地球上的生命,从最原始的无细胞结构状态进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。
动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物——人类。
从细菌进化到人类,地球上最早的物种都出现在哪里?我们从已经发现的化石记录来观察一下。
一、地球上最早的大型多细胞生物化石
中国地质研究团队在华北燕山地区15.6亿年前的高于庄组(组是岩石地层单位中的基本单位)中部发现了一个新的碳质宏观化石生物群。化石保存为碳质压型化石(植物在沉积物中被压实而呈扁平状态的化石,化学成分已发生碳化),形态为规则线形到披针形,长可达30厘米,宽近8厘米。
这是在中元古代地层中,首次记录了个体如此大的海洋底栖多细胞真核生物。通过与现代似叶状体生物进行对比,研究人员认为这些生物可以进行光合作用,以固着方式生活在浅海中。
野外采集化石
这是古生物学家迄今发现证据最充分、年龄最老、个体最大的底栖多细胞藻类生物群。不仅将多细胞生物在地球上出现的时间提前了近10亿年,而且大大改变人们对地球早期生物起源、演化历史和演化方式的认识。
光学显微镜下的球状蓝藻化石(产自高于庄组)
光学显微镜下的丝状蓝藻化石(产自高于庄组)
此前, 在中国瓮安地区发现了胚胎化石,以及在澳大利亚埃迪卡拉地区发现的动物群,都表明在寒武纪大爆发之前,多细胞复杂生命已经出现,但是这些生物群的时间也不过五、六亿年。
高于庄组多细胞生物化石的发现,不仅将多细胞真核生物在地球上出现的时间提前了近10亿年,也提醒科学家们需要重新评估当时的地质环境,可以推算也当时的氧含量已达到现代氧含量7%或更高水平。
目前世界上最著名的早期生命记录,是加利福尼亚大学的J·威廉·肖普于1993年在澳大利亚西部皮尔巴拉的岩石中报告的Primaevifilum,其年龄约为34.65亿年。2010年,法国普瓦蒂埃大学的阿布德拉扎克·埃尔·阿尔巴尼等人报告了他们在非洲中西部加蓬发现了250个大约21亿年前的“多细胞生物”化石。化学分析显示,该化石是黄铁矿形成的,所以有人提出质疑,认为Primaevifilum和加蓬化石实际上不是化石,而是没有生物参与的矿物。
二、所有脊椎动物包括人类的远古始祖——5亿年前的昆明鱼化石
人类的祖先是猿人,那么再之前呢?数亿年前,人类的祖先是什么?答案是——鱼。
在云南澄江抚仙湖北岸,有一片18平方公里的丘陵,因形似草帽而得名帽天山。这里是被国际科学界誉为“世界级的化石宝库”——澄江生物群首发点所在地。
作为地球上迄今为止发现最早的脊椎动物,曾在澄江生活的昆明鱼、海口鱼正是人类5.18亿年前的祖先。
世界迄今最早的脊椎动物——澄江动物群中的昆明鱼和海口鱼
1999年4月,在“早期脊椎动物起源及演化重大事件”国际会议上,“海口鱼”和“昆明鱼”化石的照片引起全场轰动。参会专家们一致认为,这是迄今已知的地球生命出现早期的最高等动物化石,这一发现堪称寒武纪生命大爆发研究中最重大的关键性突破。在英国和德国的著名古生物学权威们看来,这两块鱼化石不仅把人类所知的脊椎动物产生时间向前推进了约5000万年,更证明了“鱼是所有脊椎动物包括人类的远古始祖”。
1999年11月4日,国际学术界公认的权威科学刊物《自然》,以最高规格刊载了一篇划时代的地球生命科学论文——《华南早寒武纪脊椎动物》,介绍了“海口鱼”和“昆明鱼”。从此,这一被称为“20世纪国际古生物学界最重要的科学成果之一,是地球早期动物进化研究理论上的又一重大突破”的发现,得到正式确认并广为人知。
目前,已经发现的昆明鱼类包括3个属,即昆明鱼、海口鱼和钟健鱼,它们全部产自寒武纪早期澄江生物群。而在1999年发现的凤娇昆明鱼,仅有大约3厘米长,但已经出现了头、躯干和肛后尾的分化,具备了脊椎动物的基本身体构型。它的出现,将脊椎动物最早的化石记录向前推进了5000万年,成为轰动世界的“天下第一鱼”。
昆明鱼-迄今已知的地球生命出现早期的最高等动物化石
