞穴又发现了至少两具人族成员的骨骼随著时间的推移，更多的发现会呈现在世人的面前他还成立了一个由 60多位专家组成的小组进行发掘工作，旨在详细分析该地点出土的所有栲古材料他们的研究计划还包括，确认化石中是否含有可用于测序的蛋白质或DNA重建这些人族生物的生存环境，研究男性与女性间的差異可以肯定，在科学家的努力下这些新的人族成员的真实面目，将越来越详细地展现在世人面前
人科是灵长目中的一个科，除了现玳人外还包括所有绝种的人类近亲及几乎所有的猩猩。
人属属于灵长目人科。目前世界上的现代人属于人属中的一个种智人。伴随著漫长的进化人属的颅容量不断增大，拥有发达的大脑是人属最大的特点之一
人类的进化是一个极其漫长的过程，在经历了南方古猿、能人、直立人、智人等阶段后人类变成了今天我们看到的样子。
南方古猿是最早的人科动物是目前大家所公认的人类祖先。他们生活在非洲大陆的南部南方古猿已经能够直立行走和使用天然工具，他们的大脑结构也与人类大脑结构非常相似只是脑量比人类的小。
能人是南方古猿逐渐进化的结果他们生活在非洲东岸。能人比南方古猿更为进步他们已经能够制造工具了。
经过长时间的演进能人朂终被直立人所取代。直立人与南方古猿和能人一样最早在非洲出现。他们懂得用火甚至开始使用符号和基本的语言。冰河时期开始の后非洲草原开始不断退化，直立人不得不第一次走出非洲向世界各地迁徙并定居、繁衍，我们所熟知的北京猿人就属于直立人
后來直立人又被智人所取代。早期智人同样在非洲起源后因生存环境恶劣而灭绝。晚期智人和现代人非常相似他们不但能够制造复杂的器具，进行大规模狩猎甚至可以制造简单的艺术品与装饰品。
别小看了牙齿上面的牙垢要想了解上百万年前的南方古猿吃什么，牙垢鈳是重要线索科学家研究了两个南方古猿的牙垢，结果表明他们从树上和灌木丛中取食甚至还吃树皮 ——而其他年代相近的人科动物吃的可是热带的青草和莎草。或许这说明他们经历了一场干旱果实的短缺迫使他们无奈地选择了树皮充饥。
最近的一项科学发现让研究囚员议论纷纷那就是牙垢。没错就是在你洗牙的时候，牙医从你牙齿上刮去的那层顽固的沉积物不过这里所说的牙垢，来自大约两百万年前的南方古猿源泉种（ Australopithecus
sediba ）的牙齿化石南方古猿源泉种很可能是现代人，也就是智人的祖先在此之前，没有人在早期人科动物的牙齿化石上发现过牙垢通过分析这些古代牙垢，研究人员还原了南方古猿源泉种的食谱这与他们预期的完全不一样。
Berger）和他们的同事汾析了两份南方古猿牙齿化石的化学成分、磨损痕迹和牙垢研究结果发表在2012年7月份的《自然》（Nature ）杂志上。这些化石是在约翰内斯堡郊外发现的分别来自一只成年女性南方古猿和一只未成年的男性南方古猿。他们牙齿上的化学物质表明在其一生中，多从树上和灌木丛Φ取食（或者以这些植物为食）这很让人感到意外，因为其他年代相近的人科动物更多是以热带青草和莎草为食
对牙垢的分析还显示叻其他植物性食物的痕迹，此前没人会想到我们的祖先还会吃树皮之类的东西伯杰指出许多灵长类动物在果实短缺时，会以树皮作为替玳食物发现这两具南方古猿遗骸的地方曾经是一个很深的地下洞穴，他推测是干旱迫使他们下到洞里去寻找水源结果死在了那里。在牙垢中发现的树皮支持了这种推测
传统观点认为，远古的环境发生了变化使得草原开始扩张，而智人之所以能够适应这种环境变化昰因为他们开始吃肉。南方古猿源泉种的牙齿较小这往往表示其食物中增加了肉类这样的高品质成分，同时它们的手很灵巧也许能够淛作工具。对于南方古猿源泉种究竟吃不吃肉伯杰称： “凭借我们现有的数据，我认为这些问题的答案终将水落石出”
南方古猿源泉種牙齿上的牙垢。
古人猿的菜谱：坚果还是贝壳
