基干闊鼻猴腦的特征與類人猿的腦演化
置于掌心的卡拉斯科智利猴的頭骨化石。（AMNH/N. Wong and M. Ellison 供圖）
● ● ●
在類人猿漫長的系統(tǒng)演化歷史中，人類類型的腦從何時(shí)開始區(qū)別于其它類人猿、以何種速度增大、以及從何時(shí)開始可以稱之為人腦，在此研究之前并沒有明確的答案。近日，中科院古脊椎所倪喜軍研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》子刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）發(fā)表的最新一項(xiàng)研究，以生活于南美洲的基干闊鼻猴類卡拉斯科智利猴（Chilecebus carrascoensis）化石為“校正點(diǎn)”，重建了闊鼻猴類和狹鼻猴類類人猿祖先類型的腦的特征，分析了類人猿腦的增大過程，進(jìn)而試圖回答上述關(guān)于人腦演化的問題。
解讀任何生物的演化歷史，化石都是必不可少的證據(jù)。動物的腦屬于軟組織，在動物死亡之后，很短的時(shí)間之內(nèi)就會被微生物分解，不可能成為化石。但是，哺乳動物的腦是明顯膨大的器官，在生長發(fā)育的過程中會在頭骨的內(nèi)壁上留下腦的印痕。類人猿因?yàn)橥染哂型润w重的其它哺乳動物有更大的腦，所以腦的增大更為明顯，在頭骨內(nèi)壁上留下的印痕也就更清楚，常?？梢员４娲蟮难芎椭饕獪匣氐挠『郏谡w形態(tài)上與包裹于硬腦膜的腦非常相似。
研究團(tuán)隊(duì)利用高精度CT掃描的方法，數(shù)字化地三維重建了卡拉斯科智利猴的頭骨內(nèi)壁的腦的印痕，發(fā)現(xiàn)它具有相對平扁的額葉，但是具有發(fā)育良好的枕葉，嗅球相對較小，并存在有多對溝回，整體形態(tài)上甚至與現(xiàn)生的闊鼻猴狨猴相當(dāng)。
智利猴化石發(fā)現(xiàn)于距智利首都圣地亞哥東南約100公里的地方，埋藏于堅(jiān)硬的火山碎屑巖之中。是目前已知保存最完整的基干闊鼻猴類類人猿，距今約2000萬年。
闊鼻猴是類人猿冠類群的兩大分支之一，早在距今4000萬年以前，闊鼻猴類就與包括人類在內(nèi)的類人猿的另外一個(gè)大支系，也就是狹鼻猴類，開始分道揚(yáng)鑣了。闊鼻猴類從此獨(dú)立演化，平行于人類和狹鼻猴類發(fā)展出了很多腦部的進(jìn)步特征，一些闊鼻猴類腦的相對大小也明顯增大，與屬于狹鼻猴的猿類相當(dāng)。某些闊鼻猴，比如卷尾猴，會使用簡單的工具，有人認(rèn)為卷尾猴的智力水平甚至超過黑猩猩。
毫無疑問，闊鼻猴類是研究包括人類在內(nèi)的狹鼻猴類腦演化的自然參照系，而卡拉斯科智利猴是這個(gè)參照系中目前已知最為關(guān)鍵的一個(gè)參照點(diǎn)。
每個(gè)頭像的大小代表相對腦容量。左側(cè)：在不考慮演化積累的情況下，人腦的相對大小與其它類人猿的差別不大；右側(cè)：去除演化積累的因素之后，人類支系腦的相對大小顯著不同于其它類人猿。（IVPP/郭肖聰，倪喜軍 供圖）
在關(guān)于靈長類，特別是類人猿的演化譜系的研究中，研究團(tuán)隊(duì)在前人研究的基礎(chǔ)上，綜合化石證據(jù)、形態(tài)學(xué)特征以及分子生物學(xué)特征，已經(jīng)建立了穩(wěn)定的關(guān)于靈長類和類人猿的系統(tǒng)演化譜系。在新的研究中，研究人員采用前沿的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，充分利用中科院脊椎動物演化與人類起源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室超算平臺的超級運(yùn)算能力，進(jìn)一步準(zhǔn)確估計(jì)了類人猿各個(gè)支系的分異時(shí)間、腦容量和腦宏觀特征的演化模式，并提出系統(tǒng)腦化指數(shù)（Phylogenetic Encephalization Quotient）這一用于衡量腦容量演化的新指標(biāo)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，闊鼻猴和狹鼻猴類的祖先具有相對大小相似但結(jié)構(gòu)不同的腦，在4000多萬年的演化歷史中，兩個(gè)類群中都有腦容量增大的趨勢，除人類支系以外，兩者的增大比例非常相近，并且趨同地演化出了嗅球縮小、溝回增加等宏觀特征。
人類支系自700萬年前與大型猿類分開演化以來，腦容量的增加完全不同于其它類人猿的增加比例。相對于自身體重，并去除演化積累的因素，人類的相對腦容量是猿類的3倍以上?？梢哉f，自700萬年前人猿分開以后，人類支系最顯著的特征就是腦按照不同于其它類人猿的演化模式而高速發(fā)展。
有很多研究表明，與我們的近親黑猩猩相比，人類有很多新基因，而這些新基因往往都與人腦的發(fā)育有關(guān)。據(jù)此，研究人員相信，本研究找到了產(chǎn)生這一現(xiàn)象的演化原因。
該研究以智利猴為參照點(diǎn)，揭示出在不同支系的類人猿中，腦的演化會有相同的趨勢，但是人類支系腦的演化趨勢卻顯著不同。戲謔一點(diǎn)兒，如果自然是理性的，那么人腦一定是近于瘋狂了。
注：本文轉(zhuǎn)載自中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所。
