与近亲黑猩猩相比,人类算得上肉食动物了。目前,中国人均年消费肉类已超60公斤,有些欧美国家甚至超过100公斤,而且全球肉类消费量仍在不断攀升,显示人类对吃肉有点欲罢不能。
在现代社会,吃肉太多的确给人类带来了一系列健康问题,但是在人类进化历史中,爱上吃肉其实对人类进化至关重要,特别是人类大脑的进化。研究显示,长期摄入肉类等动物性食物,是导致人类的大脑体积增加的主要推动力之一,因为人类大脑能量消耗占到人类能量消耗总量的20%左右,动物性食物是这些能量的主要来源。因此,人类到底是何时爱上吃肉的,是考古学家研究人类进化的一个重要话题。
300万年前,肉食很少见
2025年1月17日,一个来自德国马克斯·普朗克化学研究所和南非金山大学等机构的研究团队在国际著名学术期刊《科学》上撰文披露,350万年前的人类祖先并不经常吃肉。
这些人类远古祖先正是著名的南方古猿。南方古猿是人类早期存续时间最长的人科动物,于385万年至295万年前生活在东非的埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚等地。迄今为止,科学家已在东非各地挖掘出300多个南方古猿个体的遗骸,而其中最著名的成员是被命名为“露西”的雌性古猿,被媒体称为“人类祖母”。南方古猿既有猿类特征,也具有人类的特征。它们的面部特征与猿类相近,手臂粗壮有力,手指弯曲,适合爬树,而且它们的大脑容积只有现代人类的三分之一,但是它们也能像人类一样直立行走,而且有着类似人类的小犬齿,这是区别黑猩猩与人类的重要特征。
要弄清楚300多万年前的古人类吃些什么并不容易,突破口正是它们的牙齿。研究人员主要用氮同位素技术分析古人类的食物组成,具体来说,氮同位素有两种较为稳定的形式,分别是氮-15和氮-14,氮-15在动物性食物中较多,而氮-14则主要存在于植物中,因此研究人员用氮-15/氮14同位素含量的比值来评估古人类偏肉食还是偏素食。
牙齿化石告诉我们350万年前古人类吃荤还是吃素。(资料图)
科学家一般用氮-15/氮14比值对骨骼或牙本质中的胶原蛋白进行研究,不过这些组织通常很快衰败,导致其中的氮同位素容易丢失,因此原先的氮同位素分析技术最多只能研究30万年左右的样本。
牙釉质是哺乳动物身体最坚硬的组织,在形成时会捕获氮-15与氮-14同位素,而这些氮同位素可在牙釉质中保存数百万年。不过牙釉质中的氮含量低于0.007%,几乎等于没有。为此,由德国马克斯·普朗克化学研究所阿尔弗雷多·马丁内斯-加西亚(Alfredo Martínez-García)领导的研究团队对该氮同位素分析技术进行了改进,使其更加灵敏,可对牙釉质中极其微量的氮同位素含量进行分析。他们找到了一种细菌,在将牙釉质中的氮氧化为硝酸盐之后,这种细菌能将硝酸盐转化为一氧化二氮,通过分析细菌排出的一氧化二氮含量,可对牙釉质等氮含量极低的样品进行氮同位素分析,这种方法的灵敏度比传统的方法高100倍以上。
研究人员利用改进的氮同位素技术分析了属于7个来自南非斯特克方丹化石遗址的南方古猿的牙釉质。当然,单独分析南方古猿牙釉质中的氮-15/氮-14比值并不足以说明问题,还需要与南方古猿同时期以及现代的食肉动物和食草动物进行比较,因此研究人员同时分析了与南方古猿同时期、斯特克方丹化石遗址出土的哺乳动物以及现代非洲哺乳动物的牙釉质,这些动物包括猴子、羚羊、鬣狗、豺狼和大型猫科动物,等等。
