印第安人的祖先 曾在白令海峽大陸橋上滯留上萬年

出品 | 本站科學人欄目組 王真

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數萬年前,美洲還沒有任何人類居住。那時候的北美,真可以說是飛禽走獸之地,渺無人煙。

直到上個冰河世紀到來,這種情況纔有所改善。

此前,美洲大部分地區都被厚厚的冰層覆蓋,這讓那裡成爲不易生存之地。

然而也恰在此時,人類開始踏上尋找新世界的旅程。

(圖:現代印第安情侶油畫像。)

他們很可能在1萬年前冰河世紀結束時,通過現在美國阿拉斯加州與歐亞大陸之間白令海陸橋,從西伯利亞徒步來到美洲。

如今,白令海大陸橋已經被海水淹沒。

目前,有關首批美洲居民到底從何而來、以及何時到來依然存在許多爭議。

然而,我們正越來越接近真相,很快就能揭示首批美洲居民的“真實身份”。

(圖:“大陸橋”,當時北美未被冰封的土地

在上個冰河世紀高峰期(大約2萬年前),人們幾乎無法從亞洲進入美洲。當時,美洲被冰冷的永久凍土帶和冰川覆蓋。但令人感到矛盾的是,如此大量的冰川存在意味着當時前往美洲應該比今天更容易。豐富的冰層意味着海平面比現在更低,促使西伯利亞與阿拉斯加之間的陸地顯現出來,人類與動物可以輕鬆從這裡前往北美洲

(圖:在上個冰河世紀期間,海平面下降促使白令海大陸橋暴露出來)

這些露出來的陸地被稱爲白令海大陸橋。

差不多在這個時候,也被稱爲末次冰盛期(Last Glacial Maximum),一羣狩獵採集者從今天的西伯利亞向東遷徙,並在大陸橋上建立了營地加拿大蒙特利爾大學教授羅莉安·布爾容(Lauriane Bourgeon)表示:“首批到達白令海大陸橋的人可能是個高度移動性的小羣體,他們很可能隨着季節變化而四處遊蕩。”

這些人善於尋找避難場所

(圖:在上個冰河世紀,來自西伯利亞的人類進入美洲)

白令海停滯假說

白令海中部顯然擁有比較理想的環境,遠比他們身後冰冷的土地更適合生存。那裡的氣候更爲溼潤,以灌木形式存在的植被可爲他們提供木材,以便生火取暖。

英國倫敦大學專門研究重建過去氣候的專家斯科特·伊利亞斯(Scott Elias)稱,對於大型哺乳動物來說,白令海大陸橋也是個理想的生存場所,早期狩獵採集者可以在此狩獵爲生。他說:“我們假設當時的人們使用陸橋上的灌木點燃骨頭。大型動物的骨頭中含有許多高脂肪的骨髓沉積物,可以用來燃燒。”

當人類到達白令海大陸橋上時,他們已經別無選擇,只能在那裡設立營地。

廣闊的Laurentide和Cordilleran冰川進一步向東蔓延,切斷了他們與美洲的聯繫。

現在線索越來越清楚,他們以白令海大陸橋爲家,在那裡停留了數千年。

這種理論被稱爲“白令海停滯假說”(Beringian Standstill Hypothesis)。據2007年一項研究顯示,這種滯留導致這些“與世隔絕”的人類與其他人類在基因上出現明顯不同。

(圖:如今北美很多旅遊勝地,大多都有冰川的影子)

這種長期滯留意味着,當冰川融化,這些人最終到達美洲後,他們的基因已經與數千年前生活在西伯利亞的人有很大不同。

美國佛羅里達大學研究人員康妮·穆里根(Connie Mulligan)說:“在這個過程中,最重要的部分可能就是白令海陸橋上到底發生了什麼,以至於他們與亞洲人變得不同,並開始成爲美洲土著人。”自從那以來,其他遺傳學發現也進一步支持停滯假說。

伊利亞斯及其同事們甚至提出,人們可能在白令海陸橋上停留了長達上萬年時間。當冰川最終開始消退後,這羣人前往美洲不同地區繁衍生息。

(圖:DNA正破譯這個古老的秘密)

最先到達北美的一個種羣還是多個血統?

