“金刚”为何灭绝？他们用八年破解“悬案”

过去8年，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所（以下简称古脊椎所）研究员张颖奇和山东大学的研究人员，以及来自澳大利亚、美国等地的国际合作者闷声干了一件“大事”。

这件“大事”和一种神秘古动物的灭绝有关。

这种古动物是地球上有史以来体形最大的灵长类——步氏巨猿。它身高约3米，最重可达600多斤。霸气的外形让它成为好莱坞电影《金刚》主角的原型。

根据化石证据，步氏巨猿曾经成群结队地漫步于中国南方的喀斯特地区。可令古生物界费解的是，在20多万年前，这些“庞然大物”走向了灭绝，而同时期其他灵长类却安然无恙。

有一种假说认为，步氏巨猿的灭绝是“人猿之争”的结果。可是，事实果真如此吗？

张颖奇和团队成员锲而不舍，用近10年时间追根究底。1月11日，他们在《自然》发表了有关这些“庞然大物”命运的故事——巨猿悲歌。

张颖奇告诉《中国科学报》，如果没有两位“贵人”相助，这项艰难的研究走不到今天。而且，为了搞清楚“金刚”的消亡史，没有任何基础的他居然掌握了“飞檐走壁”的技能。

直立人消灭了“庞然大物”？

巨猿化石的故事要回溯到1935年。当时，荷兰古人类学家孔尼华在中国香港的一家中药铺里发现了一个巨大的、类似人牙的类人猿牙齿标本。他认为这是一种新的类人猿，并将其命名为步氏巨猿。

尽管步氏巨猿在科学界引起了极大的轰动，但没有人知道它来自哪儿，也不知道它和人类确切的亲缘关系。

直到20年之后，古人类学家裴文中院士带领团队偶然在中国广西崇左大新县的黑洞里，首次发现了步氏巨猿的牙齿化石，这才解决了步氏巨猿的出处问题。

1957年到1963年间，科学家又相继在黑洞和柳城巨猿洞发现了3件珍贵的下颌骨化石以及1000多件牙齿标本。

在步氏巨猿刚被发现时，人们一度认为它是人类的祖先，甚至把它称为“巨人”。但系统发育研究证实，它和人类关系比较远，跟红毛猩猩血缘更近。

2008年，来到古脊椎所从事博士后研究的张颖奇跟随导师——该所研究员金昌柱寻找步氏巨猿的踪迹。2011年，他们在广西崇左扶绥柳桥发现了第四件下颌标本，但化石保存质量不高。

一直以来，由于颅骨及颅后骨骼化石证据匮乏，有关步氏巨猿的科学研究进展缓慢。它们的体形为何如此巨大？它们栖息在树上还是地面，采取哪种位移行为？这些问题都无从知晓。

有没有一种研究方法可以利用有限证据，巧妙找到一个科学问题的切入点？张颖奇把目光对准了灭绝事件。

灭绝，虽然充满了悲剧色彩，但却是自然进程不可或缺的一部分。

“步氏巨猿的灭绝在古人类学中是个令人费解的谜团。”张颖奇说，当时存在于同一地区的其他灵长类都成功适应了环境并繁衍生息，为何唯独步氏巨猿走向了灭绝？

曾有步氏巨猿是被直立人消灭的假说。该假说认为，步氏巨猿曾与直立人共存，并在与直立人进行生存竞争的过程中败北。

“这种说法没有可靠的科学依据。”张颖奇解释，根据现有证据，步氏巨猿早在人类到达这片土地前就已经灭绝了，双方并没有打过照面。因此，步氏巨猿的灭绝另有缘由。

固执和保守酿成的悲剧

在古生物学中，化石可以告诉我们一个物种在什么地方、什么时候开始演化，但它不会直接告诉我们这些演化事件为什么发生。因此，古生物学家需要掌握大量物种演化背景信息，以还原当时地球古环境及其变化。

由于物种灭绝大多与环境变化有关，古生物学家还要进一步研究动物与环境之间的交互关系。由于其非常复杂，大量研究只能表明一定程度的相关性，无法得出直接因果关系。

要做就要做彻底。张颖奇抱着这样的信念，确定了研究思路和方法。

一方面，通过孢粉、碳屑、微观地层以及稳定同位素和动物群对比的分析手段，重建步氏巨猿生存期生态环境；另一方面，进行牙齿稳定同位素、微量元素、微磨痕等分析，掌握物种的摄食行为。这样一来，就能知道不同环境对应的步氏巨猿生存状况。

而这些分析的重要前提是通过测年建立可靠的时间框架。张颖奇解释，只有在一个明确的时间框架下进行古环境的重建和摄食行为还原，这项研究才能成立。于是，一个多学科综合的国际团队建立起来。

除了张颖奇，团队另一位灵魂人物是年代学专家、澳大利亚麦考瑞大学副教授Kira Westaway。Westaway2011年曾测定了直立人最后生存的年代介于11.7万年前至10.8万年前。