结果发现,虽然7个南方古猿的氮-15/氮-14比值变化较大,但是比值偏低,与同时期以及现代非洲的食草动物非常接近,而比食肉动物的要低得多,因此研究人员得出结论,认为这些生活在350万年前的南方古猿以植物性食物为主,很少吃肉,特别是哺乳动物的肉类。不过,这项研究并不能完全排除南方古猿吃一些蛋类或白蚁等动物性食物。该研究还发现,7个南方古猿个体虽然主要吃植物性食物,但是他们的食谱变异很大,不像其他同时期的动物只专注于某类食物。
这项研究的重要意义并非仅仅让我们了解了300多万年前的人类祖先的饮食组成,更重要的是为科学家更好地理解人类进化提供了新的分析方法,如果将这一方法应用到更多的古人类样本上,有可能将为解答人类进化过程中一些关键问题提供帮助,例如我们的祖先是什么时候在他们的食谱中加入肉类的,肉类消费是否与人类脑容量增加有关,等等。这一新方法甚至可以用于探索超过1亿年前的恐龙食谱。
260万年前,或已习惯吃肉
虽然上述氮同位素分析技术还没来得及分析其他年代的人类牙齿化石,不过在此之前考古学家已总结出一条古人类是否吃肉的最有力证据,即与古人类化石同期挖掘出来的动物遗骸是否存在屠宰痕迹。这些屠宰痕迹包括古人类用锋利的石器工具在动物骨头上留下的切割划痕,以及古人类为了吸食骨髓而用大块石头敲击动物骨头的痕迹。
马克斯·普朗克进化人类学研究所香农·麦克弗伦(Shannon McPherron)博士领衔的研究小组在国际著名学术期刊《自然》上发表了他们的研究成果,他们在埃塞俄比亚一处南方古猿遗址附近发现了两根距今约339万年前的有蹄类动物骨头,上面有“明显”的切割痕迹,而且上面还有用石头敲击的裂纹。研究人员推测,这些骨头上的屠宰痕迹是由南方古猿用锋利的石器工具切割肋骨和股骨等动物骨头上的肉所留下的,或者敲击骨头吸食骨髓时造成的,因此人类的远古祖先可能在约339万年前就开始食用大型动物的肉类。如果这一结论成立,那么人类利用石器工具食用动物肉类的历史,将从先前普遍认可的时间往前推进了约80万年。
不过,这项研究还存在一些争议,例如来自西班牙马德里康普顿斯大学的人类学家曼努埃尔·多明格斯-罗德里戈(Manuel Domínguez-Rodrigo)等人在《美国科学院学报》发文质疑,麦克弗伦等人的研究未能提供与有划痕的骨头化石相匹配的环境信息,包括在化石出土的周边并没有发现可用于切割骨头的人造石器或天然尖锐石头;该研究也并不能排除骨头化石上的划痕条纹是自然形成的,因为骨头化石表面上存在大量不规则的随机条纹,可能是骨头化石在砂砾沉积过程中自然形成,或由动物践踏、撕咬形成的。另外,也有人质疑该研究的样本太少,缺乏南方古猿在300多万年前加工石器或食用大型动物组织的其他证据支撑。
目前,考古学家较为接受的人类祖先食用肉类记录在260万-240万年前。考古学家已经在这一时期的埃塞俄比亚等多处南方古猿遗址中发现了大量人造石器工具,即所谓的奥杜韦石器,而且在这些遗址周边出土的动物骨头化石上发现了丰富的屠宰痕迹。
比利时皇家自然科学研究所的研究人员率先在《科学》杂志上宣布,他们发现了250多万年前南方古猿遗址周边出土了带有切割和敲击痕迹的动物骨头,包括牛科动物的胫骨和下颚骨。多明格斯-罗德里戈等人也在258万-210万年前的埃塞俄比亚原始人类遗址中发现了多种有屠宰痕迹的动物骨头化石,而由西班牙布尔戈斯国家人类进化研究中心穆罕默德·萨努尼(Mohamed Sahnouni)博士领导的国际团队则在《科学》上报道称,他们在阿尔及利亚东北部一处古人类遗址中,找到了约250件奥杜韦石器和近300块动物骨骼,主要是中小型牛科动物和马科动物骨骼,其中有二十多块动物骨头有切割或敲击痕迹,表明它们被剥皮、去肉或捣碎以换取骨髓,这些化石最早可追溯到240多万年前。这是首次在东非以外的地区发现240万年前的原始人类屠宰动物尸体的证据,而且所涉及的动物骨骼化石更多,因为被认为是原始人类食用肉类的最有利证据。上述研究进一步表明,早至260万-240万年前,人类祖先已经开始食用哺乳动物的肉类了。