長期以來,有許多關於美洲早期移民是來自不同地區還是來自相同地區的爭論。20多年前,穆里根提出,只有一羣移民通過白令海大陸橋進入“新世界”。通過分析現代美洲土著人DNA中的基因變化,並與亞洲人的基因變化進行對比,穆里根得出上述結論

同樣的罕見突變模式出現在穆里根研究的所有美洲土著人身上,但很少出現在現代亞洲人身上。

這意味着,美洲土著人很可能來自生活在白令海陸橋上的單一古代人類羣體,他們與世隔絕了近萬年。

(圖:北美野牛可能是初抵北美的人類的饕餮盛宴)

2015年,一項研究利用更先進的基因技術得出類似結論。

美國加州大學伯克利分校的科學家拉斯姆斯·尼爾森(Rasmus Nielsen)及其同事發現,絕大多數美洲土著人都起源於一次性移民事件

(圖:今天許多美洲土著人都是克洛維斯人的直接後裔

事實上,今天80%的美洲土著人都是克洛維斯人(備註:克洛維斯人是北美洲一種史前的古印第安人。根據放射性碳定年法,其遺蹟可以追溯至1.15萬年前末次冰期,最特別的是他們擁有特定的工具來獵殺大型哺乳動物。新仙女木事件或後冰河氣候下導致其生物集羣滅絕。)的直接後裔,他們大約1.3萬年前生活在北美洲各地。這個發現源自2014年對1名1歲大的克洛維斯男孩進行基因研究時發現的,這個男孩死於1.27萬年前。

比大陸更加宜居的白令海峽

但是我們現在知道,白令海陸橋上肯定發生過交錯遷移事件。

這是因爲,有少量南美亞馬遜地區的種族(比如Suruí人和Karitiana人)也加入到神秘的“北極基因流”中,他們與克洛維斯男孩沒有關係。

2015年另一份研究顯示,北美洲不僅僅只有一種“創始人口”。

研究人員發現,美洲土著居民與澳大利亞、巴布亞新幾內亞以及安達曼羣島上的人類存在遙遠的基因聯繫。

哈佛大學學者龐圖斯·斯科格倫德(Pontus Skoglund)表示,在停滯期間的不同時期,都有人進入白令海大陸橋,併成爲美洲不同地區的居民。這些早期差異就是今天不同地區的人基因組存在差異的具體體現。

斯科格倫德認爲:“美洲並非只有單一的創始人口,肯定還有其他類型的人,他們在不同時段進入美洲。”

(圖:冰河時期後北美的大陸冰川面積減少,更多的土地適合人類繁衍)

換言之,白令海陸橋上的居民並非同時到達美洲的,或同時離開出發地的。

這是很有道理的,因爲白令海大陸橋並非兩邊都是海洋的狹窄陸橋,它是相當於得克薩斯州2倍大的廣闊地區。

住在那裡的人們根本不知道它是陸橋,也沒有跡象表明他們正離開西伯利亞。爲此,很有可能許多不同羣體生活在白令海大陸橋上,只是他們從未碰過面。

2017年2月份發佈的一項研究進一步強調了上述觀點。

(圖:如今的白令海峽,波濤洶涌,再也不是那個人類能走過去的海峽)

通過對墨西哥500年前到800年前的人類頭骨形狀進行檢查後,研究人員發現它們如此不同。

這些頭骨的主人之間在遺傳方面至少被隔離了2萬年。

(圖:有證據顯示,俄勒岡地區1.45萬年前就有人類生活)

爲了確定首批美洲居民的真實身份,我們必須首先要了解他們是何時到達美洲的。

雖然確切時間很難確定,但尼爾森的研究爲我們提供了線索。

通過對美洲人、西伯利亞人以及大洋洲的人進行基因排序,尼爾森和同事們可以瞭解這些人是何時分化的。

團隊的結論是,首批美洲居民的祖先大約是在2.3萬年到1.3萬年前到達白令海大陸橋的。

我們現在已經找到考古學證據,表明離開西伯利亞、白令海大陸橋的人,甚至比尼爾森等人提出的2.3萬年更早。

2017年1月份,加拿大蒙特利爾大學教授羅莉安·布爾容(Lauriane Bourgeon)及其團隊在加拿大西部育空地區洞穴系統Bluefish Caves中,發現人類生存的證據。這些人可追溯到2.4萬年前。