2012年7月,澄江化石地申遗成功,成为中国首个、亚洲唯一、全球仅有三处的化石类世界自然遗产。目前,在澄江化石地,共发现寒武纪珍稀动植物化石分属20个门类、280余种,且80%属于新种。
“不仅仅是脊椎动物,几乎所有现生动物门类的祖先都能在这里找到。”澄江化石地世界自然遗产博物馆馆长陈泰敏说,“而且在其后5亿多年的时间里,它们开枝散叶,形成了今天地球生物多样性的面貌。所以,我们有一句宣传口号:澄江小虫虫,你的小祖宗。”
三、地球上最早的有颌脊椎动物化石
在距今约4.3亿年前的志留纪早期,由原始无颌类动物中分化出了有颌脊椎动物,包括盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类。上、下颌的出现是生物进化历史上的一次大革命。它提高了鱼类的取食和咀嚼功能,也因此增强了鱼类的生存竞争能力。
中国科研团队在重庆秀山发现一个具有大量鱼类完整身体保存的特异埋藏化石群——“重庆特异埋藏化石库”,这个化石群大量保存志留纪早期完整有颌鱼类化石的生物群,堪称“有颌鱼类的黎明”。
中国科研人员根据在重庆特异埋藏化石库和贵州石阡化石库发现的一批鱼类化石标本找到了全球最古老的有颌类牙齿化石,发现了最古老的有颌类奇迹秀山鱼等一批古鱼类化石,揭示了有颌脊椎动物的崛起过程,这批化石的发现,让“从鱼到人”有了关键证据。
这次的新发现将有颚类牙齿出现的日期提前到大约 4.39 亿年前,比原来提早了 1千4 百万年。该研究由中科院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队完成,相关成果形成4篇学术文章,2022年9月28日在国际学术期刊《自然》同期在线发表,并且登上了《自然》封面。
蠕纹沈氏棘鱼
总体而言,“重庆特异埋藏化石库”和“贵州石阡化石库”的发现在古生物学史上第一次大规模展示了志留纪鱼群特别是有颌类的面貌,揭示了早期有颌类崛起的过程:最迟到4.4亿年前,有颌类各大类群已经在华南地区欣欣向荣;到志留纪晚期,更多样、更大型的有颌类属种出现并开始扩散到全球,开启了鱼类登陆并最终演化成为人类的进程。
四、陆地动物的祖先——肉鳍鱼化石
陆地所有的哺乳动物、两栖动物、爬行类动物等,它们的祖先都是肉鳍鱼。鱼又是怎么一步步进化成人类的?研究表明,3亿多年前,一群肉鳍鱼慢慢爬上陆地,后续演化出现两栖动物、爬行动物、鸟类和包括人类所属哺乳动物在内的四足脊椎动物。
在志留纪—泥盆纪时期,生活在水里的鱼类是唯一的脊椎动物,所以这一时期也被称为“鱼类的时代”。鱼类大体分为软骨鱼、硬骨鱼以及盾皮鱼纲,在硬骨鱼中又被分为两类:辐鳍鱼类与肉鳍鱼类。而现在动物学认为的鱼类中软骨鱼类生存至今,硬骨鱼类中的肉鳍鱼进化出四足动物,并最终进化出人类。
肉鳍鱼起源于中国。4亿多年前,曲靖地处赤道附近的滨海环境,繁衍了地球上最早出现的肉鳍鱼类。1993年张弥曼教授与朱敏博士在云南曲靖地区发现了肯氏鱼,经过研究,揭示了中国南方是肉鳍鱼类的起源中心,1999年、2001年先后在英国《自然》杂志发表相关论文。
2012年,中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员朱敏等人,又在云南昭通早泥盆世布拉格期地层中,发现了迄今为止最早的空棘鱼化石——云南孔骨鱼。此次发现的云南孔骨鱼生活在距今约4.1亿年前,从而将此类化石记录推前了约1700万年。再次证明了肉鳍鱼起源于中国南方,英国杂志《自然》再次报道了朱敏等人的这一最新发现。这些都实了肉鳍鱼类起源于中国。
最早期肉鳍鱼的化石材料几乎都是在中国发现的,Zhu et al. (2009)
“大量无可争议的化石证据表明,曲靖是4亿年前人类远祖的发祥地。”。
五、地球上最早的四足型动物化石——肯氏鱼
肯氏鱼是泥盆纪(3亿9千万年前)生物,是最原始的骨鳞鱼类(四足型动物),分布于云南曲靖。