更多带有屠宰痕迹的动物骨头出现在距今200万年之前的埃塞俄比亚、坦桑尼亚、肯尼亚等东非地区,而且这些研究的证据链更加完整,显示远古人类吃肉更加频繁。值得一提的是,在肯尼亚一处原始人类遗址中,研究人员通过动物骨头化石上的屠宰痕迹推测,在距今190万年前的原始人类不仅食用大量的陆生动物,也食用海龟、鳄鱼和鱼等水生动物,使得原始人类的营养来源得到进一步扩充。另外,在位于坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷的多个距今184万年前的远古人类遗址中,考古学家总共发现了2600多个石器,以及上千个哺乳动物骨骼标本,其中有超过10%的动物骨骼有屠宰痕迹,表明原始人类在180万年前已开始食用动物肉类非常频繁。
80万年前,烤肉让人欲罢不能
不过,原始人类早期的肉类主要依靠“拾荒”获得,即利用食肉动物捕食大型哺乳动物所剩下的尸体,可能可食用的部分所剩无几,促进了原始人类开始食用工具来剥离残留在骨骼上的少量肌肉组织,或者用石头砸碎骨头吸食骨髓。显然,这一阶段原始人类能吃到的肉类不会太多,原始人类要真正过上大口吃肉的日子,从中吸收更加丰富的营养,学会用火和发展狩猎技术是人类进化史上另外两项关键的进步。
来自以色列希伯来大学等研究机构的研究人员在距今约79万年前的以色列盖谢尔博诺瓦雅各布人类考古遗址中,发现了烧焦的燧石、木头、动物骨头和植物果实等物品,这些烧过的物品集中在一些特定的区域,显示并非野火或地火,研究人员推测这是远古人类(可能是直立人)的用火痕迹,该研究成果发表在《科学》杂志上。
80万年前人类已经开始用火烹饪动物性食物。(资料图)
据《自然·生态学与进化》报道,除了烧焦的动物骨头,希伯来大学等机构的考古学家后来还在这个遗址中发现了烧焦的鱼类牙齿,其年代测定为78万年前。以色列魏茨曼研究所的科学家首次利用人工智能技术,对以色列北部埃夫隆采石场的一个远古人类遗址进行了分析,发现了距今100万-80万年前的动物骨骼和燧石,包括已灭绝大象的骨骼化石,这些出土的骨骼和燧石化石可能在高达600摄氏度的火中烧过。
这些研究都说明80万年前的远古人类已开始学会用火烹饪动物性食物。学会用火加工动物性食物是人类进化史上一次大的进步,因为烤熟的肉类更加安全,更有利于人类消化,也更有营养,大量摄入熟肉将进一步促进人类大脑的进化。
学会用火,吃着烤熟的肉,人类已经彻底爱上吃肉,光靠捡拾食肉动物剩下的“残羹冷炙”显然无法满足人类的肉类需求,发展狩猎技术成为必然。据加拿大多伦多大学杰恩·威尔金斯(Jayne Wilkins)等人在《科学》杂志发表的研究论文显示,在一处距今50万年前的南非古人类遗址中,研究人员发现了古人类已开始将尖锐的石器绑在长矛上,制作成狩猎工具。不过由于考古学家从早期智人和尼安德特人都掌握了多种狩猎技术,推测这两个人种的狩猎技术是从他们的共同祖先海德堡人那里继承而来的,因此原始人类掌握狩猎技术的年代可能更早。
自此,动物性食物开始频繁进入原始人类的食物链,为原始人类的适应性进化奠定了关键基础,包括大脑容量的增加,犬齿变小、肠道缩短和体型增加等等,特别是动物性食物为人类大脑容量的增加提供了充足的营养支持,成为推动人类进化的关键因素之一。