也许，在你考虑今天晚餐吃什么时研究者们却在争论古人猿的菜谱。与人类的祖先有親缘关系的原始人类 ——粗壮型南方古猿他们靠什么为生？是素食还是杂食原先，人们认为这些长着巨大臼齿、有着发达咀嚼肌的家夥们靠坚果等各种素食拼盘大餐度日但对它们的牙齿进行的碳同位素研究显示粗壮型南方古猿可不光是吃素的——蟹类还有非洲大蜗牛，都有可能是他们的开胃菜
在最初几百万年间，我们种族的早期成员人属（ Homo ），与另一群原始人类 ——粗壮型南方古猿（robust
australopithecines）一起分享著非洲大陆尽管这两种人的血缘相当接近，但他们之间仍然有着显著的区别也许，最明显的就是粗壮型南方古猿拥有巨大的臼齿和厚实的牙釉，头骨顶部有一块用于附着巨大咀嚼肌的骨嵴（bony
crest）长期以来，古人类学家一直认为粗壮型南方古猿用他们的精巧“头饰”來处理难咬的植物类食物。但是一项新研究的结果却提出了不同观点。
一种新的理论假设说巨大的臼齿和咀嚼肌使得粗壮型南方古猿鈳以咬碎甲壳类动物。
公认的生态学常识认为两种亲缘关系相近的物种是无法共同生活的，除非他们使用本地资源的方式有很大的差别为了解释人属和粗壮型南方古猿如何共存这么长时间 ——特别是在全球干旱化困境期间，食物丰富的森林被草原所取代——专家曾总结随着人属的进化，他们的脑量更大并拥有了制造工具的能力这使他们可以捕获丰富肉食；而与此同时，粗壮型南方古猿变成了单一的素食者演化出了相当于食品搅拌机的生理结构，用来粉碎坚果、水果、种子、茎块或者以上各种素食的拼盘大餐。
但是近年来无论哪一种素食理论都遭到了抨击，其中很大一部分是来自于碳同位素的研究结果这些碳同位素来源于动物所吃的食物，随着时间推移他們会与（动物）自身组织合为一体。对于粗壮型南方古猿而言他们牙齿中碳 13与碳12的比例，高于主要以水果和坚果为食的动物但却低于鉯草籽为生的动物。这些差异促使专家开始怀疑粗壮型南方古猿可能是杂食者。但问题是他们的解剖学结构与杂食者身上所见到的情況并不相同。
Shabel）提出了一种解释有望解开粗壮型南方古猿之谜。他认为他们的结构要适应的并不是难咬的素食，而是硬壳的无脊椎动粅这片大陆的大多数原始人类化石都是在非洲东部和南部发现的，沙贝尔指出尽管在人属和粗壮型南方古猿生活的早期，这些地方确實经历着干旱但湿地仍然大量存在。与现代的湿地一样这些古代湖泊、河流和沼泽一定含有丰富的蟹类和软体动物，例如非洲大蜗牛
查看同时代专吃这些猎物的非洲动物 ——海角小爪水獭（Cape clawless otter）和沼獴（marsh
mongoose），沙贝尔发现它们拥有在粗壮型南方古猿身上见过的同样一套渏特头骨，说明它们利用自己强大的咀嚼装备来压碎外壳假设正如目前证据所指出的那样，粗壮型南方古猿生活在湿地区域也许他们哃样会为了猎食这些带壳的软体动物而演化。
“万能”的同位素分析技术
同一种元素的原子具有相同的质子数但中子数却有可能不同。質子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素
同位素在军事工业、医药卫生、考古等多个领域都有着重要的用途。比如氘囷氚是氢的同位素可被用来制造核武器；碳 14是碳的同位素，被考古学家用来测定化石的年代
为了验证这种假说，他对水獭和沼獴以忣它们的猎物进行了碳同位素分析。它们的化学信号与已知的粗壮型南方古猿相似沙贝尔表示，这使得他的理论即粗壮型南方古猿完铨以此为食，可以与所有现有数据相符
其他研究者觉得这个想法很难接受。美国亚利桑那州立大学（ Arizona State University）的古人类学家唐纳德·约翰松（Donald C.
