150萬年前的足跡顯示兩種人類祖先意外共存
人類的足跡激發了我們的好奇心。 它們讓我們想知道是誰留下了腳印,他們在做什麼,他們要去哪裡。 保存在岩石中的腳印化石也是如此,它捕捉到了遠古生活的時間瞬間,這些腳印可以追溯到3.8 億年前的一些最早用四條腿走路的生物。
挖掘的地表顯示了類人足跡以及河馬、一種大型鳥類和其他動物的腳印。 為了拍攝這張照片,科學家在類人足跡和其他幾個腳印上填滿了深色沙子,這樣它們就能在淺色沉積物中顯得格外醒目。 圖片來源:Anna K. Behrensmeyer
在非洲東部發現的類人腳印–我們遠古近親留下的痕跡–為古生物學家像我們自己一樣的物種如何行動和行為提供了寶貴的見解。 這些腳印屬於用兩隻腳行走的類人猿,與現代人相似,但又不完全相同。我們最近的研究發現了一些不尋常的東西:在距今150萬年前的肯亞湖畔,並排保存著兩種不同類人猿的足跡。
挖掘新的足跡點,前景可見類人猿、鳥類和其他動物的腳印。 資料來源:尼爾-羅奇
這樣的古代足跡有助於填補人類進化史上的重要空白。 與骨骼化石不同,腳印提供了早期人類如何行走、互動和生活的直接證據,揭示了骨骼無法顯示的細節。
在肯亞的圖爾卡納湖地區首次發現早期類人猿的足跡是1978年的偶然。 當時,由我們(貝倫斯邁耶)和古生態學家萊奧-拉波特(Léo Laporte)領導的團隊正在探索東圖爾卡納豐富的古生物記錄中的地質和化石。 我們重點記錄了大約150 萬年前沉積在大面積沉積物中的動物和環境。
基莫洛-穆爾瓦(Kimolo Mulwa)在1978 年首次發現類人腳印的地點。 他左側的深陷沙坑顯示了河馬足跡的橫斷面。 圖片來源:Anna K. Behrensmeyer
我們從地表採集化石,並挖掘地質階溝,以記錄保存化石的沉積層。 其中一條壕溝的後壁在一層凝固的泥漿中出現了深深的凹陷,我們認為這可能是河馬的足跡。 我們很好奇河馬的足跡從上往下看是什麼樣子–科學家稱之為”平面圖”–因此我們決定在壕溝旁露出1 平方米的足跡表面。
當我完成更多的骨骼化石調查回來時,該項目的肯尼亞野外專家助理之一基莫洛-穆爾瓦(Kimolo Mulwa)已經小心翼翼地挖掘出了泥岩層的頂部,他的臉上露出了燦爛的笑容。 他說:”Mutu!”- 意思是”人”–他指著深深的河馬足跡中一個淺淺的人形印跡。
我簡直不敢相信,但是,是的,在挖掘出的地表上,一個類似人類的腳印清晰可辨。 還有更多的類人足跡,從地層中向我們走來。 當我們意識到我們正在與一百五十萬年前在這裡行走的類人猿的生活中的某一時刻聯繫在一起時,我們感到非常敬畏。
左邊是保存最完好的1978 年類人足跡,右邊是貝倫斯邁耶在圖爾卡納湖泥濘的海岸線上發現的現代足跡(女式7 號)。 化石足跡內的白色物體是足跡被掩埋後在沉積物中形成的蠕蟲洞穴或根部的鈣化填充物。 圖片來源:Anna K. Behrensmeyer
我們挖掘了更多的地表,最終在一條線上發現了七個腳印,這表明該類人猿從較鬆軟的泥地向東走到了較堅硬、可能較淺的地表上。 有一次,它的左腳滑進了深深的河馬腳印中,為了避免摔倒,它用右腳抓住了自己的腳–我們可以沿著足跡清楚地看到這一點。
即使在今天的現代圖爾卡納湖畔,也很容易滑入河馬的腳印中,尤其是在湖水有點渾濁的時候。 我們開玩笑說,很遺憾我們的類人足跡製造者沒有摔到手或臉,這樣我們也可以記錄下這些部分。
四十多年後的2021年,古生物學家路易斯-利基和她的肯亞研究小組在挖掘同一地區發現的類人猿化石時,小組成員理查德-洛基發現了另一條類人猿足跡的一部分。 由於我們在其他類人猿足跡遺址的工作經驗,利基邀請我們中的一位(哈塔拉)和古人類學家尼爾-羅奇(Neil Roach)去挖掘和研究這條新的足跡。
肯亞圖爾卡納湖附近地區地表的三維電腦模型顯示,古人類的腳印化石(垂直腳印)與直立人的獨立腳印形成一條垂直路徑。 資料來源:Kevin Hatala/查塔姆大學
該團隊包括由Cyprian Nyete 領導的10 名肯亞野外研究專家,他們挖掘了地表,並用三維成像方法攝影測量記錄了足跡。 這是收集足跡表面的最佳方法,因為沉積物不夠堅硬–地質學家稱之為石化–無法安全地從地下取出並帶到博物館。
新發現的足跡大約是150 萬年前留下的。 根據東圖爾卡納地層中火山沉積物的年代測定,它們比我們在1978年發現的足跡出現在更早的地層水平上,大約早了十萬年。
研究小組成員沿著古代腳印軌跡的周邊。 圖片來源:Louise N. Leakey
這些腳印尤其令人興奮,因為對它們的形狀進行的細緻解剖和功能分析顯示,兩種不同種類的類人猿在同一湖岸留下了腳印,時間相隔幾小時到幾天,甚至可能在幾分鐘之內!
