化石大脑的进化秘密揭晓：“露西”有类似猿的大脑，但像人类一样长大了童年

afaruslopithecus afarensis物种（以“露西”而著名，来自埃塞俄比亚的“ Dikika儿童”的名字在正面和侧面看到）的化石头骨上的大脑烙印为大脑生长和组织的进化提供了新的思路。

南方古猿（Australopithecus afarensis）（“露西”）具有类似猿的大脑组织，但像人类一样可以延长大脑的生长

长期以来，科学家一直能够测量和分析我们古代祖先的化石头骨，以估计大脑的体积和生长。如何将这些古老的大脑与现代人类的大脑以及我们最接近的灵长类表亲黑猩猩的大脑进行比较的问题仍然是研究的主要目标。

一项最新的研究成果发表在《科学先进的CT扫描技术》上，旨在观察Afartralopithecus afarensis（埃塞俄比亚Afar地区著名的“ Lucy”和“ Selam”）化石头骨内300万年前的大脑烙印，从而为大脑的组织和成长。研究发现，尽管露西的物种具有类似猿的大脑结构，但大脑花了更长的时间才能达到成年个体的大小，这表明婴儿对看护者的依赖可能更长，这是一种类似于人的特征。

CT扫描使研究人员能够解决两个长期存在的问题，仅凭肉眼观察和测量无法解决这些问题：是否有证据表明阿法氏澳大利亚猿人的大脑重组，并且该物种的大脑生长模式与黑猩猩或人类的大脑生长模式更相似吗？

afaruslopithecus afarensis物种的化石头骨上的脑印（此处以埃塞俄比亚著名的“露西”和“ Dikika孩子”着称）为大脑生长和组织的进化提供了新的思路。迪基卡儿童的颅内保存极好的印记显示出类似猿的大脑组织，并且没有人类的特征。

研究大脑的生长和组织。在Afarensis上，包括ASU古人类学家William Kimbel在内的研究人员使用高分辨率的常规和同步加速器层析成像技术，从Dikika和Hadar的埃塞俄比亚站点扫描了8个化石cr。哈达尔（Hadar）野外工作的负责人金贝尔（Kimbel）是人类起源研究所所长，人类进化与社会变革学院的自然历史与环境教授弗吉尼亚·乌尔曼（Virginia M. Ullman）教授。

露西（Lucy）的物种早在三百万​​年前就居住在东部非洲-“露西”本人估计已有320万年的历史-并且在人均族谱中占有重要地位，因为它被广泛认为是所有后来人类的祖先，包括通向现代人类的血统。

合著者Zeresenay Alemseged（芝加哥大学）解释说：“露西和她的亲戚提供了有关早期人类行为的重要证据-他们直立行走，大脑比黑猩猩大20％，并且可能使用了锋利的石头工具。”指导埃塞俄比亚Dikika油田项目，是人类起源研究所的国际研究机构。

大脑并不会僵化，但是随着大脑在出生前后的生长和扩展，其外层周围的组织会在骨性颅壳内部留下烙印。现代人类的大脑不仅比我们最亲近的猿猴的大脑大得多，而且组织方式也不同，需要更长的时间才能成长和成熟。与黑猩猩相比，现代人类的婴儿学习时间更长，并且在更长的时间内完全依赖父母的照料。总之，这些特征对于人类的认知和社会行为很重要，但是它们的进化起源仍然不清楚。

CT扫描可对颅骨内部进行高分辨率的数字“内播”，从而可以可视化和分析大脑的解剖结构。基于这些内在预测，研究人员可以测量大脑的体积并从对大脑结构的印象中推断出大脑组织的关键方面。

研究人员使用精确的成像技术扫描化石头骨，发现早在三百万​​年前，儿童就长期依赖看护人。

猿与人之间的主要区别在于大脑顶叶的组织（在感觉信息的整合和处理中很重要）和大脑后部视觉中心的枕叶。2000年在迪基卡发现的保存完好的“ Selam”颅骨和颅骨相关骨灰内膜保存完好，对月牙沟有清晰的印象-枕叶裂隙标志着视觉区域的边界，更加明显和清晰。在猿类中比在人类中更向前-位于类人猿的位置。成人A的颅内印记扫描。哈达尔的afarensisfossil（A.L.162-28）揭示了以前未发现的月牙沟印模，它也处于猿状位置。

一些科学家推测，南澳人形的大脑重组与比其大猿猴亲戚更为复杂的行为有关（例如，石器制造，心理化和人声交流）。不幸的是，月牙槽通常在内窥镜上不能很好地繁殖，因此关于其在澳大利亚鼻咽科中的位置尚无定论。

合著者金贝尔指出：“我们工作的一大亮点是尖端技术如何消除关于这三百万年历史的化石的长期争论。”“我们借助CT扫描'窥视'骨骼和牙齿结构的隐藏细节的能力，确实彻底改变了我们起源的科学。”

婴儿和成人的颅内体积的比较还表明，法氏南澳大利亚人的脑增长更加像人类，这可能是人类长期学习人源蛋白的关键。

在婴儿中，对牙齿的CT扫描可以通过计算牙齿的生长线来确定婴儿的死亡年龄。类似于树木的年轮，牙齿的虚拟部分显示出逐渐增长的生长线，反映了人体的内部节律。研究小组的牙齿专家对Dikika婴儿的化石牙齿进行了研究，得出的死亡年龄为2.4岁。

Dikika婴儿的牙齿发育速度与黑猩猩大致相当，因此比现代人类快。但是考虑到非洲南方古猿成人的大脑比黑猩猩大大约20％，因此Dikika儿童的小头颅内体积表明其相对于黑猩猩的大脑发育时间更长。

Kimbel说：“猿猴的大脑结构与人类相似的大脑长期生长相结合，这是出乎意料的。”“这一发现支持了这样的想法，即人类的大脑进化在很大程度上是零星的事情，在我们自己的属智人的起源之前，大脑的生长就出现了扩展。”

在灵长类动物中，不同的生长和成熟速度与不同的婴儿护理策略相关，这表明长距离南方猿猴脑生长的延长可能与长期依赖照料者有关。另外，大脑缓慢的生长也可能主要代表一种在食物并不总是丰富的环境中将依赖后代精力旺盛的需求分散多年的方法。在这两种情况下，长期的脑部生长都可以为随后人类的人脑进化和社会行为提供基础，并且可能对儿童长期学习的发展至关重要。

参考：Philipp Gunz，Simon Neubauer，Dean Falk，Paul Tafforeau，Adelube Le Cabec，Tanya M，Smith，William H，Kimbel，Fred Spoor和Zeresenay Alemseged于4月1日发表的论文“ Aoptralopithecus afarensis内窥镜表明猿状大脑组织和大脑长期生长” 2020年，科学进步。
10.1126 / sciadv.aaz4729