在南非 Sterkfontein 洞穴中发现的化石可能比以前认为的要古老得多。
在南非 Sterkfontein 洞穴中发现的四种不同的南方古猿颅骨。 包含这个和其他南方古猿化石的 Sterkfontein 洞穴填充物可追溯到 3.4 到 360 万年前，比以前认为的要古老得多。 新的日期推翻了长期以来认为南非南方古猿是东非阿法南方古猿的一个年轻分支的概念。 （图片来源：Jason Heaton 和 Ronald Clarke，与 Ditsong 自然历史博物馆合作）
一项新的研究发现，南非的古代类人化石可能比以前认为的要早一百万年，这增加了它们来自的物种产生人类的可能性。
新的日期可能会改写人类进化史上的几个关键阶段。 这是因为这一发现表明这些化石属于一个可能早于标志性的 320 万年前的“露西”化石的物种。 长期以来，人们一直认为露西的物种可能是人类直系祖先的主要竞争者。
智人是人类谱系中唯一幸存的成员，即人属。 先前的研究表明，人类前体的主要候选者可能是南方古猿属，它生活在大约 410 万至 290 万年前。
南方古猿，意思是“南方猿”，包括露西的物种，南方古猿阿法种。 据《自然》杂志报道，1974 年露西在埃塞俄比亚发现时，她的骨头是世界上最古老、最完整的古代人科骨骼，其中包括人类和与人类关系比任何其他动物都更密切的已灭绝物种。
迄今为止发现的最丰富的南方古猿化石来源是南非的斯特克方丹洞穴，它是一个名为“人类摇篮”的遗址的一部分。 1936 年，当第一个已知的成年南方古猿在那里被发现时，斯特克方丹成名。几十年来，科学家们在斯特克方丹发现了数百个人类化石，这些化石通常被归类为非洲南方古猿物种的成员。
然而，之前的研究表明，斯特克方丹的骨头只有 210 万到 260 万年的历史。相比之下，在埃塞俄比亚出土的已知最古老的人化石可以追溯到大约 280 万年前。这表明 Sterkfontein Australopithecus 物种不可能是人的直系祖先。
相反，研究人员经常提出，人类谱系的祖先是东非的南方古猿物种，例如 Lucy’s、A. afarensis，而南非的 A. Africanus 是东非 A. afarensis 的后裔。
雌性南方古猿 Sts 71，于 1947 年在南非 Sterkfontein 的第 4 成员中发现，新年代为 340 万至 360 万年。 （图片来源：Jason L. Heaton，伯明翰南方学院，阿拉巴马州伯明翰）
尽管如此，围绕 Sterkfontein 化石的年龄仍存在很大争议。例如，根据印第安纳州西拉斐特普渡大学的地质年代学家 Darryl Granger 及其同事的研究，在那里发现的被称为 Little Foot 的几乎完整的骨骼估计有 367 万年的历史。
在这项新研究中，格兰杰和他的同事们寻求对斯特克方丹其他古人类化石年龄的新估计。他们发现这些骨头实际上可能有 340 万到 370 万年的历史。这使得他们比露西更老，并开启了人类可能是从南非的南方古猿物种进化而来的可能性，而不是长期以来认为的东非。
了解 Sterkfontein 化石的年代可能很棘手。通常，科学家通过分析化石所在的层来估计化石的年龄。层越深，它可能越老。然而，Sterkfontein 复杂的洞穴系统可能会导致较旧的沉积物与较年轻的物质混合，从而使测定它们的时间变得复杂。
在 Sterkfontein 确定南方古猿标本年代的其他策略包括检查其他动物的骨骼，例如在人类化石周围出土的马，或与化石层相连的流石——墙壁和地板上到处都是由流动的水沉积的薄薄的岩石的洞穴。然而，在洪水期间，骨头可能会在洞穴内移动，年轻的流石可能会沉积在旧的沉积物中，这意味着从这些方法得出的日期可能不正确。
一种可能更准确的方法是对发现化石的实际岩石进行测年。在这项新研究中，研究人员分析了嵌入化石的类似混凝土的基质，称为角砾岩。
科学家们分析了岩石中所谓的宇宙成因核素。这些是由宇宙射线产生的极其罕见的元素或同位素——高能粒子不断从外太空轰击地球。元素的每种同位素在其原子核中的中子数量都不同——例如，铝 26 的原子核中的中子比普通铝少一个。
“普莱斯夫人”（Sts 5）于 1947 年在南非斯特克方丹发现，现在被证明与东非露西的物种同时代。 （图片来源：Jason L. Heaton，伯明翰南方学院，阿拉巴马州伯明翰）
当含有石英的岩石暴露在地表时会形成铝 26，而不是在它被深深地埋在洞穴中之后。因此，研究人员可以通过测量铝 26 和另一种宇宙成因核素铍 10 的水平来确定洞穴沉积物及其中的化石的年代。
“起初我很惊讶，新的 3.4 到 360 万年的年龄与较旧的沉积物[年龄]如此接近，”格兰杰告诉 Live Science。 “这说明，Sterkfontein 的所有南方古猿化石都属于一个相当狭窄的时间范围，而且在东非古人类也有很多多样化的特定时期。这表明古人类之间的早期联系东非和南非。”
这些新发现表明 A. Africanus 至少与 A. afarensis 一样古老，如果不早于 A. afarensis，则可能会排除 A. Africanus 是 A. afarensis 后裔的想法。事实上，没有参与这项研究的亚利桑那州立大学人类起源研究所所长、古人类学家 Yohannes Haile-Selassie 告诉 Live，A. Africanus 拥有比 A. afarensis 更原始的猿类头骨和面部特征。科学。相反，他建议 A. Africanus 和 A. afarensis 可能是姊妹物种，它们来自一个更古老的共同祖先，例如 380 万年前的 A.anamensis，Haile-Selassie 于 2016 年在埃塞俄比亚帮助发掘了这种祖先。
新工作的另一个含义是“这个年龄较大的人有更多的时间让南非物种进化成后来的人类，”格兰杰说。这可能包括Homo。 “我们不知道这确实发生了，但它打开了一扇可能性之窗。”
威斯康星大学麦迪逊分校的古人类学家约翰霍克斯没有参与这项研究，他指出新的宇宙发生技术可能不会结束对斯特克方丹化石年龄的争议。
“在这种情况下，不同的团队确实需要聚在一起，就该地点的地质情况告诉我们的情况达成一致，”霍克斯说。 “我认为这篇论文是这个过程的第一步，但要让这些不同的科学家就他们所看到的达成一致还需要做很多工作。”
例如，想要解决这些骨骼年龄之谜的科学家可能会参加双盲实验，其中涉及“不同组的研究人员检查相同的样本，在他们报告结果之前不知道它们来自哪里，”霍克斯说. “否则，研究人员有太多的潜力选择强化他们自己想法的样本和方法。”
科学家们在 6 月 27 日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences) 上详细介绍了他们的发现。