我們之所以知道這些腳印是在很近的時間內留下的,是因為在現代圖爾卡納湖岸線上進行的實驗表明,適合保存清晰腳印的泥濘表面在被海浪破壞或被太陽曬裂之前不會持續太久。
腳印軌跡,據推測是古人類boisei個體留下的。 圖片來源:Neil Roach
這是科學家有史以來第一次能夠說明直立人和古人類–一個可能是我們的祖先,另一個則是更遠的親戚–實際上共存於同一時間和地點。 與許多不同種類的哺乳動物一樣,它們都是居住在圖爾卡納盆地的古老族群的成員。
不僅如此,有了新的足跡作為參考,我們的分析表明,以前描述的其他類人足跡在同一地區表明,這兩種類人猿在圖爾卡納盆地的這一地區共存了至少20萬年,在淺湖邊棲息地反覆留下了它們的足跡。
其他動物也在那裡留下了足跡–巨鸛、鵜鶘、羚羊和斑馬等較小的鳥類、河馬和大象–但對於陸地物種來說,類人猿的足跡卻出奇地常見。 其他靈長類動物,如狒狒,顯然沒有到過湖邊,也沒有在那裡留下足跡,而它們卻一次又一次地回到這個棲息地,它們在做什麼呢?
直立人(Homo erectus)和古人類(Paranthropus boisei)是人類家族樹上的兩個不同分支。 圖片來源:史密森尼人類起源計劃,作者根據原圖修改
這些腳印引發了人們對我們早期親屬的新思考和疑問。 他們是在吃湖邊生長的植物嗎? 一些古生物學家為健壯的Paranthropus boisei提出了這種可能性,因為其牙齒的化學成分錶明,他們是以草類和蘆葦類植物為食的。 在直立人(智人的祖先物種)的牙齒上進行的同樣的化學測試顯示,其食物很可能包括動物性蛋白質和植物。
湖邊的棲息地以蘆葦、淡水雙殼類動物、魚類、鳥類以及海龜和鱷魚等爬行動物的形式提供食物,不過這對於身高4 或5 英尺(1.2 至1.5 米)的兩足靈長類類動物來說可能是危險的。 即使在今天,生活在海岸邊的人們偶爾也會受到鱷魚的攻擊,當地的河馬也可能具有攻擊性。 因此,不管是什麼吸引了類人猿來到湖邊,一定是值得冒一些風險的。
目前,我們還無法確切地知道這兩個物種是如何互動的。 未來對更多足跡表面的發掘可能會揭示有關它們行為的新線索。 不過,想像一下這兩個類人猿”表親”在幾十萬年裡一直是近鄰的情景還是很令人著迷的。
伊勒萊特足跡遺址博物館的施工現場,達薩納奇婦女正在提水攪拌混凝土。 圖片來源:肯亞國家視聽博物館
在我們新遺址以北25 英里(40 公里)處的一個叫做伊勒萊特的村莊附近,早先挖掘出的類人足跡正在透過肯亞國家博物館的一個計畫開發成一個博物館。 公眾、當地的達薩納奇(Daasanach)人、教育團體和遊客將能夠在一個挖掘出的地表上看到大量150 萬年前的類人腳印。
這一層至少保留了八個類人猿個體的足跡,我們現在相信它們代表了直立人和古人類的成員。 在這些個體中,有一部分個體的成年體型大致相同,它們朝著同一個方向移動,似乎是作為一個群體沿著湖邊行進。
在足跡遺址上建造的博物館旨在防止遺址受到侵蝕,並保護其免受季節性降雨的影響。 與博物館相關的社區外展和教育中心旨在讓當地教育團體和年輕人參與學習和教育中來,讓其他人了解保存在他們後院的這一特殊的人類史前記錄。 新遺址博物館計劃於2025 年1 月開放。
撰稿人
安娜-K-貝倫斯邁爾,史密森學會古脊椎動物館館長、資深地質研究員
凱文-哈塔拉,查塔姆大學生物學副教授
Purity Kiura,肯亞國家博物館考古與遺產首席研究科學家
改編自最初發表在The Conversation上的一篇文章。