植物学都在学什么?主要就业方向都有?

栏目:资讯发布:2023-11-04浏览:2收藏

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植物学 (botany)是生物学的分支学科。是研究植物的形态、分类、生理、生态、分布、发生、遗传、进化的科学。它的主要分科有植物分类学、植物形态学、植物解剖学、植物胚胎学、植物生理学、植物生态学、植物病理学、植物地理学等。目的在于开发、利用、改造和保护植物资源,让植物为人类提供更多的食物、纤维、药物、建筑材料等。

植物学研究生根据其研究方向的不同,就业状况会有所差异。总体上来说,从事教学和科研的居多。但也不一定非得从事植物学研究工作,植物学知识同样可以用于其他科研领域。比如一些园林单位、制药公司、种子公司和政府部门都会招聘该专业人才。

生物学的分支学科,以植物为研究对象。早期人类的食、住、衣、药、装饰物、工具等乃至巫术用品无不取自植物。绿色植物借助光合作用制造食物,养育了一切生物,而今日人类及许多生物所需的氧气全系35亿年以来植物借光合作用所产生。

原始人先是采集植物,以后进而种植植物,自农业人口定居之後才出现了人类文明。人类在这些活动中积累的知识便构成今日植物科学的基础。今日常称亚里斯多德的弟子泰奥弗拉斯托斯(Theophrastus, 300BC)为植物学创立者。

1.菌根生物学与生物技术:本方向理论与实践相结合,积极开展交叉学科研究,重点进行植物与微生物共生关系理论和应用研究。共生关系主要研究陆地生态系统中丛枝菌根真菌多样性和生态分布规律,菌根共生体在植被恢复、植物生长发育过程中的作用机理和应用;丛枝菌根共生体与道地中药材生长和有效成分代谢之间的相互关系;以及菌根生物技术的研发工作。

2.植物多样性与系统进化:本方向在物种多样性和遗传多样性等层次上开展不同植物类群系统分类和进化生物学研究,利用孢粉学、植物化学、细胞遗传学、分子生物学等学科的技术和方法深入探讨植物类群间的亲缘关系和系统演化地位,为建立自然分类系统和资源持续利用提供依据。重点开展豆科、菊科等被子植物种质资源收集、保育、系统进化和资源持续利用的研究。

3.道地中药材资源持续利用:本方向以药用植物学和中药材现代化技术为基础,开展河北省道地中药材种质资源保育、营养代谢调控、有效成分检测与评价、环境修饰等方面的研究,与相关学科相结合,为我国尤其是河北省药用植物资源合理开发与持续利用,中药材现代化技术体系的发展服务。

4.资源植物化学:本方向以有机化学和植物学为基础,运用化学和现代分析手段,开展植物化学成分的分离纯化、结构测定、生物活性与功能、结构修饰与合成的研究,与相关学科相结合,重点开展植物源药及生物农药、生物活性成分及天然先导化合物等领域的研究。

5.植物分子生物学:本方向利用分子生物学和基因工程原理和技术致力于外源基因克隆和向植物的转移及表达,并以转基因植物和合适的栽培种或野生种为育种材料培育带有转入基因性状的植物品系领域的研究工作。重点开展农作物和药用植物优良基因的筛选、克隆和表达等领域的研究。

人类对植物的认识最早可以追溯到旧石器时代,人类在寻找食物的过程中采集了植物的种子、茎、根和果实。植物学的创始人是提奥夫拉斯图(Theophrastus),在他的著作《植物历史》(也称《植物调查》)中将植物进行了分类。1世纪希腊医生迪奥斯克里德斯(Dioscorides)的著作《药物论》(De Materia Medica)为以后药用植物的使用奠定了基础。

1593年中国明朝的李时珍也完成了《本草纲目》的编写。17世纪末英国生物学家雷确立了现代植物分类的基本原理。17世纪,出现了各式各样的显微镜,开创了植物解剖学的研究,随后植物生理学和植物胚胎学也得到进一步的发展。

中国近代植物植物分类学的奠基人是胡先骕,编写了中国第一部中文《高等植物学》,发现了中国的“活化石”水杉,并将其命名。

参考资料:

-植物学 (生物学的分支学科)

1925年摩尔根“基因论”的发表,确立了基因是遗传的基本单位,它存在于细胞的染色体上,决定着生物体的性状。但关于基因的化学本质是什么,它通过什么方式影响生物体的遗传性状,仍然不清楚。揭示基因的本质及其作用方式就成了当时生物学研究的核心问题。对这个问题的研究,开创了分子生物学这门新学科。分子生物学的建立和发展是生物学中信息学派、结构学派和生化遗传学派研究成果结合的产物,是科学史上一次成功的由学科交叉融合而引起的科学革命。发现DNA双螺旋的故事已为人们广为传颂,并作为生物学史上最具传奇色彩的伟大发现而载入生命科学史册

1.信息学派:信息学派主要是由一群对遗传信息世代传递感兴趣的物理学家组成,其代表人物是德尔布吕克(Max Delbrück)。德尔布吕克德国物理学家,1930年在美国洛克菲勒基金资助下,到丹麦哥本哈根理论物理研究所,跟随著名物理学家玻尔(Niels Bohr)作博士后研究。1932年,玻尔在哥本哈根举行的国际光治疗大会上作了“光与生命”的演讲。演讲中玻尔提出了认识生命的新思路,认为对生命现象的研究有可能发现一些新的物理学定律。德尔布吕克深受玻尔思想的影响,决定转入生物学研究。他认为,研究遗传信息的世代传递的机制,基因是最好的切入口。德尔布吕克离开哥本哈根回到柏林后,与遗传学家列索夫斯基(Nikolaï Vladimirovich Timofeeff-Ressovsky)、生物物理学家齐默尔(Karl G Zimmer)合作,从量子理论的角度研究辐射与基因突变的关系,并于1935年出版了《关于基因突变和基因结构的本质》的小册子。书中,他们用量子理论分析讨论了辐射诱导的基因突变的规律,并给出了“基因的量子力学模型”。此模型认为,基因如同分子一样,具有几个不同的,稳定的能级状态。突变被解释为基因分子从一个能级稳态向另一个能级稳态的转变。文章还根据计算,推断了基因的大小。这就是著名的“三人论文”。“三人论文”是一篇完全用物理学的理论和方法对基因进行研究的文章。这篇文章的意义不在于其结论的正确与否,而在于它使许多年轻物理学家们相信,基因是可以通过物理学方法来进行研究的,从而推动了一大批杰出物理学家投入生物学研究。“三人论文”后来成为薛定锷(Erwin Schrödinger)“生命是什么”一书讨论的基础。