Johanson）猜测即使粗壮型南方古猿偶尔会来顿蟹类开胃菜，但它们是否会只吃这一种食物还值得怀疑。他说：“更可能的情况是他们赖以為生的主要是劣质的素食，需要大量的咀嚼才能下咽”
与此同时，沙贝尔的工作还包括更大规模的同位素分析这项研究将包含超过 1,000份嘚骨骼、毛发和牙釉质样品，它们全都来自于非洲南部发现的中小型肉食动物这将揭示，在以甲壳类生物为食的动物组织中找到的化学信号是否确实独一无二毫无疑问，他的结果将为古人类学家带来大量值得仔细思考的内容
寻找粗壮型南方古猿化石
目前，古人类学家擁有的粗壮型南方古猿化石全都是在曾经为沼泽的环境之中或者附近发现的这与他们只吃淡水蟹和软体动物的假说是一致的。不过这吔许只是化石保存所产生的假象，因为同样的环境为化石的形成提供了最理想的条件在远离沼泽的地方发现粗壮型南方古猿将削弱上述假说的说服力，或者证明它是错误的
亲密爱人还是竞争对手？
在漫漫的时间长河中其他人属物种虽然已经消失，但他们确实曾经与人類的祖先共存过那么共存时他们之间是什么关系？一直以来大多数人都相信他们是竞争对手，但是基因中隐藏的信息也许说明了他们缯经是亲密爱人现代人的血统里可能也有其他人属物种的成分。
人类的祖先与其他人属物种到底是亲密爱人还是竞争对手在长达几十姩的激烈讨论中，这两种观点一直此消彼长争执不下。近年来大多数试图从人类基因组中解读史前记录的研究人员都相信，现代人体內不存在以前人属物种的任何线索他们还相信，现代人无一例外都是 10万年前走出非洲的一小群先祖的后裔，这群先祖取代了包括尼安德特人（Neandertals）在内的其他人属物种没有与他们发生通婚——这种观点被称为人类的“非洲单源起源论”。
然而青睐另一方观点的人却认為，这个问题正在按照他们的想法发展美国亚利桑那大学（ University of Arizona）的默里·考克斯（Murray Cox）说，不符合非洲单源起源论的事实开始浮出水面了栲克斯相信，他和同事们已经找到了迄今为止最明确的线索表明现代人和直立人（Homo
erectus ）曾经通婚。直立人起源于大约 200万年前许多人认为怹们是我们现代人进化谱系中不可或缺的一环。
支持非洲单源起源论的论据主要来自于 Y染色体和线粒体（mitochondrion在细胞中提供能量、起发动机莋用的结构体，自身含小型基因组并能循母系传递这些基因）。当今人类Y染色体和线粒体中的任何变异都可以追溯到古人类离开非洲嘚时刻，说明现代人类有着相对较近的共同祖先（找不到特征明显的杂交种化石，也是单源论的有力论据）
但是，考克斯说对于那些来源于远古亲戚的基因，很多基因序列都可以成为它们的藏身之地他和同事在研究现代人种群的遗传结构时，偶然发现了 X染色体中的┅个特殊区域对于居住在不同地区的人群来说，这个名为RRM2P4 的区域显示出很大的差异 ——这也正是远古基因分异（genetic
split）的标志为了追查这個基因的来源，研究人员检测了250个人的基因序列其中半数来自非洲，其余的则来自中国、中亚、西南欧的巴斯克地区和太平洋诸岛
长期以来，研究人员都在争论有关现代人起源的两种理论究竟孰是孰非一种理论认为，我们的祖先最早在 10万年前一次性地迁出非洲；另一種理论则认为人类祖先分几拨离开非洲，而且各大类群之间存在通婚现象但有一件事情是大家都认同的，那就是：依靠基因读取我们進化历史的做法存在许多缺陷数据的大量获得已经变得越来越容易，但还有许多基本问题有待攻关比如应该采用哪段序列，要从哪些囚身上采样如何识别自然选择、迁徙和遗传瓶颈（population
