林心小筑

人类祖先为什么能直立,它们是怎么“站起来”的?

人类是自然界中唯一能够直立的动物。在广大的自然王国中,没有一种动物能够像人类那样直起腰板,挺起胸膛,昂首阔步地行走。就是人类近亲黑猩猩、大猩猩、也只是偶尔地直立行走,而且还是佝偻着背,弯着腰,并且只是危险来临或争斗时才这样半直立行走。其他高级的哺乳动物,无论是食肉类还是食草类,都是四肢着地,头颅在前,低着脑袋,双眼向下。

人类的直立是非常早的。1978年,人类学家玛丽在坦桑尼亚北部地区发现了几个珍贵的足迹。它们产生于400万年以前。当时,由于非洲大峡谷的桑迪曼山火山突然喷发,又下了一阵小雨,几个人类祖先在经过时留下了具有历史意义的足迹。从足迹看,它们已经能够直立行走。1924年,南非人类学家达特在南非发现的早期的人类祖先南方古猿,尽管其头颅还非常原始,但是脚和腿却比较进步,已经具有了直立的能力,他们的大腿骨,与现代人类相差并不大。

1902年,荷兰人类学家杜布哇发现爪哇猿人的化石,推断爪哇猿人能够直立行走。但因为直立的脚和原始的脑袋之间的巨大反差而遭到种种反对意见,气得杜布哇把猿人化石锁在箱子里,谁也不让看。1909年,北京猿人洞中发现著名的北京猿人,它们的大腿骨已经很进步,而头骨低平,人类学家不能理解头骨和腿骨的这种不协调,就认为这里生活着两种不同的猿人,一种是进步的猿人,直立行走的脚是它们的代表;另一种是落后的猿人,低平的头骨是它们的代表。

人类为什么会直立?这个人类学上的重要问题,有很多种假说。

一种是劳动说,或者称之为使用工具说。这种理论认为,人类祖先为了弥补体质上的不足,必须使用工具,必须解放双手;而双手的解放必须手足分工,手从行走功能中解放出来,直立有利于手的解放,以直立方式行走的类人猿在生存斗争中处于比较优越的地位,因此,这种行为方式被大自然选择了下来。同时,使用工具又促进了直立行走姿势的确立。但是,对于这种理论,有些人类学家认为尚未得到化石证据的证明。在埃塞俄比亚阿尔法地区发现了最早的人类祖先化石“露茜”,却没有发现其使用的工具或狩猎的化石证据。因此,这个理论,人类学界认为还只是一个假设。

另一个理论是美国肯特州立大学人类学家欧文·洛夫乔伊提出的携带说。他认为人类祖先经常过着迁移性的生活,男性成员经常出去狩猎,寻找食物。他们的配偶也要经常地带着子女、携带食物进行迁移。女性成员迁移时要抱着孩子,带着食物,携带的能力越强,带的子女越多,食物越多,生存的机会就越大,自然选择中就越成功,就能有更多的后代。而四足着地的行走方式不利于携带食物和子女。直立行走可以用手抱孩子,可以用背背食物,在生存斗争中占有较大的优势,因此这种行为方式就被大自然选择了下来。

英国人类学家皮特·惠勒则提出了生理因素说。他认为人类祖先生活在热带地区的开阔林地,那里阳光终年直射,光线强烈,气温很高。气温过高会影响大脑的功能。而直立行走有利于防止高温对人体的损害,有利于保护大脑。第一,直立方式可以大大减小阳光照射在身上的面积,身体吸收的热量就大大减少。惠勒做了直立姿势和四足行走姿势接受阳光的比较研究。他发现,在中午,直立方式比四肢着地方式接受阳光的面积减少60%,也就是说,直立方式少吸收60%的太阳光热量。第二,直立方式也有利于散发热量。在接近地面的地方,因为地面和地表植被对气流有阻滞作用,大气的流动比较缓慢。风大空气就流通,热量就容易散发。直立以后,身体与地面拉大了距离,上半身远远高出于地面,身体周围的空气流速较快,就比较容易散发热量。第三,热带草原地区的地面长满了植物。由于植物的蒸发作用,近地面的空间的空气比较湿润。人体的水分的排泄与空气中的湿度有很大关系。空气湿度大,动物身上的汗水就不易蒸发,热量散失就慢。越是干燥的地方蒸发越快,越是潮湿的地方,蒸发越慢。四肢着地的动物由于比较接近地面,它们的汗水不易挥发,而直立则比较容易散发。

直立行走使人的头长在了身体的上方,使紧固在头颅上保持头颅稳定的肌肉减少,从而有利于大脑的发展;直立使它能够眼观四方,不再只望着地面,扩大了感觉器官接收的信息量,使大脑得到丰富的信息营养,迅速地发达起来;直立也促进了手的解放,使手越来越灵巧有力,为它进一步的发展创造了有利的条件。

当然,事物有一利必有一弊。直立虽有不少好处,但又容易暴露自己,被食肉动物所发现。直立也使虚弱的下腹部暴露在敌人面前,容易受到攻击。直立也使跑动的速度慢了下来。四足行走的黑猩猩、狒狒的奔跑速度比人类快30%~40%。由于人类的直立行走姿势在进化上年代不够久远,进化还不够完善,也带来了一些新的问题。四足类动物的脊椎是拱形结构,而人类直立以后的脊椎是S形结构。从力学角度看,拱形结构比较稳定,S形结构需要强大的肌肉帮助固定。人们经常发生的骶棘肌痉挛、腰痛等疾病,可能与直立后提高了肌肉的固定功能有关。人类直立后,也引起了骨盆的变化,使原来的产道系统发生了改变,人类生育孩子会有长时间的阵痛,人类的难产率比较高,这可能也是直立所引起的新问题。这些问题,只能通过进化过程使各个器官进一步调适。进化不会达到尽善尽美的地步,进化常常要付出一定的代价。直立就是一个很好的例子。

人类祖先究竟为什么直立?解开这个谜还有待于进一步的考古发现。

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