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大自然的杰作:进化如何赋予我们人类的双手

我们不仅仅是拥有对生拇指——我们的双手使我们拥有了工具、新的技能和更好的沟通方式。

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摄影:Terri Field

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本文最初发表于《Discover》杂志12月刊,标题为“和手说话”。请订阅我们,支持我们的科学新闻报道。

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花点时间关注一下你的双手。

这是值得花费的时间,因为它们是进化史上的奇迹。举起一只手仔细看看。张开再合上。玩弄你的手指。用拇指触碰四指的指尖。转动你的手腕。你应该能轻松地将它旋转180度。将手握成拳头,直到拇指压在食指、中指和无名指上并支撑它们。这是任何猿类都做不到的。

不仅是完全对生的拇指带来的灵活性使人类的手如此特别,而且它非凡的感受和触摸能力也是如此。它几乎就像一个独立的感官器官。我们用它来感受微风和水的温度。借助它,我们甚至能在黑暗中直接将钥匙插入锁孔。我们可以用手指检测到肉眼看不见的凹凸不平的表面。稍加练习,即使闭着眼睛,我们也能用手指区分真丝和合成丝,或者真皮和假皮。

我们的手指甚至可以取代我们的眼睛来感知世界,正如荷兰古生物学家Geerat Vermeij所能证明的那样,他从3岁起就失明了。作为海洋贻贝及其生态系统方面享有盛誉的专家,他从未见过化石。在野外,他通过触摸来感受贻贝和它们所处岩石的复杂形态结构。用手指,他“看到”了许多视力健全的科学家都错过的细节。毫无疑问:我们的双手是进化史上一次非凡的发展。

但是,像人类之手这样的精密工具,在成为人类的过程中至少与直立行走同样重要,它是如何发展起来的呢?当然,进化之轮开始转动,当双脚行走意味着双手不再需要用于移动时。然后,它们可以用于广泛的任务:运输食物或后代,舀水,收集建造住所的材料,或者用一只手拿着物体,用另一只手操纵它们来完成特定的任务。

我们的祖先在双手使用方面越熟练,他们就越成功,因此,他们的后代的存活率就越高。随着自然选择的进行,手部结构的有利适应得以保留。我们大脑和解剖结构的进化同步进行。手部骨骼、肌腱、肌肉和神经之间的平衡不断得到完善,手部日益敏感的触觉和大脑越来越复杂的运动协调控制也得到了完善。其结果是一种多功能的工具,帮助我们建造、狩猎、进食和交流。

抓住起源

我们可以将人类双手的进化追溯到7000多万年前的灵长类祖先谱系的最早时期。灵长类手的发展可能始于生活在地面的小型祖先,它们逐渐征服了树冠作为新的家园。那些能够抓握小物体的人显然占了优势。

长期以来,科学家们认为早期的人属(Homo)成员一开始就拥有在解剖学上与现代人类相似的手。这一观点可以追溯到20世纪60年代初在非洲发现的一些引人注目的化石。

1964年5月,灵长类研究员John Russell Napier与古人类学家Phillip Tobias和Louis Leakey一起报告说,经过多年在坦桑尼亚奥杜威峡谷的工作,他们发现了第一批制造工具的人类遗骸,包括许多手骨。“手骨与智人(Homo sapiens sapiens)的手骨相似,”他们写道;从个体碎片中,他们重建了一只手,这只手在手指根部有特别强壮的关节,拇指突出。当时,关于拥有180万年历史的人类般的手的消息引起了巨大的兴趣。

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这些手部碎片是研究人员将骨骼发现归因于他们称之为能人(Homo habilis)(“能干的人”)的早期人类(身高不超过4英尺)的主要原因之一。这一点至今仍有争议,因为同时发现的一排牙齿与原属于南方古猿属(Australopithecus)的早期古人类相符。但无可争议的是手骨的特殊性质,它们清晰地表明这只手外观已经明显像人类,拇指相对较长,非常灵活。

改善菜单

尽管围绕能人(Homo habilis)存在所有争论,但其相对复杂的手部形状与在奥杜威峡谷发现的同一时期的石核工具相吻合。无论能人(Homo habilis)是能干的早期人类还是能干的早期古人类,毫无疑问的是,近200万年前,奥杜威峡谷的居民已经用一只手拿起一块锤石,用另一块石头敲击,制造出带有锋利切割边缘的石器。这些峡谷居民的大脑只有我们的一半大小,他们双手的潜在功能尚未发育完全,但他们的双手无疑已不再是猿猴的双手。