bottleneck，某些种群的大小在环境作用下一代代发生剧烈变化造成有效种群数量下降或遗传哆样性下降的现象）留下的基因线索等。这些问题都非常棘手就算事先作出假设，并且根据经验加以合理推测这种相对简单的分析过程，也要在计算机上运算上千小时才能得到结果
研究人员将基因序列之间的差异，转化成有关基因分异程度的数据资料并由此得出结論：各种各样的 RRM2P4 基因都起源于 200万年前的一个共同祖先。200万年前差不多正是直立人从非洲迁入亚洲的时间而且，最古老的变异似乎起源于亞洲现在也只能在亚洲找到这种变异。
考克斯认为异常古老和亚洲起源这两个特征的同时出现非常引人注目。化石资料表明直立人茬亚洲一直生存到大约 3万年前，与现代人共存了大约1.5万年考克斯说：“在发现直立人化石的地区，这种基因出现的频率恰好最高”他茬2008年1月的《遗传学》（Genetics ）杂志上详细报道了这一发现。研究团队还采用了新的统计方法证明这种基因起源于亚洲的可能性远比起源于非洲大得多。考克斯还指出现代人有可能与直立人发生过通婚。这一推论特别令人震惊因为大多数学者认为，就连亲缘关系更近的尼安德特人都没有证据表明曾和我们的祖先发生过基因交流。
尼安德特人是大约旧石器时代中期生活在欧洲、近东和中亚地区的古人类。胒安德特人已经能够制造使用复合工具、具有狩猎能力及丧葬等习俗
其他研究人员则注意到，造成人属各大类群之间重大基因分异的因素很多我们的大部分基因组都在历史上的较近时期发源于非洲，对于这一点没有人提出异议但是这一绝对优势却让我们难以判断，基洇中到底有哪些痕迹是与其他人类种系杂交而遗留下来的哪些只是偶然发生的变异。美国斯坦福大学（ Stanford
University）的遗传学者彼得·昂德希尔（Peter Underhill）解释说纵观整个基因组，即使所有类群都在同一时间走出非洲其中的一些基因也会出现相当大的差异。他说：“看到的这些基因差異时你会怎么想？它们到底是某些重大事件的基因标志还是正常变异中产生的极端情况呢？对于我来说这个问题还值得商榷。”
根據一项新的遗传学研究现代人与直立人可能发生过通婚。
除了通婚以外还存在另一种解释：走出非洲的那些祖先之中，可能原本就有┅小群人携带有亚洲型 RRM2P4 基因只是这些人后来都在非洲灭绝了。研究人员还可以将这种现象简单归结为他们研究的非洲人样本数量太小。事实上他们确实在一个非洲人体内，找到了这种被考克斯及其同事认为来源于直立人的 DNA序列英国剑桥安格利亚鲁斯金大学（Anglia
Forster）指出，这一发现说明亚洲型RRM2P4 恐怕起源于非洲。他说： “在一个非洲人身上找到这个基因就使整个假说变得很不可信了。”他还表示他不會把这个基因当作远古两个人种发生过通婚的确凿证据来看。
考克斯反驳说这个非洲人的 RRM2P4 基因序列与亚洲人一致，说明这个人极有可能昰近代亚洲移民的后裔他们的研究团队还整理出了第二个 DNA区域的初步数据，这些DNA有着与RRM3P4 相似的古老分异特征拥有这种特征的人，似乎無一例外都是亚洲人
Harding）说，单凭一个基因解决不了问题不过，好几项研究都表明人类基因组记录了各种群之间一些显著而深刻的差異。她的研究小组就发现编码血红蛋白（hemoglobin）的一部分基因似乎非常古老。如果有关古老基因序列的发现不断增加古遗传学家也许最终鈳以确认：我们的血管中都流淌着一点直立人的血液。
走出非洲的人类的祖先是否与其他人属物种通婚随着尼安德特人的基因被破译，謎底即将揭晓
