【基礎科研】人屬的起源

過去一周，爲了未來申請教職，我專注在寫作一篇金融論文上。現在草稿已經完成，我會盡可能找時間把心頭上的幾個話題在部落格上討論。不過找工作這事必然會繼續消耗時間精力，如果文章經常停更，請大家見諒。

幾年前我寫過《猿類的起源》和《人類的起源》，前者介紹了猿類（Great Apes，即大型靈長類，學術上叫做Hominidae，人科）在西亞發源的歷史，後者則討論了智人（Homo sapiens，即現代人）在七萬多年前被氣候變化壓縮到南非一隅，後來藉著弓箭和地域性觀念的發明而迅速征服消滅了其他人種，散佈到全世界。今天我想談一談最早的人屬（Homo）的起源故事。

50多年來，所有的教科書都說最早的人屬物種是生活在210萬到150萬年前的Homo habilis（能人，或者巧人，“habilis”來自拉丁文“巧手”的意思）。這是因爲在1950年代末到1960年，傳奇性的古生物學家Louis & Mary Leakey夫妻在東非Tanzania（坦桑尼亞）挖掘出它的化石的時候，正統學術理論認爲人屬的決定性特徵在於能夠使用石器，而H. habilis的化石是與一大批剝片石器（Flaked Stone Tools）一起發現的，在當時是已知最早的石器。於是它被歸納到Homo，並且被取名為habilis。

但是古生物學隨著新化石的發現而不斷進步，纍積了許多早於H. habilis的化石。因爲沒有明顯的石器伴隨出現，所以這些物種被歸類於Australopithecus（“Australis”是拉丁文“南方”的意思，而“Pithekos”則是希臘文裏的“猴子”，我曾在《人類的起源》一文中用它開過玩笑）這個屬（Genus）。最著名的是1974年的Lucy，她是典型的Australopithecus afarensis（根據Ethiopia的Afar省來命名，生活在390萬到290萬年前），以及在1924年出土，但是拖了很多年才被主流學術界接受的Taung Child，他是Australopithecus africanus（“非洲”，生活在330萬到210萬年前）的代表。雖然H. habilis的骨骼結構，和這兩種Australopithecus更爲相似，反而和大家公認的人屬主幹物種Homo erectus（直立人，生活在180萬至十幾萬年前）差別較大，一直到20世紀末，正統觀點仍然認爲H. habilis是人屬的起源。

但是在2008年，古生物學家Lee Berger在南非發現了Australopithecus sediba（“sediba”是當地土著語言“井”的意思），放射性定代給出198萬年前，與H. habilis重叠，而且它的骨骼與H. habilis極爲接近，實在不應該分到兩個不同的屬。再加上在那之前，陸陸續續有早於200萬年前的石器被發現；到了2010年，發現了340萬年前A. afarensis已經有切割式石器的明確證據。至此，H. habilis被分類到人屬的事實與邏輯基礎完全消失，只剩下歷史傳統的理由。

目前H. habilis的定位，我認爲和十幾年前冥王星算不算行星的爭論很相似：科學家知道舊有的分類已經不再適合新的事實證據和邏輯理解，但是由於歷史傳統的慣性，一時無法下定決心來做改變。不過拖到最後，冥王星還是在2006年被降級為“矮行星”（“Dwarf planet”），所以H. habilis變成A. habilis很可能也只是時間的問題。

雖然H. habilis和H. erectus的骨骼結構有較大的不同，但是這算是定量上的差異。要定義Homo這麽重要的一個屬，科學家還是希望能有一個明確的、定性的特徵。能否使用石器，已經不再適合做爲標準，那麽H. erectus有什麽特性，使它和之前所有的古猿人徹底地分開，而且被後世的H. sapiens繼承了呢？

