科学家终于揭示了为什么“霍比特人”这么小

直到弗洛勒斯人 Homo floresiensis被发现时,科学家们假设人类谱系的进化是由越来越大的大脑定义的。

通过名为脑化,人脑进化得比根据相应体型预期的要大得多。

成比例地更大的大脑人类学家认为,这使我们和我们的亲属能够执行更复杂的任务,例如使用火、锻造和挥舞工具、制作艺术品和驯养动物。

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华盛顿特区史密森尼国家自然历史博物馆的大脑大小展览(特斯拉·蒙森)

但当考古学家宣布时,这些理论不得不被抛到九霄云外我们的化石表亲弗洛勒斯人 Homo floresiensis通过 2004 年的科学出版物。弗洛勒斯人 Homo floresiensis大约 700,000 至 60,000 年前生活在印度尼西亚的热带雨林中,部分与我们自己的物种同时代。

恰如其分地被昵称为霍比特人,弗洛勒斯人 Homo floresiensis身材矮小,身高刚刚超过 3 英尺(1 米),大脑与黑猩猩一样大。这一发现颠覆了大脑在过去几百万年中不断增大的假设,并引发了人们对我们属中最近的人类亲属的区别的困惑同性恋者来自我们更古老的祖先。

我们对头骨和牙齿的新研究为以下方面提供了一种新理论霍比特人是如何进化成小的.

我们是教授人类学在西华盛顿大学。参加2023年研讨会对于正在学习的生物人类学家化石记录中的幼鱼,我们开始研究人类进化过程中大脑大小的变化。

我们之前关于臼齿比例的工作通过证明对妊娠演变产生了新的见解胎儿生长速度与臼齿比例密切相关在灵长类动物中。现在,我们想看看我们是否能发现化石亲戚的牙齿比例和大脑大小之间的关系。

古生物学家对许多化石物种的骨骼材料有限,有时只有几颗牙齿,包括弗洛勒斯人 Homo floresiensis.如果牙齿比例可以提供有关化石大脑大小的信息,那么它就为评估过去脑化变化开辟了一个充满可能性的世界。

使用牙齿重建大脑大小

我们整理了人类家谱上 15 种化石的牙齿和大脑大小数据,跨越了大约 500 万年的进化。有点矛盾的是,对于大多数物种来说,随着大脑大小在整个人类进化过程中变大,第三磨牙(也称为智齿)也成比例地变小。

总体而言,智齿相对较大的人类亲属年龄较大,大脑也较小。较新的类群,例如尼安德特人 Homo Neanderthalensis,与其他牙齿相比,第三磨牙相对较小,大脑较大。

这种关系使研究人员能够弄清楚不完整的化石的大脑大小,这些化石可能仅以几颗孤牙的形式存在。由于牙齿主要由无机物制成,因此它们在化石记录中比身体其他部位更频繁地存活,构成了绝大多数古生物材料被回收.

能够从几颗牙齿中更多地了解大脑大小是一个真正有用的工具。

LB1 的复制品,最完整的骨架弗洛勒斯人,在史密森尼国家自然历史博物馆的展览中。(特斯拉·孟森)

科学家们现在认识到,大脑和牙齿的形成在妊娠期间有着千丝万缕的联系。对于大多数物种来说,较大的大脑与较小的智齿相关。

属中的一个例外同性恋者弗洛勒斯人 Homo floresiensis,霍比特人。这霍比特人的智齿很小与其他臼齿成正比——属成员的典型模式同性恋者.但他们的大脑也很小,这是很不寻常的。

大脑大小减小有两种主要方式:在出生前的妊娠期间减慢生长速度,或者在出生后、儿童时期减慢生长速度。由于牙齿在妊娠早期发育,怀孕期间生长速度减慢往往会影响牙齿的形状和大小,甚至牙齿是否发育.

在儿童时期,生长缓慢会以其他方式影响骨骼形状和大小,因为身体的不同部位在不同的时间发育。

我们的新研究提供的证据表明,体型弗洛勒斯人 Homo floresiensis可能是从更大的身体中缩小的同性恋者祖先在童年时期减慢生长。

霍比特人的小智齿表明,至少在子宫内,他们正朝着成比例更大的大脑走上正轨,这是人类及其亲属的标志。任何减缓大脑生长的刹车都可能发生在出生后。

事实上,这与一些身材矮小的现代人类已经适应了当地的生态条件。

在岛屿上变小

小体尺寸弗洛勒斯人 Homo floresiensis可能是对弗洛勒斯岛岛屿环境独特条件的适应。

为了适应孤岛生活而进化出小体型被称为岛屿纳尼斯.在过去的 6000 万年里,有许多其他哺乳动物在岛屿上变小的例子。但最相关的例子之一是侏儒大象,松达里剑齿虫 Stegodon sondaarii,生活在弗洛勒斯岛并被猎杀弗洛勒斯人 H. floresiensis为了食物。

弗洛勒斯人 Homo floresiensis卢宋人 Homo luzonensis是另一种来自东南亚的矮小岛屿古人类,由于生态影响,可能进化成非常矮小的身材食物供应有限,缺乏大型捕食者,这往往是岛屿栖息地的特征。

因为大脑大小和体型紧密相连,体型进化本质上影响大脑进化.在现代人类中,体型较大的人大脑较大,体型较小的人大脑较小。

但大脑较小的人肯定是同样智能比大脑更大的人。体型的变化决定了大脑的大小;它不是认知能力的衡量标准。霍比特人岛精心制作的工具,以侏儒象的形式猎杀大型猎物,并且可能制造和使用火。

我们的研究支持,它们体型小是由于儿童时期生长减慢。但这个过程可能对大脑功能或认知能力影响不大。我们假设霍比特人身材矮小,但能力很强。

原始人类化石的颅骨变异表现,包括弗洛勒斯人 Homo floresiensis前景,在史密森尼国家自然历史博物馆。(特斯拉·孟森)

了解我们的演变

包括我们的研究在内的新研究继续强调了解怀孕和儿童生长发育如何演变的重要性。如果我们想知道人类与进化祖先的区别是什么,以及我们是如何进化的,我们必须了解生命的最早时刻是如何变化的以及为什么发生变化。

我们的工作还鼓励重新评估对增加大脑大小作为人类进化的主要力量的无休止的关注。属中的其他物种同性恋者大脑很小,但可能与我们没有太大区别。

特斯拉·蒙森,人类学教授,西华盛顿大学安德鲁·韦茨,人类学助理教授,西华盛顿大学

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