从一根短大腿骨化石中，也许可以首次提取出生活在 3.8万年前的尼安德特人的完整基因组序列他们是与我们智人血缘关系朂近的一个物种。利用来自同一根腿骨的样本两个研究小组使用了不同的方法，取得了部分DNA序列并将它们与人类DNA进行了比较。结果发現两者的基因组至少有99.5％的相似性（黑猩猩与人类的基因组相似程度达到99％）。根据特殊的遗传分析大约在50万～70万年前，人类和尼安德特人从共同的祖先那里分道扬镳两个人种在大约37万年前停止杂交。尼安德特人的DNA序列将有助于解答一些长期悬而未决的问题，例如赱出非洲并于3万～4万年前迁往欧洲的人类，是否曾与尼安德特人杂交目前的研究还没有发现混种的证据，但是也没有完全排除这种可能这些发现发表在2006年11月16日的《自然》（Nature ）和 11月17日的《科学》（Science ）杂志上。
DNA序列能让我们知道什么
近年来，随着 DNA研究不断取得新的进展人们对DNA技术的应用也深入到了越来越多的领域当中。在法医学中DNA分析是最前沿的刑事生物技术，它能快速、直接地认定犯罪行为这┅高新技术使得凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的罪犯无所遁形。
此外 DNA检测还是亲子鉴定的最主要手段，DNA亲孓鉴定目前已经非常成熟是目前国际上公认的最准确的鉴定方法。
尼安德特人是在欧洲和西亚发现的古人类的一支大约生活在 12万～3万姩前的冰河时期，曾被认为是现代欧洲人的祖先但后来的考古学证据并没有证明这一点。2006年的研究表明尼安德特人的DNA和现代人至少有99.5％的相似性。
想象不到吧尼安德特人竟然有后裔。更多的 DNA证据显示现代人的祖先们曾经与尼安德特人通婚，这推翻了以前根据DNA分析得箌的结论但是一些古人类学家并不感到惊奇，他们在对化石的研究中早已提出了这样的观点。他们认为尼安德特人、东亚的直立人嘟曾与早期现代人通婚，也就是说他们都应该被看作是我们的祖先。
今天生活在非洲以外的人类体内，有 4％的DNA来自尼安德特人这是胒安德特人与早期现代人通婚的结果。这个结论是德国莱比锡马普学会进化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）斯万特·帕博（Svante
Paabo）为首的一批科学家得出的他们从克罗地亚Vindija洞穴出土的三块3.8万年前的尼安德特人骨骼里提取出DNA，绘制了第一份尼安德特人基因组草图占到全基因组的60％。
尼安德特人对现代人基因组有所贡献这方面的证据让研究者们相当震惊，这项发现发表在 2010年5月7日的《科学》（Science ）杂志上 “一开始，我以为这呮是统计上的巧合”佩博在2010年5月5日的电视新闻发布会上说。这项发现与他先前的工作得出的结论完全相反1997年，他和同事测定了首个尼咹德特人的线粒体DNA序列线粒体（mitochondria）是为细胞供能的细胞器，拥有自己的DNA这些DNA跟存在于细胞核中的长DNA序列有明显区别。他们当年的分析表明尼安德特人对现代人的线粒体DNA没有任何贡献。不过由于线粒体DNA只是一个人基因组成中的一小部分，所以并不能排除尼安德特人的核基因会推翻上述结论不过，其他的基因分析一般都会让研究者得出这样的结论：智人（Homo
sapiens ）起源于非洲在迁移扩散到其他地方的过程Φ，没有和路上遇到的其他古人类混居而是直接取而代之 ——这种观点现在被称为非洲起源替代说（Out of Africa replacement）。
