近日，發(fā)表在Science Advances上的一項(xiàng)研究中，德國(guó)Max Planck進(jìn)化人類(lèi)學(xué)研究所的古人類(lèi)學(xué)家Philipp Gunz 和Simon Neubauer領(lǐng)導(dǎo)的研究研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，Lucy（一具古猿人標(biāo)本）所屬的阿法（afarensis）南方古猿具有與類(lèi)人猿相似的大腦。然而，遲緩的大腦發(fā)育就像人類(lèi)一樣，古猿嬰兒可能需要長(zhǎng)期依賴(lài)照顧。
300多萬(wàn)年前，阿法南猿生活在東非，在古人類(lèi)族譜中占據(jù)重要位置，因?yàn)樗粡V泛認(rèn)為是所有后來(lái)的古人類(lèi)(包括人類(lèi)譜系)的祖先。來(lái)自芝加哥大學(xué)的通訊作者Zeresenay Alemseged解釋說(shuō)：“Lucy和她的同類(lèi)提供了有關(guān)早期古人類(lèi)行為的重要證據(jù)。他們直立行走，腦容量比黑猩猩大20％，可能已經(jīng)使用鋒利的石頭工具。” Alemseged負(fù)責(zé)在埃塞俄比亞的Dikika野外項(xiàng)目。他在2000年發(fā)現(xiàn)了南方古猿兒童的骨骼。Alemseged補(bǔ)充說(shuō)：“我們的新結(jié)果表明了他們的大腦如何發(fā)育以及如何組織。”
為了研究阿法南方古猿的大腦生長(zhǎng)和組織結(jié)構(gòu)，研究人員在歐洲同步加速器輻射實(shí)驗(yàn)室（ESRF，位于法國(guó)Grenoble）使用同步微斷層掃描技術(shù)掃描了在Dikika發(fā)現(xiàn)的古猿兒童的顱骨化石。在這項(xiàng)最新技術(shù)的幫助下，研究人員能夠以幾周的精度揭示死亡年齡。
此外，研究人員還使用高分辨率常規(guī)斷層掃描技術(shù)掃描了埃塞俄比亞Dikika和Hadar兩地的另外七個(gè)保存完好的顱骨化石。經(jīng)過(guò)數(shù)年艱苦的化石重建和牙齒生長(zhǎng)線(xiàn)計(jì)數(shù)，研究人員復(fù)原了在Dikika發(fā)現(xiàn)的古猿兒童的大腦印記，包括精確的死亡年齡、對(duì)顱內(nèi)容積的重新估計(jì)，以及以前未發(fā)現(xiàn)的著名南方古猿化石的顱內(nèi)特征。
這些數(shù)據(jù)為兩個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題提供了新的啟示：是否有證據(jù)表明阿法古猿具有類(lèi)似人類(lèi)的大腦重組？阿法古猿的大腦生長(zhǎng)模式是否與黑猩猩或人類(lèi)的大腦生長(zhǎng)模式更相似？
與以前的說(shuō)法相反，阿法南方古猿的顱內(nèi)印記顯示出類(lèi)似猿的大腦組織，并且沒(méi)有人類(lèi)特征。然而，對(duì)嬰兒和成人的顱內(nèi)容積進(jìn)行的比較卻表明，阿法古猿更像人類(lèi)那樣需要長(zhǎng)時(shí)間的大腦生長(zhǎng)，這可能是古人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間的童年學(xué)習(xí)進(jìn)化至關(guān)重要。
現(xiàn)代人類(lèi)大腦不僅比我們的近親類(lèi)人猿的大腦要大得多，而且組織方式也不同。人類(lèi)大腦需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能發(fā)育成熟。例如，與黑猩猩相比，現(xiàn)代人類(lèi)的嬰兒學(xué)習(xí)時(shí)間更長(zhǎng)，這是以完全依賴(lài)父母照顧的時(shí)間更長(zhǎng)為代價(jià)的。這些特征總體對(duì)于人類(lèi)的認(rèn)知和社會(huì)行為很重要，但這些特征的進(jìn)化起源仍然不清楚。大腦不會(huì)成為化石，但是隨著大腦在出生前后的生長(zhǎng)和擴(kuò)展，其外層的周?chē)M織會(huì)在顱骨上留下印記?；谶@些顱腔模型，研究人員可以測(cè)量顱內(nèi)容積，并從顱骨中的大腦印記推斷出大腦組織的關(guān)鍵信息。