1937年,在洛氏基金的资助下,德尔布吕克来到加州理工大学摩尔根实验室进行遗传学研究。在那儿他发现噬菌体是一种比果蝇更适合进行基因研究的材料,并与埃利斯(Emory Ellis)合作,研究噬菌体的增殖、复制规律,建立了噬菌体的定量测定方法。1940年底,在费城召开的一个物理学年会上,德尔布吕克与刚来美国不久的意大利生物学家卢里亚(Salvador Edward Luria)认识了。卢里亚读过“三人论文”,对德尔布吕克极为景仰。当时他刚获得洛氏基金资助,在哥伦比亚大学准备开展X-射线诱导噬菌体突变的研究。共同的兴趣使他们很快建立了合作关系。当时在美国还有一个进行噬菌体研究的科学家是华盛顿大学的赫尔希(Alfred Hershey)。1943年,德尔布吕克约他在自己实验室见面,并讨论了合作研究计划。这样,一个以德尔布吕克—卢里亚—赫尔希为核心的“噬菌体小组”就形成了。

噬菌体小组的研究成果主要有:德尔布吕克与卢里亚合作进行的细菌突变规律的研究开辟了细菌遗传学的新领域;1945年卢里亚和赫尔希分别独立发现噬菌体的突变特性;1946年德尔布吕克与赫尔希又分别独立发现,同时感染一个细菌的二种噬菌体可以发生基因重组,证明了,从最简单的生命到人类的遗传物质都遵循着相同的机制。噬菌体小组最值得夸耀的成果是50年代初证明了基因的化学本质是DNA。1944年艾弗里(Oswald T Avery)已经通过肺炎球菌转化试验发现,DNA是遗传物质,但一直未获承认。赫尔希和蔡斯(Martha Chase)分别用35S(与蛋白结合)和32P(结合在DNA上)标记噬菌体,然后用它感染细菌,结果发现噬菌体只有其核酸部分进入细菌,而其蛋白外壳是不进入细菌的。表现为在感染噬菌体的细菌体内复制产生的后代噬菌体主要含有32P标记,而35S的含量低于1%。这清楚地证明,在噬菌体感染的细菌体内,与复制有关的是噬菌体的DNA,而不是蛋白质。1952年,这个结果发表后立刻被广泛接受,对促进沃森(James Watson)和克里克(Francis Crick)确定DNA双螺旋结构的突破,具有重要的意义。

噬菌体小组除了在研究遗传信息的传递机制外,还从1941年起,每年都在纽约长岛的冷泉港举行研讨会,并从1945年起每年暑期都举办“噬菌体研究学习班”。学习班课程主要为那些有志于投身生物学研究的物理学家们开设的。通过冷泉港学习班,扩大了噬菌体研究网络,形成并巩固了以德尔布吕克—卢里亚—赫尔希为核心的噬菌体小组在遗传学研究领域的地位,到50年代初,噬菌体小组已成了一个影响很大的遗传学派。

噬菌体小组早期的研究工作引起著名物理学家薛定锷的注意,并引起了他对生命的思考。1943年,他在爱尔兰的都柏林三一学院作了一系列演讲,阐述了他对生命的思考。1944年,他将这些演讲整理汇编成书出版,这就是被认为是分子生物学的“汤姆叔叔的小屋”的划时代著作《生命是什么》。在此书中,薛定锷讨论了以噬菌体小组为主的信息学派的研究成果,尤其对德尔布吕克的“基因的量子力学模型”最为推崇。在讨论这些研究成果的同时,薛定锷认为“在有机体的生命周期里展开的事件,显示了一种美妙的规律和秩序。我们以前碰到过的任何一种无生命物质都无法与之相比。”“我们必须准备去发现在生命活体中占支配地位的,新的物理学定律”。

《生命是什么》一书对生物学研究产生的影响是震撼性的。著名分子生物学家斯坦特(Gunther Stent)指出:“在这本书里,薛定锷向他的同行物理学家们预告了一个生物学研究的新纪元即将开始”,“不少物理学家受到这样一个可以通过遗传学研究来发现‘其它物理学定律’的浪漫思想的启发,就离开了他们原来训练有素的职业岗位,转而去致力于基因本质的研究”。分子生物学的历史表明,1950年代那些发动分子生物学革命的科学家,包括DNA双螺旋结构的发现者沃森和克里克都是受薛定锷此书的影响,而转而进行基因的结构与功能研究的。

2.结构学派:20世纪30年代起,在生物学领域还有一群物理学家开始从事生物大分子的结构研究,这就是被称为“结构学派”的物理学家。结构学派是由英国卡文迪许实验室的布拉格父子,亨利·布拉格(William Henry Bragg)和劳伦斯·布拉格(William Lawrence Bragg)创立的。20世纪初,他们发现用X-射线照射结晶体可以在背景上获得不同的衍射图像。通过对衍射图像的分析,就可以推出晶体的结构。他们用这个方法成功地确定了一些盐类(如氯化钾)等的分子结构。1915年,布拉格父子同时获得诺贝尔物理学奖。1938年,劳伦斯·布拉格出任卡文迪许教授,开始将X-射线衍射技术推广应用到对生物大分子(蛋白质、核酸)的三维结构研究。50年代初,当时在卡文迪许实验室的佩鲁兹(Max Peruts)领导下,正在进行二种蛋白质的结构分析。一是他自己领导的研究小组,进行血红蛋白的结构研究;另一个是肯德鲁(John Kendrew)领导的研究小组,进行肌红蛋白的结构分析。此外,在伦敦的国王学院(King’s College)的威尔金斯(Maurice Wilkins)和富兰克林(Rosalind Franklin)的研究小组正在进行用X-射线衍射的方法研究核酸的结构,并取得了很多有意义的成果。结构学派的生物学家们主要对生物大分子的结构感兴趣,对功能研究则较少涉及。

3.生化遗传学派:自从1900年孟德尔定律被重新发现之后,“基因是怎样控制特定的性状”的问题就成了遗传学研究的主要问题之一。1902年,英国医生伽罗德(Archibald Garrod)发现一些病孩患尿黑酸症,病人的尿一接触空气就变成黑色。很快这种尿变黑的化学物质就被鉴定出来,即是由酪氨酸转变而成的一种物质。伽罗德对患黑尿病患者的家谱分析发现,此病按孟德尔规则的方式遗传。在进行一系列研究后,1909年伽罗德出版了《新陈代谢的先天缺陷》一书,指出黑尿病患者代谢紊乱是因为酪氨酸分解代谢的第一阶段,即苯环断裂这一步无法进行。因而伽罗德认为,苯环断裂是在某种酶的作用下发生的,病人缺乏这种酶,所以出现黑尿症状。这样就把一种遗传性状(黑尿)与酶(蛋白质)联系起来了。但对遗传因子与酶的这种预测性的设想,却无法得到实验证实。

