該研究的文章于最近發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上，它提供了一個(gè)非洲大陸范圍內(nèi)的上新世-更新世（Plio-Pleistocene）環(huán)境變化的綜合資料。上新世-更新世是地球歷史上的一個(gè)時(shí)期，約橫跨過(guò)去500萬(wàn)年，包括約2萬(wàn)年前的最后一個(gè)冰期。

根據(jù)這項(xiàng)新研究，這一時(shí)期的環(huán)境變化反映了地球軌道和相對(duì)于太陽(yáng)的方向的變化。這些周期使我們的星球暴露在不同強(qiáng)度的太陽(yáng)輻射下，進(jìn)而引發(fā)有據(jù)可查的對(duì)地球氣候的不同頻率的周期性影響。

研究人員觀察到，由于全球冰量和海洋溫度的變化，整個(gè)非洲的環(huán)境變異性呈長(zhǎng)期上升趨勢(shì)。然而研究結(jié)果并沒(méi)有在環(huán)境變化和物種起源或滅絕率之間產(chǎn)生顯著的關(guān)聯(lián)，這表明環(huán)境變化和物種更替可能并不密切相關(guān)，這一概念在科學(xué)界一直被廣泛爭(zhēng)論。

論文的第一作者、亞利桑那大學(xué)地球科學(xué)系和生態(tài)學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)系的大學(xué)特聘教授Andrew Cohen指出，氣候變濕或變干的長(zhǎng)期趨勢(shì)可能是人類進(jìn)化的一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這一觀點(diǎn)可以追溯到查爾斯·達(dá)爾文時(shí)代。20世紀(jì)90年代末，隨著有影響力的變異性選擇假說(shuō)在科學(xué)界的提出，該研究領(lǐng)域發(fā)生了重大變化。

Cohen解說(shuō)道：“這里的想法是，不僅僅是氣候變化的方向作為人類血統(tǒng)進(jìn)化新穎性的驅(qū)動(dòng)力非常重要，環(huán)境和氣候條件的變異性也是。由于我們的祖先面臨著快速變化的條件，這一假設(shè)表明他們必須更加機(jī)智，從而能夠處理許多不同的突發(fā)事件，這反過(guò)來(lái)又引發(fā)了新物種的出現(xiàn)，而其他物種則滅絕了?！?/p>

在目前的研究中，研究人員分析了從整個(gè)非洲大陸和周邊地區(qū)17個(gè)地方的湖床、海底和陸地露頭的沉積物芯中提取的樣本。環(huán)境數(shù)據(jù)的來(lái)源是通過(guò)分析花粉、藻類化石、灰塵、葉蠟、土壤同位素和其他物理性質(zhì)的記錄，這些記錄提供了關(guān)于植被類型和沉積地點(diǎn)的環(huán)境條件的線索。Cohen表示，為了將來(lái)自這些非常不同類型的記錄的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)并找出氣候變異的基本模式，團(tuán)隊(duì)必須克服一個(gè)重大挑戰(zhàn)：如何量化變異并將其從一個(gè)采樣地點(diǎn)比較到另一個(gè)采樣地點(diǎn)。

“這不是小事，因?yàn)槟阋环矫嬗谢ǚ圻@樣的記錄，它可以告訴你植被有多大的變化，另一些記錄則告訴你湖面的變化，還有一些記錄告訴你吹到海洋上的灰塵。我們需要一種方法，不只是看一個(gè)記錄，而是把所有這些不同類型的參考資料堆疊起來(lái)從而使我們能夠區(qū)分出變化的節(jié)奏。”

Cohen稱，為了做到這一點(diǎn)，研究人員開發(fā)了統(tǒng)計(jì)方法從而使他們能夠“比較蘋果和橘子”，并將氣候記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)分配到包括2萬(wàn)年、10萬(wàn)年和40萬(wàn)年的時(shí)間段的“倉(cāng)”中。在每個(gè)倉(cāng)中的變異性分?jǐn)?shù)的單個(gè)數(shù)據(jù)集被標(biāo)準(zhǔn)化后，該團(tuán)隊(duì)就可以將它們 “堆疊”起來(lái)并計(jì)算出每個(gè)時(shí)間段的平均變異量。

之后，研究人員將氣候數(shù)據(jù)跟大型哺乳動(dòng)物--主要是牛科動(dòng)物，包括羚羊和其他大型食草動(dòng)物--的化石記錄進(jìn)行直接比較。研究人員專注于大型食草動(dòng)物，主要是因?yàn)槿祟愖嫦鹊幕^(guò)稀少，在這種方法中沒(méi)有用處。

