破纪录的模拟研究揭示了气候如何影响人类迁徙

　　模型表明南部非洲气候模式的变化可能促成了智人的崛起。
　　因为出现了更湿润、更利于迁徙的天气条件，早期海德堡人可能已经能够在地球上传播。图源：哈维尔·特鲁巴
　　科学家对过去两百万年地球的气候进行了模拟，模拟结果表明温度和其他条件影响了早期人类迁徙——并可能促成了大约30万年前现代人类物种的出现。
　　在研究地球运动变化如何影响气候和人类进化的众多发现中，该研究是一次重大的发现。该模型发表在今天的《自然》杂志上。马萨诸塞州一海洋研究所所长彼得·德梅诺卡尔说：＂这在研究气候如何影响人类祖先的领域上又进一步。＂。
　　至少在19世纪20年代时，科学家们就开始争论更加干燥的环境是否导致早期人类祖先开始用双脚行走，以适应热带草原上的生活。但到目前为止，研究人员一直在努力找寻强有力的证据，证明气候在塑造人类方面发挥了作用。轨道影响
　　在最新的研究中，韩国釜山国立大学的气候物理学家阿克塞尔·蒂默尔曼（Axel Timmermann）和他的同事在一台超级计算机上运行了一个长达6个月的气候模型，以重建温度和降雨如何影响过去几百万年人类可利用的资源。具体而言，研究人员研究了地球天文运动所带来的长期气候波动可能是如何为刺激人类进化创造条件的。
　　在摩洛哥发现的早期智人化石（左）显示出比现代人（右）更长的头骨形状。图源：NHM London
　　其他天体的运动影响了地球的轨道，地球的气候逐渐发生变化。在41000年的周期中，地球的倾斜振荡，影响着季节的强度，并改变了热带地区的降雨量。在10万年的周期中，地球从一个更圆的轨道——有更多的阳光和更长的夏天，变成了一个更椭圆的轨道，减少了阳光，并可能导致冰川形成。
　　蒂默尔曼（Timmermann）和他的同事们进行了一个模拟实验，将这些惊人的变化结合起来，然后将他们的结果与数千块化石和其他考古学证据相结合，计算出六种人类——包括早期直立人和现代智人——可能在何时何地生存。运动和混合
　　虽然这项研究得出来大量令人眼花缭乱的数据，但蒂默尔曼（Timmermann）说实验也得出了几个有趣的模型。例如，研究人员的分析表明，早期人类物种海德堡人大约在70万年前开始扩大其栖息地。一些科学家认为，海德堡人可能在全球范围内衍生出了大量其他人种，包括欧亚大陆的尼安德特人和非洲某地的智人。
　　该模型表明，海德堡人分布全球是可能的，因为更椭圆的轨道创造了更湿润的气候条件，使该人种能够更广泛地迁徙。模拟实验还显示，就气候而言，最适合居住的区域会随着时间推移而变化，发现的化石记录也和这一变化相符。
　　西伯利亚南部的杰尼索瓦洞穴是古代人类遗骸的丰富来源。图源：IAET SB RAS
　　蒂默尔曼（Timmermann）说：＂全球收集的头骨和工具在时间上并不是随机分布的，它遵循的模式与由地球运动驱动的气候变化重叠。这对我来说太神奇了——这是一个迄今为止没有人能看到的模式。＂
　　这一模型可能会为现代人在何处以及如何出现提供新的见解。对撒哈拉以南的非洲现代狩猎部落的一些基因研究表明，智人是南部非洲单一进化的产物，这些部落往往在基因上是孤立的。但其他研究指出了一个更为复杂的观点，在这个观点中，人类最初是由许多不同的古代非洲人群体组成的一个大杂烩，他们一起进化成了现代人。
　　蒂默尔曼（Timmermann）和他的同事说，他们的气候重建模型支持单一进化路径假说。该模型表明，我们的人种是在南部非洲的海德堡人在异常温暖的时期开始失去宜居栖息地时进化而来的。通过适应更热、更干燥的条件，这些人种可能进化成智人。
　　但这一发现不太可能结束争论。盐湖城犹他大学的古生物学家Tyler Faith说：＂让一个特定的气候事件导致物种形成是非常困难的，部分原因是化石和基因记录还存在缺口。＂
　　通过对古代蛋白质进行测序来研究的物种。图源：Alamy
　　论文中报道的许多其他模式也是如此。德梅诺卡尔说：＂那些花了一段时间研究这个问题的人，要么对这里的主张持强烈的一致意见，要么持不同意见。然而，这个模型本身就是一个非凡的成就，并且提供了一个提出这些问题的模板。＂
　　大多数与自然对话的研究人员表示，需要更多的证据来证明天文周期影响了人类祖先的发展轨迹。Faith说：＂如果能在一篇论文中解决气候变化和人类进化的谜团，那就已经是40年前的事了。＂。
　　这就是为什么蒂默尔曼（Timmermann）和他的同事们计划运行更大的模型，包括整合基因数据的模型。