1940年,比德尔和塔特姆(ELTatum)开始用红色链孢菌研究基因与酶的关系。他们用X-射线照射诱导产生链孢菌的突变体,发现了几种不同的失去合成能力的链孢菌。他们通过对这些突变体杂交后代的遗传学分析表明,每一种突变体都是单个基因突变的产物,并认为每一个基因的功能相当于一个酶的作用。由此,于1941年他们提出了“一个基因一个酶”的假说。按照这个假说,基因决定酶的形成,而酶又控制生化反应,从而控制代谢过程。1948年,米歇尔(F Mitchell)和雷恩(J Lein)发现,红色链孢菌的一些突变体缺乏色氨酸合成酶,从而为“一个基因一个酶”的理论提供了第一个直接的证据。蛋白质是有机体基因型产生的最直接的表现型,决定了生物性状的表现形式。因此“一个基因一个酶”(后改为一个基因一个蛋白质)的理论为以后DNA→RNA→蛋白质的“中心法则”提供了理论基础,对认识基因控制遗传性状的机制具有重要意义。1958年,伽罗德和塔特姆获得诺贝尔奖。

DNA双螺旋结构的确立

1951年,沃森在意大利参加了一个生物大分子结构的学术会议,会上听了英国国王大学威尔金斯关于DNA的X-射线晶体学的研究结果的报告十分兴奋。沃森是噬菌体小组领袖人物卢里亚的研究生。博士毕业后,被卢里亚送到丹麦哥本哈根的克卡尔(Herman Kacker)实验室做有关核酸的生物化学方面的研究。这使他迅速熟悉了核酸方面的知识,并确认基因的本质是DNA。他认识到,要解开基因的功能之谜,必需首先弄清DNA的结构。威尔金斯的工作给了他极大的启示,在卢里亚的支持下,他来到了当时世界生物大分子结构研究的中心——剑桥的卡文迪许实验室。在这里,他与弗朗西斯·克里克(Francis Crick)相遇。克里克毕业于伦敦科里基大学物理系,二战期间在军队从事过磁铁矿方面的研究。战后在薛定锷《生命是什么》一书的影响下,转向生物学研究。当时作为一名博士研究生正在佩鲁兹研究小组参加血红蛋白结构的研究。沃森的到来,使他了解了DNA研究的新进展。他们一致认为,搞清楚DNA的结构是揭示基因奥秘的关键所在。伦敦国王学院的威尔金斯是克里克的朋友,这使他们很容易地获得威尔金斯小组对核酸研究的新成果。沃森和克里克的合作,可以看成是生物学研究中,信息学派和结构学派结合。这个结合最终导致DNA双螺旋结构的发现。

在沃森—克里克开始着手研究DNA结构之时,对DNA结构的资料还是比较零散的。当时已知:1。DNA是由腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C)4种核苷酸组成;2。每个核苷酸的糖基因以共价键的方式与另一个核苷酸的磷酸基因结合,形成糖—磷酸骨架;3。这些核苷酸长链具有规则的螺旋状结构,每34埃重复一次。但DNA分子究竟是由几条核苷酸链组成,以及链与链之间通过什么方式组成螺旋状分子,则仍然不清楚。1951年沃森—克里克曾提出一个三螺旋模型,1952年,鲍林也提出了一个三链模型,但随即被否定,因与已知的DNA X-射线衍射结果不相符。DNA双螺旋结构的确立主要由于以下的研究成果:1。1952年,沃森在威尔金斯那儿看到了富兰克林在1951年拍摄的一张水合DNA的X-线衍射图,上的强烈的反射交叉清楚地显示了DNA是双链结构。这张图给沃森印象极为深刻,决定建立DNA的双链模型;2。1952年数学家格里菲斯(J Griffith)通过对碱基间的结合力计算,表明A和T与G和C之间相互吸引的证据。同时从查伽夫(F Chargaff)早先已确定的,DNA分子中,嘌呤碱与嘧啶碱之比为1:1的当量定律,也排除了碱基同型配对的可能性。此外,多诺休(J Donohue)指出了碱基的互变异构现象。这些结果都肯定了DNA的二条核苷链中,A-T,G-C的碱基配对原则;3。1952年,富兰克林DNA的X-线衍射结果已经准确地推测出,双链分子糖—磷酸骨架在外侧,碱基在内侧的结论。富兰克林还推测出配对碱基的距离为20埃,旋距为34埃。

根据上述资料,1953年沃森—克里克提出了一个DNA双螺旋模型。这个结构符合已知的有关DNA的实验资料,弃提示了DNA分子复制的可能方式,因而立即受到科学界的重视并很快被接受。DNA双螺旋结构的发现,标志着分子生物学的诞生。此后的15年间,分子生物学取得迅速发展,其中具有重要意义的进展有:

1, 1968年克里克在他的《论蛋白质的作用》一文中,提出了遗传信息的流向是DNA-RNA-蛋白质的著名的“中心法则”。1970年蒂明(Howard Temin)和巴尔的摩(David Baltimore)分别在RNA肿瘤病毒颗粒中发现“依赖RNA的DNA转录酶”(逆转录酶),证明了遗传信息也可以从RNA流向DNA,从而完善了中心法则的内容。1975年,蒂明和巴尔的摩获诺贝尔生理学或医学奖。

2,1954年伽莫夫第一次把决定一个氨基酸的核苷酸组合称之为遗传密码,并提出了“重叠式三联密码”假说。他通过计算给出了64种可能的三联密码。伽莫夫的假说的问题是:1,重叠密码是错误的;2,认为DNA直接指导蛋白质合成是错误的。1961年克里克和布伦纳(SBrenner)通过实验和统计分析否定了遗传密码的重叠问题,提出了“非重叠式三联密码”的假说,并通过实验获得证实。同年,尼伦伯格(MWNirenberg)用生物化学的方法及体外无细胞合成体系,首次成功地确定了三联尿嘧啶UUU是苯丙氨酸的密码子,揭开了破译三联密码的序幕。到1966年就完成了所有20种氨基酸的密码表1968年,尼伦伯格获诺贝尔生理学或医学奖。

3,基因表达调控的“操纵子学说”的提出。1960年法国科学家莫诺(J Monod)和雅各布(FJacob)发表了“蛋白质合成的遗传调控机制”一文。在文章中他们正式提出了基因表达的操纵子学说。他们用大肠杆菌乳糖代谢调控系统为模型,揭示了半乳糖苷酶产生的基因调控机制,提出了结构基因、调节基因和操纵基因的概念,并证明了半乳糖苷酶(蛋白质)的产生正是这些基因相互作用的结果。操纵子学说的提出使对基因的研究从结构研究向功能研究的转变,为深入揭示基因控制生物性状(表型)的机制奠定了基础。1965年莫诺和雅各布获诺贝尔生理学或医学奖。操纵子理论有力地证实了美国科学家麦克林托克(BMclintock)1951年在研究玉米遗传特性时提出的“跳跃基因”(转座子)的概念,为真核细胞基因调控的研究开辟了道路。1983年麦克林托克获诺贝尔生理学或医学奖。