有了Westaway的加入，研究团队把6种独立测年技术应用于含化石堆积物和化石本身，总共获得了157个放射性测年结果。这在古生物研究领域实属罕见。

最终，一条全面、精准的步氏巨猿由繁盛走向灭绝的时间线首次被构建出来：繁盛期为距今230万年—70万年，过渡期为距今70万年—30万年，灭绝窗口期则被精确锁定在29.5万年前—21.5万年前，再往后就是灭绝后期。

在确切的年代框架下，研究团队分别进行古环境重建和摄食行为分析，绘制出了一幅完整的巨猿生存期的生态图景：在繁盛期，环境中的木本植物占比较大，森林茂盛；到了过渡期，气候季节性增强，森林群落结构开始发生变化，非木本植物占比逐渐增加，环境变得更加多样化；从灭绝后期开始，森林出现退化，环境更加开阔干燥，草地面积大幅增加。

在环境变化面前，步氏巨猿采取了怎样的生存策略呢？

研究发现，鼎盛时期的步氏巨猿生活在茂密森林中，以果实和花朵为食，食物种类丰富、数量充足，饮水很规律，生存毫无压力；可到了后期，它们并没有主动适应生态环境的变化。偏爱的食物减少，它们转而依赖那些低营养、纤维质的备选食物，饮水变得不规律，生存压力很大。

不可思议的是，它们的体形在后期变得越来越大、越来越笨重，摄食范围大幅缩小。张颖奇推测，由于它们吃得越来越粗糙，营养不足，只能拼命进食，导致体重“失控”。这也可能反过来加剧食物资源短缺，最终加速灭绝进程。

研究人员对比了同时期步氏巨猿的近亲魏氏猩猩的摄食行为，结果发现，后者在生存条件发生变化时，体形变小、更灵活，还调整了食物和栖息地偏好，因此，无论是食物多样性还是饮水规律性都没有受到影响。

“与猩猩这样生存策略更加灵活的‘识时务者’相比，步氏巨猿称得上是一个走到穷途末路的‘特立独行者’。”张颖奇认为，正是步氏巨猿的固执和保守使其走向了灭亡。

一次不可能完成的任务

这项研究给了这种史前巨兽的命运结局一个交代。而张颖奇也给了自己过去8年在巨猿研究领域的“默默无闻”一个交代。

8年间，张颖奇没有急着发表任何一篇有关步氏巨猿演化的论文。“从一开始我就想尽最大可能讲述一个完整的、有说服力的物种灭绝故事。”他认为，如果因为种种原因，发表了阶段性的成果论文，就会影响这个故事的分量。

张颖奇感谢整个团队都有着相同的目标，特别是Westaway的执着和热情。

“坚持做一件没人做过的、超酷的事”这种想法是美好的，但实现起来并不容易。

张颖奇告诉《中国科学报》，这项研究最大的特点是多学科高度综合，涉及形态学、年代学、地球化学、微观地层学、古植物学等。地点多、方法多、样品多、数据多，光是所有样品的处理、测试和分析就有澳方6所大学的科学家参与完成。

这样复杂的论文的审稿过程也有大麻烦。张颖奇解释，没有一个审稿人能精通论文涵盖的所有研究方向，因此要反复寻找合适的审稿对象。此外，由于文章的方法多、数据多，审稿人在大量细节问题上提出了想法和建议，以至于这篇论文经历了5轮修改，历时一年多才尘埃落定。

值得一提的是，在这篇论文的致谢中，出现了一个很特别的人——北京洞穴探险发起人崔庆武。

这项研究的展开依托于多学科的样品采集。从2015年开始，张颖奇就带领团队在广西崇左地区持续开展“地毯式”洞穴调查工作，最终选定了1999年至2020年发现的22处洞穴化石地点，作为系统性样品采集地。

张颖奇回忆，每一年的野外季，夏季和秋季加起来共两个月左右，总共要调查、评估几百个洞穴点。由于接近地面的洞穴几乎都受到人为破坏，研究团队不得不采用崖壁洞穴调查的策略，越是高的、人很难到达的地方，他们越要上！

毫无攀岩经验的张颖奇只能求助于网络。他偶然找到了洞穴探险爱好者崔庆武，两个很有干劲的年轻人一拍即合。崔庆武愣是带着一个有恐高症的“攀岩小白”学会了“飞檐走壁”，为科考队“保驾护航”。

张颖奇激动地说，在经过一段时间的“科研训练”后，崔庆武还担负起了洞穴调查预评估的职责。“每次崔队都会第一个上崖壁探路，他会先观察路过的洞穴内是否有明显的堆积物存在，帮我们省去了许多不必要的调查时间。”

近10年的时间里，崔庆武和科考队一起遇过毒蛇、见过野猪、吃过老乡的烤白薯，在潮湿、闷热的洞穴里挥汗如雨……

如今，坐在办公室里的张颖奇多了不少白发。采访最后，他谈到了大多数中年人都有的烦恼——发胖。“我还想多爬几年山，多看几个洞，多找一些好东西，多做一点酷酷的事。”他说，为了这，也得少吃多动，保持身体健康。（记者 胡珉琦 实习生 荆晓青）

来源： 中国科学报