第十二章 人类的起源
一、古人类学及其分支学科
古人类学是研究古人类的科学。它通过多学科合作，复原有关人类祖先的年代、结构、行为和生态的资料。当今的古人类学研究涉及物理科学、生物科学和社会科学（见表12-1）。
表12-1 古人类学的相关学科
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物理科学 |
生物科学 |
社会科学 |
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地质学（地层学、岩石学、土壤学） |
体质人类学 |
考古学 |
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地球物理学 |
生态学（古生物学） |
文化人类学（民族志） |
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化学 |
孢粉学 |
心理学 |
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地貌学 |
灵长类学 |
民族考古学 |
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埋藏学 |
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二、绝对年代和相对年代
衡量化石和人工制造物距离现今时间的长短可以用绝对年代和相对年代来表示。
（一）绝对年代
绝对年代（absolute dates）涉及时间特定的点，以特定的历法体系记录下来。历法体系以自然循环的时间单位（例如年）为基础记录下对于时间上特定的点来说，已经走在前面或者过去了的这种单位的数目。例如，《物种起源》发表在1859年。这个年代是以格里历为基础的，涉及到自耶稣基督出生的传统日子以来，地球绕着太阳转了1859圈。根据希伯来历，这本书可以说发表在5620年，而根据穆斯林历则可以说发表在1276年。希伯来历的年代是相对于《圣经》关于地球起源的时间，而穆斯林历则相对于穆罕默德升天的时间。
绝对年代经常以115年前或者115
B.P.来表示，在这里B.P.代表“befor the present”（距今…以前）。这种表示方式的问题是，我们必须知道确定这个年代的那一年。例如，如果有个年代在1950年被确定为780
B.P.，在2005年则应该改为835 B.P.，如此类推。现在，许多人类学家用1950年作为所有B.P.年代的参考点。
古生物学的绝对年代经常用如下形式来表示：500 B.P.±50年。“正负50年”不是误差，而是一种概率陈述方式。这种概率以标准差（standard deviation）来表示。例如，50年的标准差的意思是真实的年代落在550至450 B.P.的概率为67%。真实的年代落在两个标准差之间，600至400 B.P.的概率为95%。
由于绝对年代不是准确的年代，有人批评说，使用“绝对年代”这个术语容易引起误解。有些古人类学家喜欢用记时年代（chronometric dating）这个术语来代替绝对年代。
（二）相对年代
相对年代（relative date）不用任何历法体系来确定，它只说明一种物件比另一种物件更古老还是更新近。例如，“老罗比老梁大6岁”，我们不知道两者有多大。这种方法就是相对年代。如果两种物件都用绝对年代表示，我们就可以知道它们的相对年代。
三、绝对年代和相对年代的测定
（一）绝对年代的测定
绝对年代（记时年代）的测定包括放射性碳年代测定法、钾-氩年代测定法、裂变轨迹年代测定法、氨基酸消旋法等。
1.放射性碳年代测定法
最先发展起来的放射性年代测定法是以放射性同位素碳14为基础的方法，通常称为放射性碳年代测定法（radiocarbon dating）。所有现生生物体都含有大量的碳。碳和其他元素以具有不同原子量（atomic weights）的各种原子的形式存在。一种元素不同原子量的变异体称为同位素（isotopes）。碳最常见的形式是原子量为12的稳定原子碳12。然而，所有生物体都含有少量半衰期为5730年的碳14。
碳14在大气层上部由宇宙辐射轰击氮原子而成。这种碳14与氧结合成二氧化碳。二氧化碳由于光合作用而进入植物体内，由于动物吃植物或者其他动物而进入动物体内。只要这个生物体还生活着，其体内碳14与非放射性的碳12的比例保持恒定。当生物体死亡时，没有新的碳14原子进入体内，在死亡时所存在的碳14原子以恒定的速率衰变。