Cohen指出：“我不會(huì)說(shuō)你可以在鞋盒里裝下所有的（人類化石）了，但它們?nèi)圆皇悄敲闯Ｒ?jiàn)。所以我們決定看看其他有更好化石記錄的生物，因?yàn)闆](méi)有理由認(rèn)為只有我們的近親、我們的人類祖先應(yīng)該受到氣候變化和變異的影響?！?/p>

Cohen補(bǔ)充道：“如果氣候變異是進(jìn)化中的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素，它也應(yīng)該是其他大型哺乳動(dòng)物的驅(qū)動(dòng)因素和進(jìn)化。如想想北極熊及它們?nèi)绾问艿疆?dāng)前氣候變化的影響?！?/p>

研究人員使用了一種從現(xiàn)代野生動(dòng)物種群生物學(xué)中借用的方法來(lái)解釋長(zhǎng)期困擾古生物學(xué)家的偏見(jiàn)：化石記錄固有的不完整性，該研究的第二作者Andrew Du則用一塊瑞士奶酪來(lái)說(shuō)明。如果人們?cè)谀汤抑秀@取巖心樣本，那么在巖心碰到奶酪上的一個(gè)洞時(shí)就會(huì)出現(xiàn)空隙。同樣，一個(gè)物種的化石記錄也有空隙--沒(méi)有發(fā)現(xiàn)化石的時(shí)間段，其跟有化石的時(shí)間段相存在交錯(cuò)。這使得在化石記錄中很難準(zhǔn)確確定一個(gè)物種何時(shí)起源，何時(shí)滅絕。

為了規(guī)避這一限制，Du采用了一種被稱為捕獲、標(biāo)記和重新捕獲的技術(shù)，野生動(dòng)物生物學(xué)家在調(diào)查動(dòng)物種群時(shí)經(jīng)常使用這種技術(shù)。捕獲動(dòng)物后，它被貼上標(biāo)簽以進(jìn)行識(shí)別，然后放回野外。在以后的調(diào)查中，科學(xué)家們會(huì)比較有標(biāo)簽和無(wú)標(biāo)簽的動(dòng)物的比例。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)他們能夠了解整個(gè)種群的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。

科羅拉多州立大學(xué)人類學(xué)和地理學(xué)系助理教授Du解釋了該技術(shù)在化石系統(tǒng)中的工作原理?！凹僭O(shè)我們?cè)诘谝粫r(shí)間段看到一個(gè)新物種出現(xiàn)在化石記錄中，然后我們?cè)诘诙r(shí)間段發(fā)現(xiàn)同一物種的不同化石，我們?cè)诘谌龝r(shí)間段錯(cuò)過(guò)它，但我們?cè)诘谒臅r(shí)間段再次看到它。這告訴我們的是，盡管我們?cè)诘谌齻€(gè)時(shí)間段沒(méi)有看到這個(gè)物種，但我們知道它就在附近。這讓我們對(duì)某些時(shí)期的化石記錄的質(zhì)量有了一個(gè)概念，我們可以在估計(jì)種群和滅絕率時(shí)考慮這種質(zhì)量?！?/p>

通過(guò)將所有這些數(shù)據(jù)集放在一起，研究人員可以比較環(huán)境變異的模式及其與哺乳動(dòng)物物種起源和滅絕率的關(guān)系。

“總的來(lái)說(shuō)，在過(guò)去的350萬(wàn)年里，有一個(gè)環(huán)境變異性增加的長(zhǎng)期趨勢(shì)。這一趨勢(shì)跟蹤了全球冰量和非洲周圍海面溫度的上升變化。疊加在這一點(diǎn)上，我們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)趨勢(shì)。一旦我們進(jìn)入冰期，我們就會(huì)看到更多的起伏；擺動(dòng)會(huì)變得越來(lái)越大，這反映了冰原的消長(zhǎng)，而這種變異性則跟蹤了40萬(wàn)年的米蘭科維奇周期?！?/p>

一直以來(lái)，大型食草動(dòng)物的物種起源和滅絕的化石記錄還有人類化石似乎都跟這些氣候變異趨勢(shì)脫節(jié)。雖然研究人員們承認(rèn)變異性選擇假說(shuō)仍可能是正確的，但在不同的尺度上運(yùn)作，他們希望鼓勵(lì)科學(xué)界以更批判的方式思考變異性選擇假說(shuō)。

“我們并不是說(shuō)環(huán)境變異性對(duì)人類進(jìn)化不重要，但我們目前匯編的數(shù)據(jù)跟這種想法非常不一致，”Cohen說(shuō)道，“如果環(huán)境變異性像人們所說(shuō)的那樣重要，我們會(huì)期望看到變異性增加的長(zhǎng)期趨勢(shì)反映在包括人類在內(nèi)的各種物種的進(jìn)化更替中，但我們就是沒(méi)有看到這一點(diǎn)?！?/p>