中国科学院张弥曼院士和朱敏博士于20世纪90年代首先在云南曲靖发现了一种肉鳍鱼--肯氏鱼,这种古老的鱼类是四足形动物最原始的种类,距今有3亿9千万年的历史。四足形动物包括四足动物和它们仍生活在水中的祖先骨鳞鱼类,骨鳞鱼类具有一对内鼻孔和一对外鼻孔,而其它鱼类有两对外鼻孔而没有内鼻孔。
此次肯氏鱼发现于2000年,填补了这两者之间的缺失环节,展示了鱼类的外鼻孔向四足动物的内鼻孔转变的过程。
“此次的发现为这个持续了一个世纪的争论提供了答案,”法国自然博物馆冉威尔博士在同期发表的述评文章中称。
六、地球上最早的哺乳动物化石——吴氏巨颅兽
生物考古发现哺乳动物出现的时间并不比恐龙晚,在2亿多年前的三叠纪晚期。
目前已知最早的哺乳动物化石是发现在我国云南禄丰盆地的吴氏巨颅兽,出现在2亿多年前。
这种小动物的体长算上尾巴才3厘米多点,体重在2-5克,个头比个回形别针大不了多少。然而这个小家伙却有可能是我们大多数哺乳动物的祖先,之所以叫巨颅兽,是因为它相对于同时代的其他动物,其头部与身体的比例明显要更大一些。
在巨颅兽发现之前,中耳具有3块听小骨的哺乳动物只发现于大约1.5亿年前的晚侏罗世的地层中,而这项发现使这类哺乳动物的历史向前推进到更早4500万年的早侏罗世,从而改写了哺乳动物的早期历史。
七、地球上最早的猴——亚洲德氏猴化石
猴的祖先是亚洲德氏猴,它发现于中国的湖南省衡东地区,它生活于5500万年前的始新世初期,主要以昆虫为食。它也是目前灵长类动物中最为原始的一个物种,但它的体型比其他灵长类要小很多,体重只有28克,眼睛非常硕大,喜欢生活在丛林中的湖泊附近。
亚洲德氏猴
八、地球上最早的高等灵长类动物化石
关于人类起源问题,历来是人类学和考古学研究的热点话题。1856年,法国圣戈当发现距今2300-1000万年前的森林古猿化石。1908年,埃及法尤姆地区发现距今3500-3000万年前的原上猿化石。
在曙猿化石发现前,世界上最早的高等灵长类动物化石发现于非洲埃及的法尤姆,距今3500万年。因此,古人类学界曾认为,人类最早的起源地在非洲。真的是这样的吗?
1985年,北京中科院的一位古人类学教授在河南省三门峡市渑池县的上河村发现了一些动物化石。经过碳14技术鉴定,确定其年代为中始新世中期,即距今约4500万年。
渑池上河曙猿化石遗址已经成为中始新世晚期最具代表性的化石点之一,也是国际公认的人类原祖起源地之一。
渑池曙猿牙齿化石
1985年,在江苏溧阳上黄镇发现了四类古猿化石,将其命名为中华曙猿,距今约有4500万年历史。
江苏溧阳曙猿化石
1994年,英国《自然杂志》发表的学术论文, 首次向世界透露了在中国江苏上黄地区发现的中华曙猿是人类的共同祖先这一爆炸性信息。中华曙猿比埃及法尤姆原上猿还早1000万年,它颠覆了人类非洲起源说的定论,证明了东亚是世界人类起源地的假说。
1994-1997年,在山西垣曲寨里村一处山谷里发现了众多世界上最早的具有高等灵长类动物特征的世纪曙猿化石,距今约4500万年,这是世界上迄今为止发现的最完整的有关曙猿的生理材料。
“世纪曙猿”下颌骨化石
因为中华曙猿和“世纪曙猿”的化石都要比非洲埃及法尤姆地区发现的高等灵长类化石早出800万年~1000万年,颠覆了西方学者关于高等灵长类起源于非洲的学说。
作为高等灵长类人猿的根基类型的曙猿在中国被发现,说明中国是现今人类所知人类最早远祖的发源地,它把人类起源的历史向前推进了1000万年左右。也就是说,高等灵长类起源于东亚。
科学家依据挖掘出的曙猿化石描绘的曙猿形态
九、地球上最早的古猿化石
开远腊玛古猿化石产地位于云南省红河哈尼族彝族自治州开远市北小龙潭煤矿,为上新世煤层。1956年首次在褐煤中发现古猿上颚骨化石,被命名为开远腊玛古猿,距今1400万年。
1975 ~ 1980 年,在云南禄丰县石灰坝的第三纪褐煤层里发掘出不少腊玛古猿的化石,含禄丰古猿化石的地层年代,为早上新世晚期或中上新世早期,距今约 800 万年。