此前曾有人認爲,人類是大約1.4萬年前到達北美洲的。

(圖:遊弋在白令海峽中的鯨魚和漁船)

布爾容說:“這些人早在2.4萬年前就到達白令海大陸橋,他們始終保持着基因和地理方面的隔離,直到大約16000年到15000年前。

此前,冰架覆蓋了北美洲大部分地區。

這些洞穴僅被短暫用於狩獵時的臨時營地,那裡發現馬、馴鹿以及馬鹿骨頭上的切割痕跡,爲此我們知道當時的人曾以這些動物爲食。”

(圖:在2.4萬年前的馬下顎骨上,留有人類切割的痕跡)

這項研究進一步表明,人類更早到達白令海大陸橋,但是它沒有揭示人類到達這裡的確切時間。

爲此,必須再次尋找考古學證據。

數十年來,克洛維斯人使用的石制工具在北美洲各地陸續被發現。有些工具可被追溯到1.3萬年前。

這可能表明,人類很晚才向南方遷徙。但近年來發現的證據,開始質疑這種理論。

比如智利南部名爲Monte Verde的考古遺址,那裡人類生活的證據可追溯到1.45萬到1.85萬年前。我們知道這些人會生火、吃海洋食物、使用石制工具。但是因爲他們沒有留下任何人類遺骸,這羣早期人類的身份依然是個謎。

美國田納西州範德比爾特大學研究人員湯姆·迪勒哈伊(Tom Dillehay)解釋稱:“我們對他們所知甚少,因爲大多數保存下來的遺骸都是石制工具和動物骨骼,但它們只代表當時人類使用的技術和食用的食物。

Monte Verde位於智利中南部,那裡有些有機物遺骸,比如動物皮、肉、植物等,都顯示這羣人食物種類繁多。但是這類遺址並不容易發現。”

還有另一個難題。1.85萬年前,北美洲依然被冰川覆蓋,因此向南遷徙十分困難。那麼人類是如何到達智利南部的呢?

大多數人認爲,當時出現沒有冰的走廊,允許人類前往南方。

然而,最新證據顯示,這個走廊大約在1.26萬年前開放過,而且很久以後人們纔到達智利。伊利亞斯也指出,向南遷徙非常困難。他說:“即使在冰川之間存在縫隙,其內部環境也相當糟糕,裡面泥濘不堪,或許根本不是適合人類或動物居住的地方。”

(圖:在加拿大育空地區Bluefish Caves中發現的動物殘骸)

當然,也有其他假設。這些早期人類可能乘船沿着太平洋沿岸路線向南行進。

目前還沒有考古證據支持這種理論,但這並不完全出乎意料,因爲在考古記錄中很少有發現木船的記錄。

(圖:印第安女郎)

還有許多難以回答的問題,但穆里根說,研究早期狩獵採集者如何以及何時進入美洲,可以幫助我們瞭解遷徙本身。

也就是說,遷徙種羣的大小如何變化,哪些基因特徵沒有變化等。

從很多方面看,科學家們正有個千載難逢的機會,可以研究美洲移民的過程。

在世界其他地區,都曾經發生過許多人類遷入或遷出活動,比如非洲、歐洲以及亞洲等。

只有進入美洲屬於“單程”旅行。穆里根說:“我們知道美洲原始居民是來自亞洲進入新世界的人類,當時那裡沒有其他人,也沒有大規模的移民迴流。

這是我們能夠想到的最簡單的模式。”再加上對研究這些古代人類基因的興趣不斷增加,意味着我們應該很快就能找到更多有關第一批美洲居民的線索,以及他們何時到達美洲的具體時間。

人類,如此浩蕩。