4,基因工程枝术的诞生。1962年阿尔伯(WArber)提出细菌体内存在一种可以破坏外来DNA的酶。1970年史密斯(HOSmith)获得了第一个DNA限制性内切酶。纳桑斯则用内切酶将SV40病毒的DNA切割成一些特定的片段,并获得了此病毒基因组的物理图谱。1978年阿尔伯、史密斯和纳桑斯获诺贝尔生理学或医学奖。此后又陆续发现了DNA联接酶、DNA聚合酶,这些工具酶的发现为基因工程技术的出现奠定了基础。1971年美国科学家伯格(P Berg)用限制性内切酶和联接酶将SV40的DNA与入噬菌体的DNA片段连接在一起,形成的杂种分子在大肠杆菌中成功表达,使跨越物种的DNA重组成为现实。基因工程作为一项新技术诞生了,它不但为农业、畜牧业和医药产业的发展提供了广阔的发展空间,而且为进一步深入探索生命起源和开展人造生命(合成生物学)的研究提供了技术手段。伯格的工作为基因工程的诞生奠定了基础,1980年伯格获诺贝尔生理学或医学奖。

从1953年DNA双螺旋结构发现以来的半个多世记中,分子生物学按还原论的路径迅猛发展,取得了许多重要进展。进入21世记以来,人类基因组计划的完成,以及蛋白质组学等各种“组学”的出现,为从整体上认识遗传、变异、及个体发育等基本生物学现象开辟了新方向。早已认识到基因组完全相同的卵孪生子之间在遗传表型上可以表现明显差异,显示了基因型(Genotype)与表现型之间的复杂关系。近年来兴起的表观遗传学(Epigenetics)研究表明,基因组可以通过DNA甲基化(DNA methylation),基因印记,母体效应,基因沉默,RNA编辑等方式改变基因表达的方式。这样就为深入理解环境与遗传的关系提供了可能,从而对医学科学的发展产生深远的影响。

文|邓涛

古生物学家

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员

我们看见的这些(已经灭绝)的动物都是在**里面或者艺术家画的复原图里面。而我们真正要能见到这些动物,只能看见它的化石。

内蒙古萨拉乌苏发现的披毛犀骨架

就像我们图中看见的,一个披毛犀骨架的化石,它的头骨、身体都有。 大家会问,化石就是骨头吗?你怎么知道它身披长毛?

这样的动物,它生活在冰河世纪,比如在西伯利亚,有很多的沼泽地带,如果这样的动物陷入到里面去了,就会死亡。 它就会冰冻在这里面, 所以说我们从这个化石里面,跟大多数看的骨架化石不一样, 它确实是身上的长毛也保留下来了,而且它的胃里面,吃的那些食物也冰冻。 我们知道它是吃什么样的食物,比如说什么样的植物。

还有很有意思的一点, 几万年以前,我们人类,他看见的动物,画在洞穴的墙壁上,就像壁画一样。 比如中间的这个在法国南部的洞穴里看见的,大家可以看见它是长长毛的,而且这个长毛就跟我们今天看见的牦牛非常相似。当然牦牛跟犀牛是两种差得很远的动物,这个犀牛是奇蹄动物,而牦牛是偶蹄动物,差很远。

法国洞穴壁画上的披毛犀图像

大家就会知道,这个动物它绝灭了,绝灭的原因可能大家都说是全球变暖了。可是它们是怎么起源的呢?大家说这还有什么问题吗?他们一定是在一个非常寒冷的地方起源的,在冰河世纪没有来的时候,哪个地方比较冷呢?

在冰河世纪之前,只有在北极圈附近很冷,那些动物的祖先就住在那个很小的地方。等全球变冷了,冰河世纪来了,这是什么时间呢? 距今260万年的时候,全球变成了一个冰冷的世界。 那些适合于冰冷天气的动物,比如北极熊、北极狐,它们就会到处扩散。

但是为什么有的动物要留在那高山之巅呢?因为一万年前全球变暖了,但是有的地方是凉爽的,甚至是寒冷的,那就是高山之巅。冰河世纪结束的时候,它们的祖先就在高山之巅保留下来。我们可以到西藏去,藏野驴,藏原羚,牦牛,等动物,都是生活在高寒地带的。推测它们是从北极来的,全球变暖以后,它们就留在高山,这个说法是对的。

不仅如此,我们可以看见这是一张化石恢复的复原图,他们发现的地点,贝加尔湖,在西伯利亚,中国人在古代的时候把贝加尔湖叫什么?叫北海,苏武就在北海牧羊,大家知道苏武最艰苦的情况就是那非常冷。我们在青藏高原的牦牛,它的化石可以在贝加尔湖附近找到。刚才我们说了藏野驴在西藏很典型,但是它的化石可以在阿拉斯加找到。

藏野驴

那我们还发现有些证据并不支持这样的想法。

我们在甘肃找到的一个披毛犀的化石,这个是在靠近青藏高原的边缘。上面有雪山的地方就是甘南藏族自治州。

那个地方海拔很高,有4000米,下面是盆地,有2000米。大家知道它是在兰州的南面。这个披毛犀的化石有多少年?

是距今250万年,就是冰河世纪刚刚出现的时候,它的化石是在甘肃发现的。如果我们照开始的那个假说,这样老的披毛犀应该在北极圈附近,不应该在甘肃这个地方,所以这个就很有意思了,原来的假说是不是有一点疑问呢? 当然科学我们必须要有证据,而不是想象。 或者是你想象觉得比较合理,那是假说,不是理论。

于是我们就想,除了北极非常寒冷,大家都知道高山、高原也是一个寒冷的地区,刚才我们已经看见了宁夏盆地挨着甘南藏族自治州,夏天的时候下雨,上面都是积雪。所以我们可以推测,这些寒冷适应性的动物, 它们的祖先可能不是在北极,至少披毛犀的化石能这么靠近青藏高原。

会不会在高原上,在全球没有变冷的时候,在260万年更早的时间,他们的祖先就在高原上了?我们就到高原上去寻找化石。找化石不是说我们去散步,我们到野外到处去看,必须要有科学的规划。

比如说这样的动物它是生活在陆地上,我可能不能到海洋的沉积物里寻找它,而且我们说260万年全球变冷了。比如我们就再找500万、300万,400万,这个时间会不会有它祖先的化石。这个时间段的沉积物,要有沉积物的地方,才可以找到化石。

我们在高原上不同的地点去查阅资料,这个资料,地质队会对每个地方进行详细的调查,哪个地方有几亿年前的,比如 一两亿年前、七八万年前的沉积物,那里可能会找到恐龙。

几百万年的地方,我们发现一个地点,在西藏的阿里地区,阿里大家可能都没有去过。大家知道有一个很好的人叫孔繁森,他最后去世了,他就是在阿里这个地方工作,非常艰苦的环境,这就是阿里的札达,地貌非常漂亮,叫做土林,而这个土林沉积的时间,距今几百万年,相当于我们要找冰河世纪之前的时期。