剛好在2004年，Bramble & Lieberman在《自然》上發表了一篇論文（參見https://www.nature.com/articles/nature03052 ），立刻成爲劃時代的突破。100年前的古生物學界，曾經爲了人類演化是先兩足行走、還是先發展大腦，有過很長的爭議。後來前面提到的種種Australopithecus的化石一再顯示他們已經是直立兩足行走，但是腦容量仍然接近黑猩猩，這才解決了那個爭端，並且提供了人類先祖與其他猿類在演化上分歧的主要因素：並不是腦容量，也不是石器的使用（不但黑猩猩能使用石器，連猴子都被觀察到有使用石頭來砸堅果的能力），而是人類的先祖從森林進入草原，改用了在平地上效率較高的兩足行走。

Bramble & Lieberman更進一步，認爲從H. erectus開始（包含早期的一個亞種Homo ergaster，匠人，“ergaster”就是希臘文裏“匠人”的意思），人類先祖的主要攝食方式，成爲有組織性的狩獵，輔以采集植物食品，也就是所謂的Hunter-gatherer。而他們的狩獵方法，與自然界大多數的捕食者不同，不是靠速度和力量，而是用耐久性的奔跑，撐到獵物精疲力竭。

這個説法一公開，很快就被廣汎接受。這是因爲醫學界和人類學界早就注意到人類長跑的潛能，高到離譜的地步。實驗和計算的結果，是遠古的獵人靠著長跑，可以累壞所有可能的大型獵物，連馬都可以在三天内趕上。古代的步兵，如果輕裝前進，不考慮補給鏈，也是在三天以上的路程，就可以靠强行軍趕上騎兵。騎馬的長途優勢，基本來自裝備的重量：同樣30公斤的負重（羅馬軍團行軍的標準負載），對自重70公斤的步兵和自重700公斤的馬匹，有明顯不同的影響。

近年來，又有了許多基因方面的研究，每一次都佐證了長跑式狩獵的假説：不但各式各樣的人類器官明顯地為長跑而優化（例如失去體毛，以便流汗降溫），而且這些優化基本都是從180萬年前左右開始的。所以人屬的起源，應該就正是演化出長跑式狩獵的掠食方式。

這是網絡上少有的對幾種古人類比較精確的圖片描述，來自大英百科全書。很明顯地從H. erectus開始，爲了長跑式狩獵，體型增大、腿長增加、並且失去了體毛。

但是人類身體在180萬年裏為長跑不斷優化的結果，就是現代社會普遍因爲運動量不足，而產生了嚴重的健康危機。這是因爲古人類在10萬代演化過程中，幾乎人人都有平均每天兩小時的長跑，於是一些適應久坐不動的生理環路被取消了。這在自然界其實很常見，例如大白鯊（Great White Shark）和鮪魚都是遠程快速巡游性魚類，它們經常保持高速前進，所以水流有足夠的壓力和速度自然通過它們的魚鰓，結果一般魚類用來把水增壓打入魚鰓的肌肉就退化消失了。如果讀者喜歡去水族館或者海洋公園，可能會注意到他們連虎鯨（Orca）都能馴養，但是卻絕對沒有大白鯊，就正是因爲大白鯊被關在池子裏之後，無法高速巡游，連呼吸都會有困難。同樣的，日本人想要人工養殖價值不菲又日益稀少的黑鮪（Bluefin Tuna），也面臨類似的難題。

所以現代人類因爲運動量不足，而產生各式各樣的生理和心erectus理疾病，包括失眠、免疫失常、糖尿病、高血壓等等，也就不足爲奇。像是我這樣的Couch Potato，看著黑猩猩和大猩猩每天只移動100公尺而不會因之有任何健康問題，也只能是羡慕嫉妒恨了。

【後註】在2019年六月出現一篇論文，分析了智人相對於其他靈長類容易纍積脂肪的基因機制，這個基因應該就是180萬年前H erectus的定義性突變之一。有興趣的讀者，請參閲https://www.sciencealert.com/new-dna-evidence-might-help-explain-why-humans-are-the-fat-primate和https://www.medicalnewstoday.com/articles/325668.php。