類(lèi)人猿和人類(lèi)之間的一個(gè)關(guān)鍵差異在于大腦頂葉和枕葉的組織。來(lái)自佛羅里達(dá)州立大學(xué)的合著者、解釋顱內(nèi)印記的專(zhuān)家Dean Falk說(shuō)：“在所有的猿類(lèi)大腦中，一個(gè)清晰的月?tīng)顪衔挥谡砣~主要視覺(jué)皮層的前邊界附近。” 過(guò)去有些人認(rèn)為，大腦結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致了月?tīng)顪显谀戏焦旁车娘B內(nèi)更向后移動(dòng)(類(lèi)似于人類(lèi))，并最終導(dǎo)致人類(lèi)清晰的顱內(nèi)印記消失。人們假設(shè)，南方古猿的這種大腦重組可能與比它們的類(lèi)人猿親戚更復(fù)雜的行為有關(guān)(例如，工具制造、心智化和聲音交流)。不幸的是，月?tīng)顪贤ǔＴ诎麅?nèi)細(xì)胞上不能很好地復(fù)制，因此關(guān)于其在南方古猿中的位置一直存在爭(zhēng)議。
Dikika發(fā)現(xiàn)的保存異常完整的古猿兒童化石在與類(lèi)人猿大腦中相似的位置具有清晰的月?tīng)顪嫌∮?。同樣，?jì)算機(jī)斷層掃描揭示出在Hadar發(fā)現(xiàn)的著名成年南方古猿化石 (A.L. 162-28)中未被發(fā)現(xiàn)的月?tīng)顪嫌∮?。與之前的觀點(diǎn)相反，研究人員沒(méi)有在任何保存了詳細(xì)月?tīng)顪嫌∮浀陌⒎戏焦旁郴邪l(fā)現(xiàn)大腦重組的證據(jù)。
同步加速器對(duì)嬰兒化石的齒列進(jìn)行計(jì)算機(jī)斷層掃描，使通過(guò)計(jì)算牙齒生長(zhǎng)線(xiàn)來(lái)確定一個(gè)人的死亡年齡成為可能。就像樹(shù)木的年輪一樣，牙齒的虛擬截面顯示出反映身體內(nèi)部節(jié)奏的生長(zhǎng)線(xiàn)。通過(guò)研究在Dikika發(fā)現(xiàn)的嬰兒牙齒化石，研究團(tuán)隊(duì)的牙科專(zhuān)家Paul Tafforeau(ESRF)、Adeline Le Cabec（ESRF/ Max Planck進(jìn)化人類(lèi)學(xué)研究所)和Tanya Smith（Griffith大學(xué))計(jì)算出該嬰兒的死亡年齡為861天(2.4年)。
該研究第一作者Philipp Gunz 說(shuō)：“經(jīng)過(guò)七年的研究，我們終于集齊了研究大腦生長(zhǎng)進(jìn)化的所有拼圖，包括Dikika嬰兒的死亡年齡及其顱內(nèi)容積，保存最完好的成人阿法南方古猿化石顱內(nèi)容積，和超過(guò)1600名現(xiàn)代人類(lèi)和黑猩猩的對(duì)比數(shù)據(jù)。”
Dikika嬰兒的牙齒發(fā)育速度與黑猩猩大致相當(dāng)，因此比現(xiàn)代人的要快。然而，考慮到成年阿法南方古猿的大腦大約比黑猩猩大20%，Dikika嬰兒的小顱內(nèi)容積表明，與黑猩猩相比，它們的大腦發(fā)育時(shí)間更長(zhǎng)。
Simon Neubauer 解釋說(shuō)：“即使是將Dikika嬰兒與身材矮小、腦容量小的成年古猿(比如Lucy)進(jìn)行保守的比較，也表明阿法南方古猿的大腦發(fā)育和今天的人類(lèi)一樣是緩慢的。”
Philipp Gunz總結(jié)道：“我們的數(shù)據(jù)表明，阿法南方古猿擁有與類(lèi)人猿相似的大腦組織，但這表明，它們大腦的發(fā)育時(shí)間比黑猩猩要長(zhǎng)。”一般來(lái)說(shuō)，在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中，不同的生長(zhǎng)和成熟速度與不同的幼兒照顧策略有關(guān)，這表明阿法南方古猿大腦生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)可能與長(zhǎng)期依賴(lài)照顧者有關(guān)。另外，緩慢的大腦生長(zhǎng)速度也可能主要代表了一種策略，在食物不充足的環(huán)境中，將后代的能量需求分散到多年時(shí)間中。在這兩種情況下，阿法南方古猿大腦的長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)為人類(lèi)大腦的后續(xù)進(jìn)化和社會(huì)行為提供了基礎(chǔ)，并可能對(duì)兒童長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)的進(jìn)化至關(guān)重要。
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