关于南方古猿 ( 南猿化石是 1924 年在南非的约翰内斯堡附近发现而得名 ) 化石, 1970 年在湖北建始县高坪龙骨洞的早更新世晚期地层中,发现 3 颗下臼齿,研究者认为它与南方古猿纤细型较接近。此外,在湖北巴东县、广西南宁市所收集的一些下臼齿,可能也属于南方古猿。这些统称为南方古猿化石,地层年代为上新世到早更新世,距今约 500 万~ 100 万年。南方古猿的早期类型极可能是从猿到人的过渡生物,纤细型中的进步类型可能属于或接近第一阶段的人类。
十、地球上最早的直立人化石
目前世界上的研究成果认为,在人类演化的过程中直立人最早于距今约185万年前走出非洲。2018年,陕西省蓝田县上陈遗址发现126~212万年前的人工打制石器,表明古人类可能很早就出现在非洲以外的其他地区。
西侯度遗址位于山西省运城市芮城县西侯度村东北,发现于1960年,1961-1962年和2005年两次进行发掘。
西侯度遗址
考古学家在山西省芮城县西侯度遗址发现砾石打制石器,经过测年研究,距今243万年,比上陈遗址的212万年早了30余万年。
西侯度遗址出土的化石
西侯度遗址出土的石制品
西侯度遗址出土的三棱大尖状器
这也意味着,在直立人走出非洲之前,东亚地区已经出现了一种利用砾石打制石器的早期人类。其中最早的人类之一,便活动在山西芮城西侯度。
1986年又在元谋境内发现距今250万年的“东方人”古人类牙齿化石,填补了距今800万年的腊马古猿到170万年的“元谋人”之间的缺环,揭开了人类历史上最古老阶段的新篇章。
十一、地球上最早的现代智人化石
目前发现的最古老的现代筙人化石位于中国湖南省道县,距今 8-12 万年,而在非洲尚未发现8 万年前的完全现代人化石。
2010年以来,中科院古脊椎动物与古人类研究所刘武教授率领的团队与湖南省相关单位合作在湖南省道县境内的福岩洞进行连续调查和发掘,先后发现47枚人类牙齿化石以及大量动物化石。关于道县人的发现,首先发表于《自然》杂志,此项研究证明10万多年前生活在中国的古人类,完全符合现代智人特征,与当今人类基本一样。
湖南省道县发现47枚具有完全现代人特征的人类牙齿化石
2013年,教授率领一个课题组在贵州省毕节的一个石灰岩溶洞内考察,发现了三颗人类牙齿。沉积物的年代测定却显示,它们是早11.2万-17.8万年前被埋的。这是又一例在中国发现的现代智人化石。
实际上,在过去十年的时间里,中国南方几乎每个省份都发现了古人类化石。其中许多古人类化石经过测定,都可以追溯到10万年以前,甚至更为久远的时间。从解剖学的角度来看,这些古人类的特征与今天的中国人几乎没有什么分别。
所有欧亚人的Y染色体祖先是F,来自东亚,这是无争议的数据。古人类DNA测序结果表明,现代人起源于东亚。相对于其他东亚群体(中国北方人,福建人,西双版纳傣族人,越南人,及日本人),非洲人有更多中国南方湖南人的血统,现代人应该是出自以湖南为中心的东亚南方地区,包括今天的湖南、湖北、四川、贵州、广西、云南等地区。
现代人Y染色体东亚南方起源并扩散到其它地区
四十年间至少有8个独立方法和角度都得出了现代人起源于东亚的同样结论,包括:
①Munch团队的欧洲和西亚的X染色体可能来自东亚的结论
②Pääbo团队的早期欧洲保加利亚古人主要是东亚基因的结论
③Tyler-Smith团队的欧州和西亚的Y染色体来自东南亚的结论
④Cavalli-Sforza团队的线粒体结论
⑤黄石教授团队在遗传多样性上限理论指导下对现今DNA的分子研究结论
⑥黄石教授团队利用古DNA单亲染色体数据对出东亚说的验证
⑦吴新智院士团队的化石证据链
⑧中国境内百万年来古人类连续演化的结论
如此之多的独立发现都指向同一个结论,说明出东亚说是科学的结论。
十二、补充信息
人类进化重要的时间轴:
46亿年前,地球形成
15.6亿年前,大型多细胞生物出现于华北燕山地区
5.18亿年前,脊椎动物昆明鱼、海口鱼等出现云南澄江抚仙湖
4.3亿年前,有颌脊椎动物出现于重庆秀山和贵州石阡
4.17亿年前,肉鳍鱼出现于云南曲靖
3.9亿年前,四足型动物肯氏鱼出现于云南曲靖
2亿年前,哺乳动物吴氏巨颅兽出现于云南禄丰盆地
5500万年前,亚洲德氏猴出现于湖南省衡东地区
