為什麼早期人類總是從非洲走出？
導讀
考古研究已經證明：人類一次又一次地走出非洲。為什麼人類是從非洲逐漸擴散到世界其他地方而不是相反？本文將揭開這一謎底。
在上一篇文章中我們提出了人類進化的三種不同模型：
1. 基因進化階段的噴泉模型
2. 農業文明進化階段的並發模型
3. 工業文明進化階段的波浪模型
本篇將揭密人類走出非洲的噴泉模型。
噴泉模型與基因同步
根據目前比較公認的人類進化考古研究結果，可以總結為以下標誌性的不同階段。
首先是靈長類起源和進化階段
中華曙猿。4500萬年-4000萬年前。
原上猿。 3500萬年-3300萬年前。
埃及古猿。2800萬年前。
這個階段並不適用於噴泉模型。因為非洲大陸與歐亞大陸和南亞次大陸在過去是分開的，只是在3000萬年前才靠近並相撞。而人類祖先的靈長類應該具有唯一的起源地。4500萬年前中華曙猿的存在，顯示出來的是人類最早祖先的靈長類是起源於包含中國在內的亞洲地區。當歐亞非和南亞次大陸於3000萬年前接近並最終相撞時，靈長類遷徙到了非洲大陸。如果這樣，在北非發現的原上猿和埃及古猿就應當是中華曙猿等亞洲起源的靈長類後代。但是，這還需要靠更多研究的確認。如果這一理論成立，在非洲就不應當發現過早的靈長類。但如果在非洲竟然也發現4000萬年前，甚至更早期的靈長類，問題就複雜了，那就得解決靈長類的多起源問題。因此我認為中華曙猿化石的存在，以及古地質板塊變遷的證據應該可以證明靈長類是單起源的，並且起源地在亞洲。
南京亞青會的吉祥物就是中華曙猿
第二個是古猿進化階段。
森林古猿。2000萬年前。
臘瑪古猿。1400萬-800萬年前。
這個階段的古猿在歐亞非大陸都有發現。我們認為這個階段可能適用但更可能不適用噴泉模型。因為一方面，青藏高原還沒有隆起太高，非洲與歐亞大陸連通狀況較好，兩邊的動物相互遷徙都很容易。另一方面，即使一個大陸的古猿遷徙到了另一個，其競爭優勢也未必能達到取代另一個大陸古猿的程度，如同生活在相同地方的猴子未必有能力完全取代猩猩一樣。從而噴泉模型適用的前提條件未必成立。
露西（英語：Lucy）是一具發現於東非的保存相對非常完好的，有約40%的南方古猿骨架，由唐納德·約翰森等人於1974年在衣索比亞阿法爾谷底阿瓦什山谷的哈達爾發現。現保存於俄塞俄比亞首都亞地斯亞貝巴國家博物館地下藏室內。2004年我曾去這個博物館親眼看過這個化石。古人類學研究中一般僅能發現化石碎片，很少發現完整的顱骨或肋骨；所以此次發現極為難得，為古人類學研究提供了大量科學證據。露西生活於約318萬年以前。2016年8月，英國《自然》期刊刊登論文指出，露西可能是因為從樹上摔下受傷而死的。
1924年，一名年輕的解剖學家雷蒙德·阿瑟·達特在自己婚禮上收到的一份特殊禮物——南非湯恩採石場1924年出土的「湯恩幼兒」頭骨。1925年2月7日將他的發現發表在《自然》雜誌上，正是這一化石，奠定了人類「非洲起源說」的科學地位。20世紀90年代，南非威特沃特斯蘭德約翰內斯堡的古人類學家李·伯傑和研究員羅恩·克拉克發現，「湯恩幼兒」當年喪生於鷹爪之下，死亡時約6歲。
第三個是非洲獨立進化階段。
圖麥人（學名「海拉爾人查德種」）和奧里恩人。700萬年-600萬年前。
南方古猿。400萬年-200萬年前。
以上階段發展時，青藏高原已經高度隆起，使他們沒有足夠能力越過自然地理的障礙遷徙到歐亞大陸。
第四個是噴泉模型階段。
早期直立人。 200萬年前。
中晚期直立人。50萬年前。
早期智人。 20萬年前。
晚期智人。 10萬年-7萬年前。最後一次走出非洲，持續遷徙到全球，形成現代人。
以上噴泉模型階段原始人類一次又一次地走出非洲，並取代原來從非洲遷徙出去的猿人。一直到晚期智人最後一次走出非洲形成現代人類。前三個階段的發展都好理解，問題是噴泉模型階段人類一次又一次走出非洲，呈現出非常強的規律性，它帶來了一個很重要的後果和一個需要解決的問題。
一個清晰的後果是，每一次走出非洲之後，都會帶來一次基因同步。使得歐亞大陸的猿人基因與非洲基因處於同一水平。
而由此帶來的需要解決的問題是。人類一次又一次地走出非洲，清晰地顯示非洲的類人猿基因變異和進化速度超過歐亞大陸，其原因何在？一旦解決了這個問題，使用進化起源模式的數學判定式就可以很容易解釋人類基因進化的噴泉模型。