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(摄影:Terri Field)

Terri Field

灵活的双手和简单的石片使峡谷居民能够在他们称之为家的类似草原的景观中占据一个新的生态位:食腐动物。广阔的草原上有许多大型哺乳动物在放牧,它们常常成为大型猫科动物的猎物。食肉动物享用后,通常会剩下营养丰富的肉,可以用锋利的石器迅速地从骨头上切割和刮下来——最好在鬣狗或秃鹫到来之前。

20世纪90年代初,两位美国考古学家Kathy Schick和Nicholas Toth在东非大草原上进行了实地测试,以了解这在多大程度上可行。他们使用原始石器试图切割和刮取几十具动物尸体,其中包括两头大象。“我们惊叹不已,”他们写道,“一块小小的熔岩碎片划破了约一英寸厚的钢灰色皮肤,露出了里面大量的鲜红的象肉。突破了这个关键的屏障后,刮下肉变得相当容易,尽管这些动物巨大的骨骼和肌肉有非常坚韧、厚实的肌腱和韧带,我们的石器也成功地克服了这一挑战。”

当现代人类挥舞着这些原始工具时,显然可以迅速轻松地用它们切割肉。将肉加入菜单是人类进化过程中的关键一步——在此之前,早期古人类很可能主要以植物为食。蛋白质摄入的增加必然导致整体健康状况的改善,并长期有助于大脑体积的增大。在这个过程中,我们的双手不仅用于进食、制作、投掷或打斗,还用于交流。

从抓握到手势

有一些迹象表明,人类双手的进化对语言的发展产生了显著影响。当然,没有直接证据,但我们可以通过观察我们最近的亲戚——类人猿,或者观察幼儿学习语言时,在他们说出第一个词之前就用手势来表达自己的需求,从而间接推断出来。

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对人类来说,手势是表达的重要组成部分。它们既先于语言出现,又伴随语言存在。它们强调所说的话,并传达情感。它们可以发出拒绝或接受的信号。它们可以威胁,也可以表达、引起和提供同情。在听障人士使用的手语中,手势几乎完全取代了语言。许多科学家认为,手势和声音经过数百万年的共同发展,创造了越来越复杂的交流形式,相互支持和补充。

黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩和猩猩也能用手势交流——尽管它们的词汇量非常有限。英国科学家在2018年进行的一项野外研究记录了2000多项独立的观察,并记录了33种不同的手势。绝大多数是简单的命令,例如“把那个给我!”“过来!”“给我梳毛!”“我想要性!”或“住手!”所有这些手势都旨在启动或停止特定的行为。研究人员发现,黑猩猩、大猩猩和猩猩不仅使用了这些手势中的大部分,而且使用方式也相同。人类似乎也以类似的方式使用手势,但我们用手说话的方式与社会情境和语言线索的关系更大。

用双手交谈

过去二十年来,莱比锡马克斯·普朗克研究所的Michael Tomasello及其团队一直在寻找语言的起源。在他们进行的许多将人类行为与猿类行为进行比较的实验中,他们观察到人类手势远远超出了猿类简单的命令。猿类表达的是当时对它们有用的东西。人类手势通常具有社会背景。它们表明可能对他人有用的事物,或表达与社区相关的感情和态度。

看来,这一切都始于以自身利益为中心的手势,然后,在成为人类的某个阶段——很难确切地说是什么时候——加入了分享经验、意图、兴趣和规则的手势。Tomasello坚信,当早期人类开始用手指指东西给别人看时,交流就起源了。例如,一个早期古人类可能指向一只盘旋在一只刚被杀死的动物上空的秃鹫,一个营养丰富的根埋在地下的地方,或者一个因为好奇而脱离群体走远的幼儿。

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起初,指示性手势有助于协调集体活动,如狩猎或照看孩子。后来,它们演变成更复杂的概念符号,例如模仿鸟类翅膀拍打的动作来表示鸟,或者抱着手臂表示婴儿。据Tomasello说,后来加入了声音来增强和扩展这种手势语言。这与美国心理语言学家David McNeill的观点相符,即手势基本上就是将思想或心理意象转化为动作。拥有自由的双手是语言进化必不可少的一部分——也是我们今天所知的交流的有机组成部分。


摘自《古老的骨头:发掘我们如何成为人类的惊人新故事》,作者Madelaine Böhme、Rüdiger Braun和Florian Breier(前言:David R. Begun)。现已由Greystone Books出版。经出版方许可摘录。

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