西藏·阿里地区·扎达县

而且这个沉积物是在湖泊里沉积的,所以说你要在这里面找鲨鱼的化石,那是绝对没有的。 但是陆地上生活的动物,它死亡以后,如果洪水来了就把它尸体推到湖里面,掩埋在里面,有可能在这里找到这样的化石。

当然我们今天在这儿讲这个故事,我们确实成功的找到了披毛犀的化石。比如我们开始发现一些它的椎体,它的脊椎、腰椎,这是它的颈椎,胸椎上是有我们的肋骨和腰椎。

我们知道这是一个大的动物,我们详细的研究,我们知道它是一个犀牛。这就是那个地点我们可以看见一年四季,实际上那儿都是一个雪线,确实高原是非常寒冷的,而海拔在4000米的地方,那个雪山海拔有7000多米,是一个神山,叫依壁刚脉(音)神山,那我们的化石就是在这个前面,4000米的这些堆积物里面发现的。

为什么我们能够在地层里面看到这些暴露出来的化石呢?

是因为有河流的切割的作用,这些老的地层切穿了,暴露出来。

这条河汉语叫做象泉河,它的藏语叫朗钦藏布,它是印度河的上游,最后流到印度河了。所以我们在河两岸去寻找这样的化石。

象泉河岸

这个化石刚刚暴露出来的地方,我们用很多的化学药品来加固疏松。但是我们还不能把它直接取出来。就像小朋友,比如谁不小心骨折了,到医院里,大夫会给你用石膏的绷带固定住,那我们的化石它埋葬的地层非常疏松,有些地方破裂了,我们用这个石膏的绷带,先把它包裹起来,固定不能动,然后我们运回北京的实验室,再慢慢的修复它。

我们找到这个化石以后, 我们要回答一个问题,为什么在这个地方也能找到披毛犀呢?

我们进行了精细的测量,要测定它的年龄,可以发现在高原上找到的披毛犀,第一件标本是在370万年的时候生活在高原上。我们刚才说了冰河世纪什么时候出现的?260万年,370万年的时候,全球非常温暖,那个温度比今天高两度。未来非常担心高两度的温度,而那个时候北极的温度比现在要高八度,实际上北极曾非常温暖,至少比现在温暖,并不是地球上最寒冷的地区。

所以说在370万年前后,后面我们在500万年和300万年不同的地层里面都找到了披毛犀的化石。也就是在全球暖期的时候,那些冰河世纪的动物,至少有一种披毛犀的祖先是在高原上生活的,然后我们就可以看出这条路线。

在300多万年到400万年的时候他们在高原上,在250万年的时候,我刚才说260万年全球就变冷了,他们到达甘肃,因为下面也变冷了,它可以扩大它的地盘。

到了180万年的时候它到了河北。大家如果走京藏高速,有一段,到大同高速路上有一个地方叫阳原县,在那个地方找到了180万前披毛犀的化石。

然后到了75万年前的时候,这个披毛犀的迁徙到达了北海贝加尔湖,然后绿颜色覆盖的区域就是冰河世纪的末期,我们说末世冰期的时候,它覆盖了整个欧亚大陆的北部。

所以我们现在知道原来是想错了,它祖先不是从北极往南走的,而是从青藏高原往北走的。

大家说冰河世纪的动物有很多很多,你这个只是讲到一个例子就能否定以前的想法吗?我们就来看看冰河世纪的动物,今天还能看见的。

比如我们看藏羚羊非常典型的高原上的动物,实际上我们在柴达木盆地找到了它祖先的化石,藏羚羊是青藏高原特有的,但它的祖先就在柴达木盆地,或者越来越高的地方也有它的分布。

另外一个是盘羊,大家知道有一种盘羊,最经典的盘羊也叫做马可波罗盘羊。因为马可波罗从欧洲过来,他在翻越帕米尔的时候,看到这个羊的大脚特别的大,他就很惊奇,他在《马可波罗游记》里面提到,管这个盘羊叫马可波罗盘羊。

我们今天看的绵羊是另外一种盘羊,在西亚分布的,它驯化来的就是今天来的盘羊。还有一个盘羊分布在东西伯利亚,在西伯利亚靠近阿拉斯加的中间有一个白令海峡的东边。

越过这个白令海峡,在阿拉斯加还有一种盘羊叫白盘羊,白色的盘羊,然后在美国和加拿大的交界的地方也有另外一种盘羊,就叫加拿大盘羊。

这些盘羊是什么样的关系?原来有各种各样的推测,我们在高原上发现了喜马拉雅原羊,这像它的一个家谱一样。这是喜马拉雅原羊,这些是它的后代, 所以我们知道在高原上的那个马可波罗盘羊,是最原始的。它们扩散到了西伯利亚,然后越过白令海峡到了阿拉斯加,再到美国跟加拿大边境的地方。

大家会问白令海峡不是海吗?它们为什么能过去呢?刚才我们讲了,现在大家特别担心的全球变暖,非常非常大的一个影响就是海平面上升,担心上海会不会被湮灭掉。至少大家很多人去过马尔代夫肯定没有了,上升两度。

相反的过程,如果全球变冷呢,这些水都结成冰了,水就不动了,水平面就下降了。白令海峡的深度只有40多米,在末次冰期,就是冰河世纪快结束,最冷的那个时候,海平面下降了100多米,说明那个地方变成了一个通道,很多动物可以过去,那边动物可以过来。还有很重要的人也可以过去,印第安人,实际上是亚洲人,也从白令海峡这个路迁徙过去。我们盘羊的祖先也在高原上,他们从寒冷的地方向靠近北极圈的地方分布,这是我们可以看得见的一些动物。

还有一个非常典型的就是雪豹,我们在札达盆地上面找到了雪豹的祖先的化石。它是在500万年的时候,它的祖先就生活在高原上。

有了那么多的化石证据,我们想是不是变成一种假说,把它论证了?还有一个很有意思的,刚才我们说了除了北极的这些动物,今天在北极的,当然原来想说所有冰河世纪的动物,原来认为祖先都在北极,现在北极的动物那肯定就是跟我们讲藏羚羊一样,它的祖先就在原地。

比如北极狐这样的动物,它的祖先原来在冰河世纪分布很广,大家觉得它可能在冰河世纪扩展了,冰河世纪结束了,它们又退回到北极去。但是我们在青藏高原,刚才说的札达,昆仑山口的盆地, 在500万年地层里面,都找到了最原始的北极狐。

也就是今天生活在北极,当时认为起源地的所有冰河世纪动物起源地的地方,实际上它们的祖先也是在青藏高原。 当然还有一些很多绝灭看不见的,比如这是一只猎狗,今天比如在青藏高原,在中国的其它地方也见到猎狗,但青藏高原的猎狗也可以越过白令海峡,扩散到北美,在美国也会找到相同的猎狗的化石,但它们现在都绝灭掉了。

