創紀錄模擬揭示氣候如何影響人類進化

對過去200萬年地球氣候的創紀錄模擬提供了證據，表明溫度和其他條件影響了早期人類遷徙，并可能促成了大約30萬年前現代人類的出現。相關研究日前發表于《自然》。

這一發現基于迄今為止最大規模的模型，旨在分析地球運動的變化如何影響氣候與人類的進化。

氣候可能在人類進化中扮演重要角色的觀點至少在20世紀20年代就已經存在，當時科學家們爭論，是否干旱的條件導致早期人類祖先開始用雙腳行走，以適應熱帶草原上的生活。但是迄今為止，研究人員還未能提供有力的證據證明氣候在塑造人類方面發揮了作用。

在最新研究中，韓國釜山大學氣候物理學家Axel Timmermann和同事在一臺超級計算機上運行了一個氣候模型長達6個月，以重建溫度和降雨在過去幾百萬年里可能如何影響人類可用的資源。具體而言，研究人員研究了地球天文運動引起的長期氣候波動是如何創造條件，進而促進人類進化的。

其他行星的推拉作用通過改變地球的傾角和軌道形狀影響地球的氣候。在超過41000年的周期中，地球的傾斜度振蕩影響了季節并改變了熱帶地區的降雨量。在超過10萬年的周期中，地球從一個更圓的軌道（這帶來了更多的陽光和更長的夏天）變成了一個更為橢圓的軌道（這減少了陽光，并可能導致冰川形成）。

Timmermann和同事使用了一個包含這些天文學變化的模擬方法，并將他們的結果與成千上萬的化石和其他考古證據相結合，計算出6種人類（包括早期直立人和現代智人）可能在何時何地生活。

這項研究產生了大量令人眼花繚亂的數據，并形成了幾個有趣的模式。例如，研究人員的分析表明，早期人類物種海德堡人大約在70萬年前開始擴大其棲息地。一些科學家認為，這個物種可能在全球范圍內產生了許多其他物種，包括歐亞大陸的尼安德特人和非洲某地的智人。

該模型表明海德堡人在全球的分布是可能的，因為橢圓形的軌道創造了更濕潤的氣候條件，使得該物種可以更廣泛地遷徙。模擬還顯示，就氣候而言，最適宜居住的地區會隨著時間推移而變化，化石記錄也會隨之變化。

這一模式的一部分可能會為人類物種在哪里以及如何出現提供新見解。一些對撒哈拉以南非洲現代狩獵—采集群體的基因研究表明，智人是非洲南部單一進化事件的結果。但其他研究指向了一個更復雜的故事，即人類起源于由許多不同古代非洲人群組成的混合體，他們一起進化成為現代人類。

Timmermann和同事說，他們對氣候的重建支持單一進化路徑假說。該模型表明，人類物種是南部非洲的海德堡人在一個異常溫暖的時期開始失去宜居的棲息地時進化的。這個種群可能是通過適應更熱、更干燥的環境而進化成智人的。

但這一發現不太可能結束爭論。美國猶他大學古生物學家Tyler Faith說，“證明一個特定的氣候事件導致物種形成很難”，部分原因是化石和基因記錄上的空白。

大多數接受《自然》雜志采訪的研究人員表示，還需要更多證據證明天文周期影響了人類祖先的軌跡。下一步，Timmermann和同事計劃運行更大的模型（包括整合基因數據的模型）來繼續相關研究。