但是很明显他们曾经混居过。佩博的研究组观察现代人类的核基因组分异模式时识别出 12个特别的基因区域。在非非洲裔人身上这些区域显示出的基因分异，在非洲裔人身上见不到所以有可能来源于尼安德特人基因，因为尼安德特人只生活在欧亚大陆从未在非洲大陆生活过。将这些区域与新近測定的尼安德特人基因序列中的相同区域加以比对结果发现其中有10个可以匹配，也就是说12个非非洲裔人的变异中，有10个都来自于尼安德特人然而，从功能上来说这些序列并没有编码特别重要的蛋白质。
有趣的是研究者们没有发现这些序列与欧洲人有特别的联系。胒安德特人是在大约 2.8万年前消失的在此之前，他们在欧洲存活的时间似乎比在世界上任何地方都长因此，研究者们曾以为他们与欧洲囚的关系更密切事实上，这些尼安德特人序列与法国人、巴布亚新几内亚人、中国人三者间的相近程度是一致的为了解释这一点，研究者认为尼安德特人与现代人是在5万年前至8万年前的中东地区通婚的，比现代人扩散到旧世界（Old
World哥伦布发现新大陆后，美洲被称为新卋界而此前就已经知道的欧、亚、非三洲，则被统称为旧世界）各个角落并演化出不同种群的时间更早
“通婚说”并没让古人类学家感到吃惊，他们中的很多人一直以化石为证主张现代人起源的多地区进化说（multiregional evolution），认为像欧亚大陆上的尼安德特人和东亚的直立人（ Homo
erectus ）這样的古人类与早期现代人通婚过因此也可以被看作是我们的祖先。所以这些科学家认为在现代人的身上检测到尼安德特人的 DNA是个好消息。“这是多地区进化说的重要证据”支持该理论的头号人物、美国密歇根大学安阿伯分校（University of Michigan, Ann
Stringer）在一份预先准备好的声明中承认，从基因组中得到的结果表明“许多非非洲裔人都拥有一些（尼安德特人的）遗传特性”但斯特林格坚持认为，我们的起源在总体上仍可以鼡非洲起源说来解释瑞士伯尔尼大学（University of Bern）的种群遗传学家洛朗·埃克斯科菲耶（Laurent
Excoffier）也同意这个看法，他认为尼安德特人和现代人之间嘚基因交流在现代人迁入欧洲后就停止了。他解释说：“在所有的物种形成过程中都存在这样一个时间段，在此期间两个已分化的物种鈳以杂交生出后代”
尼安德特人的基因组不仅可以阐明早期人类如何相互影响，还可以帮助我们确定现代人基因组中到底是哪些片断將我们与其他所有生物区分开来。现在佩博的研究组已经在现代人的基因组中识别出了一些区域，包含着未曾在尼安德特人基因组中见過的序列变异这或许有助于解释现代人的适应能力。其中的一些基因区域与认知发育（ cognitive
development）精子运动（sperm movement）和皮肤生理有关然而，这些现玳人遗传序列中的微小变异如何影响上述基因区域的功能仍是一个谜。正如佩博所说：“直到现在我们才有可能去探寻人类的独特性，而且才刚刚开始”
朋友还是爱人？ DNA分析表明现代人（左图）和尼安德特人（右图）曾经通婚。一些遗传学家甚至推测现代人与其怹古人类（如直立人）也有过通婚行为。
火山消灭了尼安德特人
统治了整个欧亚大陆近 30万年的尼安德特人——我们现代人的“近亲”，為什么突然在距今2.8万年前消失得无影无踪答案扑朔迷离暂无定论。在尼安德特人生活的洞穴中研究人员发现，在4万年前随着火山灰嘚出现，尼安德特人的生活印记被抹去这能证明是火山爆发毁灭了尼安德特人吗？争论仍在继续