碳14在衰变时，放射出β射线。而β射线可以用特定的记数器来测定。计算β射线给出了一个表示样品中剩下的碳14的间接测量值。这就是放射性碳年代测定法（conventional method of radiocarbon dating）的基础。在1970年代中期，人们发展出放射性碳年代测定直接法（direct method of radiocarbon datings）。这是一种使用回旋加速器或者直线加速器的直接测定碳14与碳12比率的方法。
直接或间接测定碳14相对于碳12在样本中的含量都可以算出绝对年代。放射性碳年代测定法可以用来测定任何有机物质，而不限于骨头、牙齿、贝壳、木炭、木材和花粉。常规法可以用来测定5万年前的材料，只需要几克材料作分析。较新的直接法所测定的范围是4万至10万年前，只需要1至100毫克（0.015至1.500谷）的材料。每种方法超出这些范围时，就没有足够多的碳14留在样品中以供可靠地检测和测定。
2.钾-氩年代测定法
钾-氩年代测定法比较重要，因为这种方法涉及的同位素的半衰期比碳14要长得多。钾40具有13亿年的半衰期。因此，钾-氩年代测定法可以用来测定地球的年龄，并且被广泛地用来标定地质年代表。有些研究者认为，钾-氩年代测定法可以用来测定近至距今5000年前的物件。
钾-氩年代测定法以钾40的放射性蜕变为基础。只有11.2%的钾40蜕变成氩40，这是一种积聚在某种岩石中的气体。钾是岩石中很常见的组成成分，但是，这种方法只能用来测定有足够钾含量的岩石。在非常高的温度下，如火山活动的温度，氩气被驱除出去。当这些物质冷却、凝固时，含有一定量的钾40，但不含氩40。随着时间的推移，钾40的含量减少，而氩40的含量增加。两者的含量被用来计算计时年代。除了少数例外，这种方法只限于火山灰堆积和熔岩流。这种方法很少用来测定实际的物体，而是根据周围的物质相对于火山层的位置来测定人工制品和已形成化石的骨骼的年代。
3.裂变轨迹年代测定法
与钾-氩年代测定法相似，还有其他几种放射性同位素可以应用，如以铀蜕变成为铅，钍蜕变成为铅以及
蜕变成为锶为基础的方法。还有另一种类型的放射性年代测定技术称为裂变轨迹年代测定法（fission-track dating），这是一种不同的处理方法。这种方法依靠特定的放射性同位素的蜕变，但不需要确定两种同位素相互间的比率。
裂变轨迹法测定的也是岩石的年代。岩石是矿物的集合体。矿物在自然状态下是结晶体，这意味着它们的原子由于组件单位的重复而形成有序的三维结构。当较重的同位素（如铀238）的原子核蜕变时，其粒子在岩石所含矿物有序的晶体结构上划破一条裂缝。在这种情况下，粒子在那些结晶体上留下了轨迹。用化学方法处理使这些轨迹增大，这些轨迹在放大的情况下可以看得见，而且可以计数。原子蜕变的数目与所产生的轨迹有直接的关系，如果知道所用同位素的浓度，所留下的轨迹的计数即表示出用来测定年代的矿物的年龄。这种方法可以用来测定从标本形成后二十年到太阳系的形成这个范围的年代。
4.氨基酸消旋法
许多有机分子，如氨基酸，以两种形式存在，这两种形式在结构上相同而互成镜象。在活着的生物体内存在的形式通常是L-氨基酸。L代表levo-（左旋），这表明分子特定的部分向左伸出。另一种形式是D-氨基酸。D代表dextro-（右旋），这意味着分子特定的部分向右伸出。当生物体死亡时，L-氨基酸缓慢地转变成为D-氨基酸。这种过程被称为消旋作用（racemization）。
每种氨基酸在特定的温度下都有独特的消旋速度。例如，天冬氨酸在
（二）相对年代的测定
相对年代测定法包括地层学、标准化石和氟年代测定法等。
1.地层学
地层学（stratigraphy）所研究的是地球各层的构成及其相互间的关系。这些研究所运用的主要原理是叠加原理（principle of superposition）。简单地说，这意味着，在稳定的条件下，沉积物底部的地层（strata）比顶部的地层要古老。由于大气通过风和侵蚀作用，水流通过其流动将沉积在较早的沉积物顶部的灰尘、岩石和沉积物剥蚀掉；由于在不同的时期里，这些物质的构成和性质有所不同，因此，不同的地层通常用肉眼就可以识别出来。像亚利桑那的大峡谷那样的区域生动地说明了地层演替的过程。
叠加原理在地层学中有最简单的应用。当物质沉积下来时，较新的物质在较老的物质的顶部形成。因此，在发掘一个遗址时，挖得越深，就会逐渐遇到越古老的遗物。一般来说，在地下埋得较深的物体比位置靠近表面的物体较古老。因此，我们可以根据化石和文化遗物在沉积层中的位置来确定其相对年代。
实际上，地层顺序不容易解释。整齐的地层并不是始终存在的，像埋葬那样的侵入可以在具有古老得多的物质的同一层中放入新得多的化石。对土壤进行仔细的分析经常可以揭示这种侵入。地震、火山爆发和其他灾变事件也可以改变地层的顺序。
