人類700萬(wàn)年前就能直立行走了？最新研究破解20年古人類學(xué)爭(zhēng)議

人類究竟是從什么時(shí)候開(kāi)始站立行走的？關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，古人類學(xué)界已經(jīng)爭(zhēng)論了數(shù)十年。雖然著名的南方古猿代表“露西”（Lucy）證明了 320 萬(wàn)年前人類祖先已經(jīng)習(xí)慣于雙足行走，但在更久遠(yuǎn)的 700 萬(wàn)年前——也就是公認(rèn)的人類與黑猩猩剛剛分化的時(shí)期，證據(jù)一直模糊不清。

1 月 2 日，紐約大學(xué)人類起源研究中心在權(quán)威期刊 Science Advances 發(fā)表了一項(xiàng)最新成果。由斯科特·威廉姆斯（Scott A. Williams）教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，利用高精度技術(shù)分析了出土于中非乍得的關(guān)鍵化石，確證了生活在約 700 萬(wàn)年前的乍得沙赫人（Sahelanthropus tchadensis）已具備直立行走的能力。

（來(lái)源：Science Advances）

要理解這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的重要性，需要先回顧乍得沙赫人的發(fā)掘歷史。2001 年，在非洲乍得北部的沙漠，法國(guó)古生物學(xué)家米歇爾·布呂內(nèi)（Michel Brunet）團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一顆保存較好的頭骨，并將其命名為“圖邁”（Touma?）。

圖｜“圖邁”頭骨（來(lái)源：astronoo）

這顆頭骨的年代測(cè)定為 600 萬(wàn)至 700 萬(wàn)年前。盡管它的腦容量只有約 360 毫升，與現(xiàn)代黑猩猩相當(dāng)，但其枕骨大孔（脊柱與顱骨連接的孔洞）位置靠前，這通常被認(rèn)為是頭部直立于脊柱之上的特征。團(tuán)隊(duì)認(rèn)為其可能是最早的直立行走者。

然而，僅憑頭骨推斷行走方式存在不確定性。學(xué)界一直期待能看到四肢骨骼的證據(jù)。事實(shí)上，與頭骨同地層出土的還有一根股骨（大腿骨）和兩根尺骨（前臂骨），但這幾塊骨骼在發(fā)現(xiàn)后的十幾年里一直未被詳細(xì)披露。

直到 2018 年和 2020 年，關(guān)于這些肢骨的爭(zhēng)議爆發(fā)：一派學(xué)者認(rèn)為這根股骨形態(tài)太像黑猩猩，不支持直立行走；而原發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)則堅(jiān)稱其特征支持雙足行走。由于雙方多依賴肉眼觀察和定性描述，結(jié)論遲遲無(wú)法統(tǒng)一。

時(shí)間就這樣到了 2026 年。在這項(xiàng)紐約大學(xué)的最新研究中，團(tuán)隊(duì)摒棄了主觀的形態(tài)描述，轉(zhuǎn)而采用更為客觀的量化分析手段——三維幾何形態(tài)測(cè)量學(xué)（3D Geometric Morphometrics），這是一種基于坐標(biāo)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠精確捕捉生物骨骼在空間中的形狀變化。

通過(guò)對(duì)編號(hào)為 TM 266-01-063 的左側(cè)股骨化石進(jìn)行高精度掃描，并將其與現(xiàn)代人類、現(xiàn)存類人猿（黑猩猩、大猩猩、紅毛猩猩）以及其他古人類化石（如原人 Orrorin、地猿 Ardipithecus）進(jìn)行全方位的對(duì)比，研究人員捕捉到了此前被忽視的關(guān)鍵解剖學(xué)細(xì)節(jié)。

（來(lái)源：論文）

在威廉姆斯團(tuán)隊(duì)的分析中，最具說(shuō)服力的證據(jù)來(lái)自股骨近端一個(gè)微小但功能顯著的結(jié)構(gòu)——股骨結(jié)節(jié)（Femoral Tubercle）。

解剖學(xué)研究表明，股骨結(jié)節(jié)是髂股韌帶（Iliofemoral ligament）上束的附著點(diǎn)。髂股韌帶是人體最強(qiáng)壯的韌帶之一，呈倒 Y 字形分布于髖關(guān)節(jié)前方。它的核心功能是在人體直立站立或行走時(shí)，限制髖關(guān)節(jié)的過(guò)度伸展，從而“鎖定”關(guān)節(jié)，使人體能夠以極低的肌肉能耗維持直立姿勢(shì)。如果沒(méi)有這一結(jié)構(gòu)，軀干在直立時(shí)會(huì)極其不穩(wěn)定，容易向后倒塌。

研究數(shù)據(jù)顯示，在現(xiàn)存的非人類人猿（如黑猩猩和大猩猩）中，由于它們主要采用四足行走或指節(jié)行走（Knuckle-walking），髖關(guān)節(jié)長(zhǎng)期處于屈曲狀態(tài)，不需要這種強(qiáng)力的被動(dòng)穩(wěn)定機(jī)制，因此它們的股骨上完全缺失股骨結(jié)節(jié)，相關(guān)的韌帶也相對(duì)薄弱且呈直線走向。與此形成鮮明對(duì)比的是，乍得沙赫人的股骨化石上清晰地保留了一個(gè)尺寸約為 5 毫米乘 5 毫米的方形粗糙突起。

盡管由于化石表面的磨損，其形態(tài)不如現(xiàn)代人類那般突兀，但其解剖位置與南方古猿及早期的直立人（Homo erectus）驚人一致。這一微小骨骼特征的存在，從生物力學(xué)角度直接證明了乍得沙赫人已經(jīng)演化出了適應(yīng)直立姿態(tài)的軟組織結(jié)構(gòu)。