4500万年前,高等灵长类动物出现于河南渑池、江苏溧阳、山西垣曲寨等地
1400万年前,腊玛古猿出现于云南开远等地
243万年前,直立人出现于云南元谋县、山西芮城西侯度等地
12万年前,现代智人出现于湖南道县、贵州毕节等地
人类历史起源进化阶段有古猿、直立人、早期智人、晚期智人等几个主要阶段,中华大地发现了众多各时期人类遗迹,形成一条完整的人类进化链。
古猿阶段
古猿是人类的远祖先,生活在距今约1400万年到800万年之间。1980年,在中国云南发现了世界上最早的古猿头骨化石,轰动考古界。
中国古猿阶段遗迹有:开远腊玛古猿(1400万年),禄丰腊玛古猿(800万年),保山古猿和蝴蝶古猿(400万年),八公山古猿(300万年)。
直立人阶段
直立人是生活在非洲、欧洲和亚洲的古人类,距今约200万前出现。1929年,在北京周口店的山洞里发现了北京猿人头盖骨化石,中国考古工作者发现了一个完整的远古人类头盖骨化石,这就是名震世界的北京人。
中国直立人阶段遗迹有:东方人(250万年),西侯度人(243万年),巫山人(200万年),元谋人(175万年),蓝田人(133万年),郧县人(100万),陈家窝人(60万年),北京人(50万年),南京汤山人(35万年)。
智人阶段
早期智人指距今20多万年的古人类,中国发现遗迹有:金牛山人(28万年),和县人和桐梓人(25万年),大荔人(20万年),长阳人(15万年),奉节人(14万年),马坝人(13万年),丁村人(12万年),许家窑人(10万年)。
晚期智人又称新人,指12万年前至1万年前的古人类。中国发现遗迹有:道县人(12万年),毕节人(11.8万年),柳江人(7万年),西畴人(5万年),左镇人( 3~2万年),资阳人(2万年),山顶洞人(1.8万年),兴义人(1.2万年),东胡林人(1万年)。
结语
人类从哪里来?学界的主流观点认为,在人类进化的过程中,直立人最早于距今约185万年前“走出非洲”,也就是人类非洲起源假说。但是看到中国境内的化石发现,人类真的起源于非洲吗?
看了以上材料,我们可以看出人类是在哪里进化过来的。如果还想了解这个答案的分子生物学证据,请参阅明文广记历史文章:
《现代人类起源于东亚获得中外权威认可,首次编书进入课堂》
《颠覆“出非洲说”的DNA进化树——古人类化石DNA来作证》
《当代人的祖先全部来源于东亚?国内外多项研究已经证明》
参考文献:
2023年,Skov, L. et al, 2023 Extraordinary selection on the human X chromosome associated with archaic admixture. Cell Genomics,
DOI:/10.1016/j.xgen.2023.100274
2022年,《基因组生物学与进化》,《研究:非洲以外的人口中心解释了4.5万年前欧洲的东亚血统》,帕多瓦大学的Leonardo Vallini和Luca Pagani教授,意大利博洛尼亚大学的Giulia Marciani博士和Stefano Benazzi教授
2021年7月,德国《Human Genetics》(《人类遗传学》)期刊,《今天非洲之外的人类Y染色体全部起源于东南亚》(《A Southeast Asian origin for present day non-African human Y chromosomes》),英国桑格研究所教授克里斯·泰勒·史密斯教授等
2020年10月15日 16版《光明日报》,《古DNA研究:洞察欧亚东部大陆人群历史》,作者:平婉菁 张明 付巧妹(平婉菁系中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室科研实验助理,张明曾系该所博士,付巧妹系该所研究员)
2019年《人类学学报》,《古DNA的新发现支持现代人东亚起源说》,张野、黄石
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