◎实习记者 沈 唯
人类的祖先古猿是何时开始从四肢爬行进化成双腿直立行走，进化的契机和过程又是怎样的？这个未解之谜一直是人类学领域重要的研究课题。主流的一种猜想认为，人类能够直立行走，是我们的祖先在稀树草原环境中进化适应的结果，这一猜想被称为稀树草原假说。
日前发表在美国《科学》杂志上的两项研究显示，耐旱草本植物在非洲崛起的时间比原先认为的早1000万年左右，古猿的一些重要形态特征正是为了适应树木减少、草地增加的环境而进化出来的。
稀树草原假说的依据是什么？稀树草原出现的时间提前对古猿进化研究有何影响？5月4日，中南大学遗传学教授黄石在接受记者采访时对上述问题进行了解答。
稀树草原出现时间与古猿进化息息相关
稀树草原是非洲的代表性景观，是一种在开阔草地上散布着零散树木的生态系统。在稀树草原中占据主导地位的是碳4草本植物，这类植物对水的利用率较高，能适应高温、干燥气候。
黄石介绍，稀树草原假说的关键在于远古时代的冠层森林是何时转变成稀树草原，以及这个时间点是否与古猿开始直立行走的时间一致。“因此把稀树草原出现的时间提前到1700万—2000万年前，将对古猿进化的研究范式产生颠覆性影响。”黄石说。
过去的研究认为，稀树草原出现的时间或者说人类离开冠层森林的时间大约是在距今1000万年前，与分子钟计算的人类与黑猩猩分离的时间大致一致。黄石表示，得出这一结论的主要依据是碳同位素测量所判定的碳4植物的出现时间，但由于1000万年前的数据较少，因此该结论并不明确。
按照稀树草原假说，由于在这样的环境中需要长时间行走来寻找食物和水源，人类便逐渐演化出了直立行走的行走方式。与四肢爬行或者在矮树丛中生活的动物相比，直立行走可以让人类的视野更加开阔，也更容易观察周围的环境和发现潜在的危险。
离开森林对于古猿而言意味着需要适应草原、半干旱地区等新的地貌和气候环境，还需要发展出更为复杂的社会关系以开展狩猎、分工合作等活动。这些进化适应和变化为人类的进化奠定了基础，推动了人类的进一步进化和智慧的发展。
“稀树草原假说并不是解释人类为什么能够直立行走的唯一理论，也不是被充分论证的理论。”黄石补充说，其他的理论假说还包括水栖人理论、树栖理论、热调节理论、运输理论等。而稀树草原假说在众多假说中占据主流地位的原因，可能是它解释了古人与人猿类在生存环境方面的主要差别——前者是在稀树草原，后者则是在森林。
新结论或对古猿进化研究具有颠覆意义
分析碳4草本植物可以确定稀树草原的出现时间，而古猿的牙齿特征可以用来分辨其食用食物的种类，古猿的骨骼特征则能够用来判断其体型大小和行动模式。
除此之外，黄石还介绍了古猿进化研究中其他的常见研究线索。例如，分子遗传学通过研究DNA序列来了解古猿的亲缘关系、种群分化和进化速度等方面的信息；生物地理学通过研究古猿化石在地理空间上的分布来了解古猿的演化历程、迁徙和适应能力等方面的信息；动态地层学通过对岩石及沉积物的层序和年代测定来确定古猿化石的年代和演化时间线。
在近期发表的两项新研究中，来自美国、加拿大、肯尼亚等国的研究团队对非洲东部9个哺乳动物化石的出土地点进行调查，分析发现在距今2100万年至1600万年间，碳4草本植物在这些地区已经非常丰富，植被环境多种多样，既有茂密的森林，也有点缀着树木的草原。
而另一个由美国、乌干达等国的科学家组成的团队则研究了乌干达莫罗托地区一个有2100万年历史的遗址，通过分析当地出土的莫罗托古猿的骨骼和牙齿特征，发现莫罗托古猿生活在会发生季节性干旱的林地—草原开阔环境中，主要食物是含水量较低的叶子，而不是多汁的成熟果实，其行动模式除了在树上吃叶子和水果，也包括经常在树下行走，通过草原开阔地，从一片树林走到另一片树林。
这两项研究从多个层面把稀树草原出现的时间点往前推了1000万年左右，黄石认为，这对推算古猿行走模式的变化时间点具有重要意义。
“按照最新研究得出的结论，如果目前主流认为的根据分子钟计算的人—猿分离时间属实，即700万年前，那么现在流行的稀树草原假说就必须被推翻。”黄石解释，若该理论成立，则不能解释为何双腿直立行走模式不是与稀树草原同步出现。古猿生存环境从森林到稀树草原的巨大改变，理论上也会引起古猿生存方式和生理模式的相应剧变。但如果分子钟计算出的结论成立，则意味着这种变化在很长一段时间内并没有发生。
而如果稀树草原假说被印证，人类的双腿直立行走模式就应该与稀树草原同步出现，那么分子钟计算的人—猿分离时间就会被推翻。这就直接支持了之前流行的、由古生物学家和古人类学家所推出的人猿分类模型。该模型认为与人亲缘关系最近的物种不是黑猩猩，而是人猿类，人与人猿类的分离时间距今1800万年左右。
“这两项新研究的结论对认识从古猿到人的进化过程具有重大意义，在一定程度上挑战了流行的分子进化理论，同时也支持了与其相对的遗传多样性上限理论以及按该理论分析DNA所推导的人与人猿类的分离时间。”黄石说。