綜述

在浩瀚的人類進化史中，一段驚心動魄的往事正被中國科學家揭開。

中國科學院上海營養與健康研究所李海鵬團隊與華東師范大學潘逸萱團隊在《科學》雜志發表了一項震撼學界的成果：人類祖先在距今約93萬年前因氣候劇變遭遇了近乎滅絕的群體瓶頸，人類祖先群體數目下降到一千多人，并持續了長達11.7萬年。

這一發現不僅改寫了人類演化時間線，更揭示了早期智人如何在滅絕邊緣實現絕地求生。

尋找基因碎片

要追溯百萬年前的人類歷史，傳統方法面臨兩大難題：古DNA難以保存（尤其是非洲地區的高溫環境）以及現有群體遺傳學工具的時間分辨率不足。

此前，科學家多依賴化石記錄或僅能回溯30萬年內的人口動態。

李海鵬團隊另辟蹊徑，基于溯祖理論（Coalescent Theory）開發了FitCoal（快速極小時間溯祖）算法，通過分析現代人的基因組變異頻譜，精準推演遠古群體規模。

FitCoal有三大突破性優勢：

無需預設模型：傳統方法需預先假設人口變化模式，而FitCoal能自動搜索最優解，避免了人為偏差

高精度計算：通過解析突變頻譜與溯祖樹分支長度的數學關系，將誤差率降至極低水平，甚至在僅需3個非洲個體樣本時仍能檢測到瓶頸信號。

百萬年尺度：突破此前40萬年的技術限制，首次觸及人類進化的關鍵轉折期。

研究團隊利用這一工具分析了來自千人基因組計劃和HGDP-CEPH數據庫的50個現代人群數據，發現兩組獨立數據竟得出驚人一致的結果：93萬年前，人類祖先群體規模暴跌98.7%，僅存約1280個繁殖個體。

第四紀冰期的生存煉獄

是什么導致人類祖先幾乎走向滅絕？研究指向了更新世中期那場被稱為“中更新世氣候轉型”（Mid-Pleistocene Transition）的劇變。

約93萬年前，地球軌道偏心率的變化如同一雙無形的手，扭轉了全球氣候的平衡——隨著日照輻射量在赤道與極區間重新分配，冰川從兩極向外瘋狂擴張，北半球冰蓋面積在短短三千年內增長了近一倍。

這場劇變使得全球平均氣溫驟降7-8℃，非洲大陸的濕潤季風系統徹底崩潰，曾經滋養人類祖先的稀樹草原如同被烈日烘烤的紙張般蜷縮，面積縮減了60%以上。

在如今的埃塞俄比亞博里遺址，考古學家發現了令人心悸的證據：原本連續堆積的文化層在距今90萬至80萬年區間出現長達十萬年的空白，僅存的石器尺寸比早期縮小了38%，斷裂的刃口顯示這些工具被反復打磨使用至極限。

更致命的是水資源的消失。東非大裂谷的湖泊沉積物如同地質年輪般記錄著當時的絕望——水體鹽度飆升至現代死海的1.5倍，碳酸鹽礦物結晶的紋路揭示出湖泊經歷了反復干涸與咸化的死亡循環。

在肯尼亞圖爾卡納湖的巖芯樣本中，淡水硅藻化石的數量在氣候轉型期銳減97%，取而代之的是耐鹽藻類的紅色條紋，這些血色沉積層無聲訴說著當時每滴淡水的珍貴。

面對極端環境，人類祖先被迫退守到零星的綠洲，基因分析顯示群體間的交流頻率下降了四分之三，近親繁殖導致的遺傳負荷在此時達到峰值。

但正是在這場煉獄中，人類進化史的關鍵轉折悄然發生。

人類的絕地反擊

能量榨取系統的全面升級成為首要突破口。分子考古學發現，瓶頸期人類唾液淀粉酶基因AMY1的拷貝數激增3倍，使每日攝入的塊莖類植物能量提取率從32%提升至78%。

肯尼亞圖爾卡納湖東岸的牙齒化石顯示，牙釉質碳同位素δ13C值在此時發生顯著偏移，證明人類開始系統化挖掘富含碳水化合物的地下儲藏器官。

群體智能的爆發則重塑了生存范式。埃塞俄比亞博里遺址出土的80萬年前黑曜石工具，其原料運輸距離達130公里，意味著不同部落間形成了原始貿易網絡。

基因研究揭示，控制前額葉皮層發育的SRGAP2基因在此時期發生關鍵突變，使工作記憶容量擴展40%，群體決策效率產生質的飛躍。

坦桑尼亞萊托里遺址保存的足跡化石顯示，人類開始以20-30人的協作單元進行遷徙，這種“移動智囊團”模式使環境信息共享速度提升5倍。

在生理層面，極端環境適應基因庫的快速積累成為救命稻草。線粒體DNA分析顯示，調控汗腺密度的EDAR基因在此時出現V370A突變，使體表散熱效率提高55%，這對應對日益干旱的氣候至關重要。

同時，南非豪登省洞穴中發現的中耳骨化石顯示，鼓膜面積在瓶頸期縮小了18%，這種結構改變顯著提升了人類對低頻聲波的敏感度——在稀樹草原退化的環境中，遠距離聲波通訊成為預警猛獸的關鍵技能。

這場絕地求生的終極密碼，或許藏在西班牙阿塔普埃爾卡遺址的43具化石中。這些距今85萬年的海德堡人遺骸顯示，群體中存在系統化的傷患護理行為：一具股骨骨折愈合的個體，其骨骼同位素分析顯示傷后三年內持續獲得高蛋白食物配給。

這種超越血緣的協作倫理，使人類群體死亡率降低了72%，最終在70萬年前以百萬級種群規模重新掌控地球，將滅絕危機轉化為文明躍升的跳板。

改寫人類起源的“缺失環節”

此次發現解開了困擾學界數十年的“60萬年謎題”。此前通過線粒體DNA推算的“夏娃理論”將現代人類起源定在20萬年前，而化石記錄卻顯示直立人在180萬年前就已走出非洲。

新研究通過全基因組模型，首次在分子生物學與考古學之間架起橋梁——90萬年前的幸存者，正是海德堡人（Homo heidelbergensis）的直系祖先，他們后來分化成丹尼索瓦人、尼安德特人和智人三大支系。

這一結論得到古人類化石的印證。在摩洛哥杰貝爾依羅洞穴，科學家發現了距今80萬年的早期智人頭骨，其面部結構與現代人類的相似度達72%，明顯區別于更古老的直立人。基因溯源顯示，該個體攜帶的FOXP2語言基因變異，正是出現在瓶頸期之后的關鍵突變。

結語

中國科學家的這項發現，不僅填補了人類演化樹的關鍵空白，更讓我們重新審視文明存續的真正基石——在危機面前，個體的智慧或許渺小，但群體的協作與文化的傳承，永遠是我們最強大的生存武器。當基因中的古老記憶被喚醒，或許這正是祖先留給子孫最珍貴的啟示錄。