另外，由于各种原因，或者当沉积层被风化掉时，可能有很长一段时期不出现沉积作用。因此，在特定的地层与它的上面或者下面的地层之间会存在很长时间的间断。在地层学记录中，代表这种间断的层面称为不整合（unconformities）。对于特定的地层顺序来说，不整合可能代表比地层所呈现时间更长的一段（未记录的）时间。
2.标准化石
在十八世纪晚期，英国地质学家威廉·斯密斯（1769-1839）注意到，在特定的沉积岩地层中一块出现的化石动植物具有特殊的组合。他认识到，如果在最初发现这些化石以外的地区中发现化石物种的这种组合，这两个地区形成沉积层的时期必然是大致相同的。因此，一个地区的地层可以与另一个地区的地层联系起来。
在这种方式中，特定的化石或者化石的特定组合变成了特定时期的标志物。某些关键性的化石称为标准化石（index fossils）。标准化石是地理分布非常广，但只在相对较短的时期内存在，不是走向灭绝，便进化成为别的类型的物种。标准化石在特定地层中出现为研究者直接提供了该地层的相对年代。如果测定标准化石的记时年代，在相关的地层中发现的其他任何化石便给出了近似的历法年代。
3.氟年代测定法
人们已经发展出特殊的方法来检测遗址中的物体是否为同一时期的.当骨骼和牙齿埋在地下时,从地下水吸收了氟和其他矿物质.另一方面,骨骼的氟含量随着材料的变老而下降.所吸收的矿物质的总量和失去的氟的总量是可以用来计算遗址中的材料的相对年代.但是,由于吸收和失去的速率取决于地下水的特殊性质，因此，这些方法只能用在同一个地区发现的化石。这些方法用得最多的是确定一起发现的两块骨骼是否属于同年代。例如，假定一个人类的颅骨被发现靠近猛犸的肋骨，显示出两者的年代是相同的，因而表明人类与猛犸生活在相同的时期。另外，颅骨可以被解释为由于被埋葬而侵入较古老的地层。
三、人科的特征
人在生物分类上属于人科，也称为人的系统。
人的主要特征是两足直立行走，习惯性制造和使用工具，脑特别发达因而有抽象思维能力和语言，有社会性。
现今人类学界一般以能否直立行走作为区别人和猿的标志。能两足直立行走的高等灵长类被归入人科。
四、人类的起源与进化
根据近百年的研究，国际人类学界目前一般认为，人类是由在约 2000多万年前生活于非洲的森林古猿进化而来。人类的进化发展经历了南方古猿、直立人、早期智人和晚期智人等阶段（表12-2）。
表12-2 人类进化发展的阶段 (单位：万年)
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南方古猿 |
直立人 |
早期智人 |
晚期智人 |
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500~100 |
200~40 |
40~13 |
13~现在 |
五、南方古猿 ( Australopithecus )
南方古猿生活在距今100万年~500万年前。主要生活在非洲东海岸。
（一）南方古猿的发现
1924年，在南非约翰内斯堡的威特沃特斯兰德大学医学院的解剖学教授达特，收到由汤恩地方采石场工人送来的一个化石头骨。这是一个约 6岁的儿童，具有人和猿的混合特征（图12-1）。达特经过研究，将这块化石命名为非洲南方古猿 ( Australopithecus africanus ),以后在非洲的南部和东部的几个地点都发现有南方古猿化石。
图12-1 汤恩儿童
（二）南方古猿化石的分布
南方古猿化石主要分布在非洲的东海岸包括南非、坦桑尼亚、肯尼亚和埃塞俄比亚。化石分布地点如下：
南非：汤恩、斯特克方丹、克罗姆德莱、斯瓦特克朗、马卡潘斯盖特。
坦桑尼亚：奥杜威峡谷、莱托里。
肯尼亚：特卡纳湖东岸
埃塞俄比亚：奥莫、阿法、哈达尔。
（三）南方古猿的体质特征
1.颅骨：颅容量为 440～530立方厘米，颅骨薄，骨嵴发达，脑颅最宽处接近底部，后面观枕部呈铃形，眉嵴中等发达，有明显的眶后收缩，颧弓向外张开。面颅比脑颅相对较大，面颅呈盘状，鼻额缝倒 V字形，鼻骨扁。
2.下颌骨和牙齿：下颌骨相对较大，缺乏颏部。门齿和犬齿相对较小，前臼齿和臼齿相对较大，第一下前臼齿成为外尖较大，内尖较小的半裂齿。
3.颅后骨骼：骨盆为盆形，较短而宽。出现腰曲。腿骨和足骨为两足直立行走型，拇指可作对掌运动。
（四）南方古猿的分类
南方古猿可分为四个种。即根南方古猿（Australopithecus ramidus）, 阿法南方古猿（ Australopithecus afarensis）,非洲南方古猿（Australopithecus africanus）和粗壮南方古猿（ Australopithecus robustus）。
根南方古猿的年代为距今4百万~5百万年前；阿法南方古猿的年代为距今270万年前~4百万年前；非洲南方古猿的年代为2百万~3百万年前；粗壮南方古猿的年代为100万年~220万年前。
作者：陈华 版权所有