（來(lái)源：論文）

除了股骨結(jié)節(jié)，研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，乍得沙赫人的股骨表現(xiàn)出強(qiáng)烈的“前扭轉(zhuǎn)”（Antetorsion）特征。

所謂前扭轉(zhuǎn)，是指股骨干遠(yuǎn)端相對(duì)于近端向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的角度。在臨床醫(yī)學(xué)和生物力學(xué)中，股骨的高角度前扭轉(zhuǎn)通常與較大的股骨雙髁角（Bicondylar angle）相關(guān)聯(lián)，這是直立行走物種特有的解剖代償機(jī)制，目的是將膝關(guān)節(jié)內(nèi)收，使得單腿支撐時(shí)的重心能夠落在腳掌正上方。

分析結(jié)果顯示，乍得沙赫人的股骨扭轉(zhuǎn)角度完全落在了古人類和現(xiàn)代人類的變異范圍內(nèi)，而與現(xiàn)存所有大型類人猿的“后扭轉(zhuǎn)”或“零扭轉(zhuǎn)”特征截然不同。在缺乏完整的膝關(guān)節(jié)化石的情況下，這種強(qiáng)烈的骨干前扭轉(zhuǎn)成為了判定其膝部功能近似人類的強(qiáng)力佐證。

（來(lái)源：論文）

然而，如果據(jù)此將乍得沙赫人描繪成一個(gè)完全像現(xiàn)代人一樣在草原上大步流星的物種，則有失偏頗。該研究的另一大貢獻(xiàn)，在于它通過(guò)對(duì)兩根尺骨化石的分析，揭示了早期人類運(yùn)動(dòng)模式的復(fù)雜鑲嵌性。

這兩根編號(hào)分別為 TM 266-01-050 和 TM 266-01-358 的尺骨化石，在幾何形態(tài)上與現(xiàn)代黑猩猩（Pan）表現(xiàn)出極高的相似性。它們擁有顯著彎曲的骨干，這種彎曲結(jié)構(gòu)是典型樹(shù)棲靈長(zhǎng)類的特征，能夠?yàn)榍氨奂∪馓峁└蟮母街娣e和力學(xué)優(yōu)勢(shì)，以適應(yīng)頻繁的攀爬和懸掛行為。

威廉姆斯團(tuán)隊(duì)指出，這種“上肢像猿、下肢像人”的組合，并非化石歸屬錯(cuò)誤，而是早期人類演化過(guò)程中的真實(shí)寫(xiě)照。這意味著乍得沙赫人是一種“兼性”物種：它們?cè)诘孛鏁r(shí)能夠采用雙足直立行走，穿越林間空地或疏林草原；但同時(shí)，它們依然保留了強(qiáng)大的樹(shù)棲能力，并未完全脫離森林環(huán)境。

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)古人類學(xué)界關(guān)于“最后共同祖先”（LCA, Last Common Ancestor）形態(tài)的理論爭(zhēng)論具有重要的指引意義。

長(zhǎng)久以來(lái)，學(xué)界存在兩種主要假說(shuō)：一種是“中新世古猿模型”，認(rèn)為人類和黑猩猩的共同祖先擁有一種既非四足也非直立的獨(dú)特運(yùn)動(dòng)方式，類似于某些已滅絕的歐洲古猿；另一種是“黑猩猩模型”，認(rèn)為共同祖先在形態(tài)和行為上與現(xiàn)代非洲黑猩猩非常相似。紐約大學(xué)的這項(xiàng)研究強(qiáng)烈支持了后者。

乍得沙赫人肢骨與黑猩猩的高度相似性（尤其是尺骨形態(tài)和整體肢體比例），暗示了人類的直立行走并非是在一個(gè)完全陌生的形態(tài)基礎(chǔ)上從頭開(kāi)始，而是從一種類似黑猩猩的、適應(yīng)森林攀爬和指節(jié)行走的祖先形態(tài)中逐漸改造而來(lái)的。

此外，該研究還對(duì)針對(duì)這組化石的一些批評(píng)聲音進(jìn)行了科學(xué)回?fù)?。此前有學(xué)者質(zhì)疑，乍得沙赫人股骨后側(cè)缺乏現(xiàn)代人典型的“粗線”（Linea aspera）——一條供大腿肌肉附著的脊?fàn)钔黄?，因此不可能是直立行走者?/p>

威廉姆斯教授在論文中通過(guò)對(duì)比指出，實(shí)際上不僅是乍得沙赫人，就連后來(lái)確認(rèn)為雙足行走的原始人（Orrorin tugenensis）和始祖地猿（Ardipithecus ramidus），甚至部分南方古猿，都缺乏發(fā)育完全的粗線。這一特征是在人類演化的較晚階段（如直立人時(shí)期）才變得顯著的。

相比之下，股骨結(jié)節(jié)所代表的深層髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定機(jī)制，才是更早期、更本質(zhì)的直立行走信號(hào)。此外，通過(guò)重建肢體比例，研究人員推測(cè)乍得沙赫人的體型和四肢比例介于現(xiàn)代倭黑猩猩（Bonobo）和南方古猿之間。

我們似乎可以想象到這樣一幅圖景：在 700 萬(wàn)年前的中非，氣候逐漸干燥，森林覆蓋開(kāi)始分散。乍得沙赫人開(kāi)始嘗試在樹(shù)林間的開(kāi)闊地帶直立移動(dòng)，這種移動(dòng)方式雖然可能不如后來(lái)的南方古猿那般高效，但股骨上的微小突起證明，它們的身體結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的改變——他們成為了第一批直立行走的地面探索者。

論文地址：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv0130

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