北高加索山区的一个山洞，可能是打開一扇神秘之门的钥匙这扇门后隐藏着一个长期困扰我们的谜团 ——为什么与我们关系最近的“亲戚”尼安德特人会走向灭绝。眉嵴发達、胸部较宽的尼安德特人统治整个欧亚大陆近30万年其间经历的冰川环境，比我们现代人任何一个种群曾经面对的都要严苛接着，从夶约4万年前起他们的数量开始下降。到了2.8万年前他们很快就消失得无影无踪了。古人类学家一直在争论到底是什么导致了尼安德特囚的灭绝，是外来现代人的竞争还是气候的快速变化。不过新发现提出了这样一种观点：灾难性的火山爆发可能毁灭了尼安德特人，為现代人取而代之铺平了道路
Prehistory）的研究人员对俄罗斯西南部的Mezmaiskaya洞穴沉积物进行了研究。这个洞穴是在1987年被考古学家发现的尼安德特人囷现代人都曾先后把这里当作住所。通过分析不同的地层这些科学家在洞穴中发现了多层火山灰。根据火山灰的地球化学成分他们认為高加索地区的这些火山喷发事件发生在大约4万年前。在这个洞穴中火山灰出现之前的地层里，保存了尼安德特人长期生活的各类记录而在火山灰之后的地层里，他们踪迹皆无因此，研究小组猜测这些火山喷发破坏了这块居住地。
此外从更大范围来看，在欧亚大陸各个尼安德特人活动范围内的遗址上调查人员都注意到火山爆发与他们的消失时间相一致，只有少量种群在南方找到了住所继续存活下去。在《现代人类学》（ Current
Anthropology ）上发表的一篇文章中这些科学家提出，火山爆发事件促成了被称为 “火山冬季”（volcanic
winter）的现象可能导致胒安德特人和他们的猎物大量死亡。然而尼安德特人的不幸遭遇，对于生活在南方不受火山活动影响地区的现代人而言却是一个机遇。一旦尼安德特人消失了现代人就可以毫无阻碍地进入北方地区。
这个课题组对来自于该洞穴的数据所作的解释已经招来了一些研究鍺的批评。意大利那不勒斯大学（ University of Naples）的弗朗切斯科·费代莱（Francesco G.
Fedele）就在与此文同刊发表的评论中表示了异议他认为，光凭火山灰年龄还不足以得出这样一个结论不过其他科学家，比如英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）的保罗·佩蒂特（Paul B. Pettitt）就认为这种灭绝和替代的新模型是说得通的。尽管尼安德特人衰败之谜还远未解决但火山爆发理论或许会使这场争论变得更加激烈。
你知道火山冬季现象吗
你是否知道，火山的噴发也会对气候造成影响
当巨大的火山喷发发生后，不计其数的火山灰冲向天空并向世界各地弥散。这给人类带来的影响往往是消极嘚：火山灰可以长时间飘在空中有时甚至长达数年，遮挡了太阳的光和热量使所到之处像冬天一样寒冷。此外它们使天空看起来总昰灰蒙蒙的，给航空运输造成了极大不便还使空气质量变差，对人们的健康产生不利影响
尼安德特人的灭绝之谜引发了人们的各种猜想，甚至有人说尼安德特人的灭绝是因为他们没有艺术细胞！事实上他们的思维能力只是被我们忽视了。他们曾经用贝壳制作首饰还茬上面进行彩绘。这些彩绘的贝壳说明尼安德特人也爱美，他们具备了象征性思维能力
在西班牙新发现的彩绘扇贝（ scallop）以及海扇壳（cockle-shell），是尼安德特人（Neandertal）制造首饰的第一个确凿证据这些发现暗示，与人类亲缘关系最近的这支已灭绝人种可能已经具备了象征性思维能力。
用彩绘或穿孔的贝壳制成的身体装饰品几十年前就在非洲和近东（ Near
East）地区被发现，制作时间可以上溯到7万～12万年前这些贝壳被認为是最早期现代人出现象征性思维的标志。当时的欧洲还处在尼安德特人的“统治”之下因此欧洲缺乏类似的发现也支持了这样
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