為什麼非洲基因進化速度更快？
如果200萬年前直立人走出非洲之後嚴格呈現出噴泉模型，必然帶來非洲基因進化速度更快的推論。因為噴泉模型必然對應著各個階段非洲猿人與歐亞猿人的基因同步，而在各個階段基因同步後，依然是非洲進化得更快，這就很令人疑惑了。現代DNA研究證明的確也是非洲人的基因變異更多。但在每次走出非洲之後，基因是同步的，很顯然的推理是非洲人類基因進化速度更快並不是基因差異造成，而應歸結於環境作用。但環境不同是如何改變基因進化速度的呢？
一個可以很容易想到的原因是，是否是因為非洲天氣炎熱，新陳代謝更快，從而變異更快？這個論點看起來是相對較接近事實的原因。但為什麼氣候炎熱就會使基因變異更快呢？這需要找到生理學上的證據來支持，而不僅僅是想像。但是，從這個角度的研究是很困難的，原因在於兩點：
一是人類基因進化所需要的時間非常長，從一代人的時間段上測量這種變異速度本身就很難，而要確認不同人之間進化速度差異就更難了。就算髮現基因變異的速度有差異，這個差異值很可能也是相當隨機的，難以做為確切的證據。
二是現代人的生活環境已經與過去發生了巨大的變化，全球人類的生活環境已經差別不是太大。由於空調等現代化設備的採用，人類已經不是生活在純天然環境里。因此，對今天人類基因變異的速度值以及差異值就算能測出個結果，這個結果對於幾百萬年前到幾萬年前人類基因變化的過程研究也無法再成為可靠的證據。
但是，如果從人口學去考慮問題，我們發現解決這個問題其實並不難，它完全不必依賴於每一代人基因進化的速度差異去證明。氣候是否會影響一代人之內的基因變異速度我們不需要確知，只要假設它們帶來的影響應當對大家都一樣即可，這樣的假設從大的統計角度來說是很合理的。而生育顯然是影響變異最顯著的因素，每隔一代人，都會存在變異的最大可能。並且一切變異也只有通過生育才能遺傳給下一代，真正實現進化。因此，事情很簡單，只要能證明非洲生育間隔時間更短，相同時間內繁殖的代數更多，就可證明非洲基因變異和進化速度更快。根據這樣的人口學思路，我給出了如下的粗略推導：
假設人每一代發生變異和進化的速率是一樣的，那麼，進化的梯度就取決於繁殖的代際數量。而繁殖代際數量等於時間長度除以代際間隔。代際間隔並不是一個固定的量，但可取一個平均值。
非洲的氣候一直較熱，嬰兒相對容易存活。嬰兒的存活率更高，尤其第一胎存活率更高，一方面會縮短代際間隔，另一方面會增大人口增長率。
在猿人時代，第一胎生育年齡一般十多歲，只要縮短1到2年的代際間隔，同樣時間長度內繁殖的代際數量就會增加10%左右。
假設非洲平均代際間隔為13年，北方歐亞大陸地區的平均代際間隔為14年。在50萬年內，非洲猿人繁殖的代際數量為38462代，歐亞大陸繁殖的代際數量為35714代。假設每一代基因平均變化幅度為1+r，總的基因變化幅度為：
非洲大陸（1+r）^38462
歐亞大陸（1+r）^35714
非洲的人類基因變化幅度超過歐亞大陸幅度為：
（1+r）^38462/（1+r）^33333 =（1+r）^(38462-35714) =（1+r）^2748
*註：(^ 表示指數運算）
根據《生態社會人口論》中證明的指數增長巨量定理，即使 r 很小，（1+r）^2748也會變為一個相當可觀的數字。這使任何時期的基因同步之後，經過一段充足的持續時間，非洲的基因變化幅度總會顯著超過歐洲和東亞地區。這就是非洲基因變異和進化速度總是在基因同步後快於歐亞大陸的根本原因。
與基因進化總是不斷走出非洲不同，農業文明是典型的並發模型，也就是全球各個地方分別獨立進化。這看起來好像很正常，但如果細想起來就會存在一個讓人驚訝不已的問題：如果一個地方的農業文明起步後，向其他地區傳遞，很自然地就會把其它地區的文明抑制了。這意味著在遠古全球各地交通和信息互相不通的時代，各地是大約同時進行農業文明創造的，好像有一個神秘的力量承擔了農業文明起步「發令槍」的角色。這個神秘的發令槍是如何發出的呢？請看下棋文章。
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