根据这样的分析,现在我们就知道了,原来的想法,冰河世纪的动物它们祖先在北极起源是一个不正确的猜测。

而经过大量的化石证据, 我们知道了青藏高原现在的寒冷适应性的动物,北极的那些寒冷适应性的动物,还有绝灭的那些冰河世纪的动物,它们的祖先都在高原上。

实际上生命史的演化非常复杂,我们刚才说了,地球距今已经有46亿年,最早的生命是在什么时候出现的呢?是在38亿年找到了化石。

大家还记得吗?人类是什么时候出现的?是在700万年的时候,所以有的人就打了一个比方,你伸出你的胳膊,把我们胳膊的长度比作是一个46亿年,这个700万年相当于指甲前面刚长出来那么一点点,一不小心就把这个 历史 错过没有了。

实际上我们只是从很多方面举了一个例子,这个例子可以知道 古生物学家怎么追踪动物演化的过程。

首先是要找到这个化石,根据这个化石你可以提出一些理论初级阶段的假说,用更多的证据证实它。

而且我们不是单一的依靠化石,刚才我讲的盘羊,知道高原的盘羊最原始,到西伯利亚的进步,到阿拉斯加的更进步,到加拿大、美国边境的,是目前最进步的,这是它的形态特征所决定的。

这些动物不是现在都存在吗?我们可以研究它的分子生物学。这些动物都存在,我们可以分析它的分子生物学,最后发现分子生物学得出的结论,跟化石得出的结论是完全吻合的。

高原上那个盘羊是最原始的,加拿大盘羊是最进步的,中间是逐渐演化的过程。我们有很多共同的证据,而且这些证据是独立的,我的证据不是依据你的判断得出的。

得到一个共同的演化,整个的宇宙的演化,地球的演化,生命的演化,都是一脉相承的规律。

这样的规律是科学的规律,跟科学规律相反的就是我们可以用神话,地球是怎么演化来的?人是女娲造出来的,当然那个也很有意思,大家天天钻在科研里,也可以 娱乐 一下,但你要知道哪些是艺术的加工,哪一样是真实的过程。

孩子为什么要学生命史 我们是希望大家满足自己的兴趣, 掌握很多科学的知识,最重要的是培养一个科学思考的能力。

就像刚才我们说的,有的是传说,有的是科学,我们要有分别的能力。 就像现在大人很担心你们爷爷奶奶那一辈好多好多的买保健品,都是夸张的,如果他有科学知识就知道那都是夸张甚至纯粹的吹牛,大家都会有一个科学的思考,一个逻辑的方式。他说的这个东西对不对, 我们从生物的演化里面知道,它都是有坚实的科学的证据。不仅仅是想象。 我跟小朋友讲,一方面这个知识很有趣,另外一方面, 他们可以从这些科学家是怎么获得这样的知识里面,培养自己的一个思维的方式,甚至可以说是做事的一个方式。 不管怎么样,我们都要有一个正确的科学的思维。

我希望大家从所有的这些科学里面, 总结出基本的科学的规律来, 使自己今后在学习中,生活中或工作中, 都用科学的思维来想每一个问题, 来做每一件事情,这是很重要的。

周树人·周作人·周建人

周树人

鲁迅(1881-1936)

中国现代伟大的文学家和翻译家和新文学运动的奠基人。原名周树人,字豫才,浙江绍兴人,出身于破落的封建家庭。青年时代受进化论思想影响。

1902年去日本留学,原学医,后从事文艺等工作,企图用以改变国民精神。1909年回国,先后在杭州、绍兴任教。辛亥革命后,曾任南京临时政府和北京政府教育部部员、佥事等职,兼在北京大学、女子师范大学等校授课。

1918年5月,首次用"鲁迅"为笔名,发表中国现代文学史上第一篇白话小说《狂人日记》,对人吃人的制度进行猛烈,地揭露和抨击,奠定了新文学运动的基石。五四运动前后,参加《新青年》杂志的工作,站在反帝反封的新文化运动的最前列,成为五四新文化运动的伟大 旗手。

1918-1926年间,陆续创作出版了《呐喊》、《坟》、《热风》、《彷徨》、《野草》、《朝花夕拾》、《华盖集》、《华盖集续编》等专集,表现出爱国主义和彻底的民主主义的思想特色。其中,1921年12月发表的中篇小说《阿Q正传》,是中国现代文学史上杰出的作品之一。1926年8月,因支持北京学生爱国运动,为反动当局所通辑,南下到厦门大学任教。1927年1月到当时革命中心广州,在中山大学任教四一二"事变以后,愤而辞去中山大学的一切职务。其间,目睹青年中也有不革命和反革命者,受到深刻影响,彻底放弃了进化论幻想。1927年10月到达上海。

1930年起,鲁迅先后参加中国自由运动大同盟、中国左翼作家联盟和中国民权保障同盟等进步组织,不顾国民党政府的种种迫害,积极参加革命文艺运动运动。 1936年初"左联"解散后,积极参加文学界和文化界的抗日民族统一战线。从1927-1936,创作了《故事新编》中的大部分作品和大量的杂文,这些作品收录在《而已集》、《三闲集》、《二心集》、《南腔北调集》、《伪自由书》、《准风月谈》、《花边文学》、《且介亭杂文》等专集中。鲁迅的一生,对中国的文化事业作出了巨大的贡献;他领导和支持了"未名社"、"朝花社"等进步的文学团体;主编了《国民新报副刊》、《莽原》、《奔流》、《萌芽》、《译文》等文艺期刊;热忱关怀、积极培养青年作者;大力翻译外国进步的文学作品和介绍国内外著名的绘画、木刻;搜集、研究、整理了大量古典文学,批判地继承了祖国古代文化遗产,编著《中国小说史略》、《汉 文学史纲要》、《唐宋传奇集》、《小说旧闻钞》等等。

1936年10月19日病逝于上海。

周作人

作者简介:

周作人 (1885~1967) 现代散文家、诗人。文学翻译家。原名栅寿。字星杓,后改名奎缓,自号起孟、启明(又作岂明)、知堂等,笔名仲密、药堂、周遐寿等。浙江绍兴人。鲁迅二弟。1901年入南京江南水师学堂。1906年东渡日本留学。1911年回国后在绍兴任中学英文教员。1917年任北京大学文科教授。“五四”时期任新潮社主任编辑,参加《新青年》的编辑工作,参与发起成立文学研究会,发表了《人的文学》、《平民文学》、《思想革命》等重要理论文章,并从事散文、新诗创作和译介外国文学作品。他的理论主张和创作实践在社会上产生了很大影响,成为新文化运动的重要代表人物之一。“五四”以后,周作人作为《语丝》周刊的主编和主要撰稿人之一,写了大量散文,风格平和冲淡,清隽幽雅。在他的影响下, 20年代形成了包括俞平伯、废名等作家在内的散文创作流派,一个被阿英称作为“很有权威的流派”(《现代十六家小品·〈俞平伯小品〉序》)。第一次国内革命战争失败后,思想渐离时代主流,主张“闭户读书”。30年代提倡闲适幽默的小品文,沉溺于“草木虫鱼”的狭小天地。此时直至40年代所写的散文,格调 “一变而为枯涩苍老,炉火纯青,归入古雅遒劲的一途”(郁达夫《〈中国新文学大系〉散文二集导言》),影响日益缩小。 抗日战争爆发后,居留沦陷后的北平,出任南京国民政府委员、华北政务委员会常务委员兼教育总署督办等伪职。1945年以叛国罪被判刑入狱,1949年出狱,后定居北京,在人民文学出版社从事日本、希腊文学作品的翻译和写作有关回忆鲁迅的著述。主要著作有散文集《自己的园地》、《雨天的书》、《泽泻集》、《谈龙集》、《谈虎集》、《永日集》、《看云集》、《夜读抄》、《苦茶随笔》、《风雨谈》、《瓜豆集》、《秉烛谈》、《苦口甘口》、《过去的工作》、《知堂文集》,诗集《过去的生命》,小说集《孤儿记》,论文集《艺术与生活》、《中国新文学的源流》,论著《欧洲文学史》,文学史料集《鲁迅的故家》、《鲁迅小说里的人物》、《鲁迅的青年时代》,回忆录《知堂回想录》,另有多种译作。

周 建人

周建人(1888—1984年)字松寿,又字乔峰。浙江绍兴人。鲁迅之弟。1920年入北京大学攻读哲学。早年从事生物学的研究。1921年担任商务印书馆编辑,《东方杂志》、《妇女杂志》、《自然》杂志编辑、撰稿人。1023年任上海大学、安徽大学教授。大革命失败后,曾为鲁迅与中国***人的交往担任通信联络及掩护工作。 1932年参加中国民权保障同盟,后任生活书店、新知书店编辑。 1945年与马叙伦等在上海发起成立中国民主促进会,并任中央理事。 1946年上海人民团体联合会成立,当选为理事。 1948年加入中国***。1949年参加筹备并出席中国人民政治协商会议第一届全体会议。新中国成立后,历任中央人民政府出版总署副署长,高等教育部副部长,浙江省人民政府副主席,浙江省副省长、省长,民进第三至五届中央副主席和第六、七届中央主席,民盟第三届中央常委。为第一、二届全国人大常委,第三至五届全国人大常委会副委员长,第五、六届全国政协副主席。是中共第九至十一届中央委员。 1984年 7月29日病逝于北京。著有《略讲关于鲁迅的事情》、《生物进化浅说》,译有达尔文《物种起源》。

赫姓相传是远古帝王赫胥氏(炎帝)的后代,是由他的称号而来的姓氏。

除赫姓外,他的后代还有人以赫胥为姓。

历史上,出自赫胥氏之后的赫姓人构成了当今汉族赫姓的主体。

汉族赫姓的历史很长,大约四千多年。

其代表人物,主要有宋代进士赫洗、明代石楼知县赫震等,赫氏家谱规定,从?代起起名必须三个字,以免和祖先重名。

一. 汉族赫姓在历史上以朔方为郡望,当代的分布也较为广泛。

为了更好地区别开自己这一支与别支的不同,有的赫姓被称为了郝(hao),山东、陕西、河南的赫姓被称为黑 (hei),还有的地方由于口音的变化称为何(he、二声),山东乳山镇有个司马庄,曾经叫赫家疃(tuan 三声)居住汉族赫家人。

在金天会年间(1123一1135 )文登(今荣城)赤山于广携眷迁赫家疃居住。

后赫姓迁走他乡,于氏北迁这里,改于家庵村,后又改为司马庄。

(乳山市志)

二. 目前发现的资料里,汉、满、回、彝、锡伯、蒙古民族都有赫姓,匈奴赫连;乌恒郝旦;锡伯荷叶尔、贺在尔氏;辽宁凤城一带应该是满族:满族赫舍里、赫佳、赫宜、赫锡赫哩、赫叶勒、:蒙古赫锡特、赫尔、赫勒、赫鲁克氏。

彝族赫姓原姓俄母,他们都是在后来简化为汉族姓氏方法为赫的。

少数民族入主中原后,往往会将本民族人口迁至各地,以巩固自己的统治地位。

如前秦的苻坚曾将苻氏和氐族子弟迁往各地,元朝也将蒙古人派驻各省。

清朝入关后,就将满族八旗部署在全国,各省城一般都建有专供满族军民居住的满城。

辛亥革命后,多数满人改用汉姓。

赫满族老姓包括:赫佳氏、赫叶勒氏、赫舍理氏、赫哲氏、赫书氏、赫锡赫理氏、亨奇勒氏、叶赫纳喇氏、哈达纳喇氏,、赫佳、赫宜、以及加入满族的荷叶尔氏(锡伯族)等。

家谱排辈是:德承吉林贵崇荣,英明景会乐辅清,忠良维国安全志,世守纯真堡太平。

满族赫姓知名人物有:

赫崇本(1908-1985)辽宁省凤城人。

中国海洋科学奠基人,著名海洋生物学家。

毕业于清华大学,赴美留学获博士学位,1949年初毅然回国,历任山东大学教授,海洋系主任,海洋学院教务长、副院长,国家科学规划委员会气象海洋组副组长,全国海洋综合调查领导小组副组长,国务院学位委员会委员。

主编《中国近海水系》。

赫冀成(1943- )辽宁省瓦房店人。

著名海洋学家、教育家,我国“冶金反应工程学”领域第一位博士。

东北大学校长,兼任国务院学科评议组成员,中国金属学会常务理事、中国金属学会能源与热工学会理事长、辽宁省科学技术协 会副主席、辽宁省金属学会副理事长, 十五大代表。

赫荣晨(1947- )黑龙江省鸡西人。

鸡西市政协副主席、市委统战部部长。

鸡西矿务局机电厂组织部副部长,鸡东县委副书记,鸡西市恒山区委书记,市纪委副书记、监察局局长,市政协秘书长。

赫荣乔(1958- )中国科学院生物物理研究所,中科院视觉信息加工重点实验室研究员,博士生导师。

中国科学院生物物理研究所“脑与认知科学中心”主任、视觉信息加工重点实验室主任,中国生物物理学会专业委员会委员、神经科学专业委员会副主任。

赫义芳 女,广州市芳村区人大常委会副主任。

赫舍里慧勇 青岛沿海画院院长,中国青年书画家协会理事。

贺满族最早使用的汉字姓,渤海国有此姓。

老姓包括:赫舍理氏、赫叶勒氏,以及加入满族的荷叶尔氏(锡伯族)、贺在尔氏(锡伯族),还有加入满洲八旗的俄罗斯人等。

著名人物有:

贺士元(1927- )北京人。

著名植物分类学家、中国生物多样性保护基金会专家。

历任北京师范大学生物系教授、《中国植物志》编委、《植物分类学报》常务编委、北京农药学会杂草研究会副主任。

贺建国(1928- )黑龙江省双城人。

原吉林省卫生厅厅长兼全国鼠疫、布病防治基地主任,地方病主任医师,客座教授。

现任全国地方病协会理事,吉林省地方病协会会长,从事鼠疫防治工作五十余年。

贺强(1952- )北京人。

著名金融证券专家,中央财经大学金融系教授、证券期货研究所所长。

他还是嘉实基金管理公司独立董事、中国投资学会常务理事。

出品:科普中国

制作:栗静舒(中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)

监制:中国科学院计算机网络信息中心

你的家里,是否有一本泛黄的家谱?里面记载的许多名字虽然陌生,但其承载的个体与你有着亲密的血缘关系。

普通人的家谱往前追溯三五辈,就往往让后人感到复杂难辨。那些古人类学家,纵跨百万年甚至更长时间尺度,横览扑朔迷离的亲缘关系,仅凭一些散落的残骸断骨,又如何编写人类祖先的"家谱"?

化石保存至今,往往被复杂的埋藏过程改造得支离破碎,所以研究者获取到的多是零星的人骨片段,诸如几颗牙齿(中学 历史 教科书开篇提到的元谋人,实际上就是根据两颗牙齿而命名的),胳膊或者大腿骨,脚趾头,手指头……对于化石的观察、种属与部位鉴定、测量与比较,是研究人类遗骸的第一步。

据说,古人类学家贾兰坡先生有个习惯,常常在兜里揣几块人类化石,反复地摸索与感受,以增进对古人类骨骼的了解。虽然现在的学者不再被允许将化石揣到兜里,但是识骨寻踪的基本功训练绝不可免。如果连人和动物化石都傻傻分不清,是大腿还是胳膊的问题也没弄明白,那么何谈下一步的研究。

当然,如果足够幸运地发掘出完整的遗骸,那么就可以轻松愉快地完成第一步了。可惜天公不作美,这种送分题出现的概率很低,不论是我们所知的北京猿人化石,还是人类的"老祖母"——南方古猿露西的化石,都是古人类学家们在长期野外调查与发掘中,找到碎片才拼出来的相对完整的遗骸。

有时候,仅仅找到头骨,也足以让古人类学家们欢呼雀跃,因为 头骨蕴含着其他部位难以比拟的丰富信息。 看面相就能找到很多信息:比如面相是像现代人类还是更像猿类,头骨是否浑圆,脑容量有多大,牙齿是否原始,等等。而高分辨率工业CT技术、3D复原、几何形态量化各个微小解剖部位等手段,使得古人类学者从头骨中获得了更多的形态数据。之后,通过对数据进行分析,就能绘制出人类祖先的系统发育树。

但是,通过这种方式绘制出的家谱,存在着显而易见的局限性。万一有些古人类,只是长得显老呢?

2015年,一个古人类研究团队宣布,在南非找到了当地最早的古人类——纳莱迪人(Homo naledi),因为纳莱迪人具有许多原始古人类特征,比如较小的脑容量与南方古猿的相当,研究者推测这些古人类的生活年代距今约300万年。

两年后,综合光释光、古地磁、铀系等多种测年法得出的年代数据,却让大家大吃一惊,距今300万年的纳莱迪人实际上只有约30万年的年龄(距今约335万至236万年)——纳莱迪人并不是南方古猿的竞争对手,而是尼安德特人的邻居。由此可见,仅仅根据面相判断发现的头骨是原始还是现代,是无法真正得知其所处的演化位置的。毕竟,长得显老,也不是纳莱迪人的错啊!

再比如在30万年前的非洲大陆,一些原始人类的头骨和早期现代人头骨的解剖学特征有一定的关联,可以说同时具备"原始"与"现代"的特征,而古人类学家也很难真正找到令人信服的、可以统一区分的标准。不仅如此,实际上在人类演化的各个阶段,比如处于直立人至智人阶段大多数古人类化石,都难以根据其骨骼形态特征而判断谁古老、谁年轻。

所以说,再高级的摸骨、看相,也是远不够的。

如上文所言,测年结果改变了纳莱迪人的演化位置,也正是因为年代不清楚的原因,导致学术界对很多标本的重要性都存有疑问。古人类学家高星曾说过, "年代的准确性,对研究不同地区的古人类间的演化过程、时序和迁移路线等方面,可以起到决定性的作用。"

但是,获取年代数据并不是一件简单的事情。在古人类研究中,能够获取到的年代一般分为 "绝对年代" "相对年代" 绝对年代一般指直接在化石上测得的年代。 但考虑到古人类化石的稀有性,很少会有学者慷慨地拿出标本让年代学家打洞磨粉(取样)。虽然舍不得人骨"套"不到信服的数据,但是目前大多数学者们仍会选择更为保守的"相对年代"。

相对年代的测定,包括对化石出土的层位,和化石一起出土的哺乳动物、文化遗物,化石中填充的沉积物等进行测年。 正是因为用来测年的对象不同,往往会出现一个遗址、多个年代数据结果。同时,由于测年技术的不断改进,很多古老的遗址,也常常出现出时而老、时而新的年代数据。

北京猿人遗址发现于1921年,算是最早发现于我国的古人类遗址,但直至今日,仍然不断地有新的年代数据刷新之前的记录。2009年《自然》杂志就曾以封面文章的形式,刊登了一个新的年代数据(距今约77万年,在此之前一般认为北京猿人遗址距今约50万年),将北京猿人置于"一个更冷的新年代",对北京猿人的耐寒能力提出了挑战。

同样在1921年,非洲首次出现了古人类的踪迹。一群矿工在赞比亚布罗肯山发现了一个原始的颅骨,后来被命名为卡布韦人。古人类学家根据其头骨以及后来发现的人类骨骼,将其归入海德堡人。而学术界认为,海德堡人可能是欧洲尼安德特人与非洲现代人最后的共同祖先。

近日,《自然》杂志的一篇文章,公布了最新的年代数据。不同于"变老"20万年的北京猿人,卡布韦人"年轻"了20万年(距今约324-274万年,在此之前一般认为距今约50万年)。

也就是说,以卡布韦人为代表的这一支海德堡人,曾与智人祖先、纳莱迪人、尼安德特人等,同时出现在非洲南部?那祖先这一假说,岂不不攻自破?卡布韦人,究竟是怎样的存在?

基因检测,可谓当今家喻户晓的亲子鉴定黑 科技 。 如果说近二十年来,是哪项研究彻底改写了许多古人类演化故事,非古DNA研究莫属。David Reich在《人类起源的故事》中,甚至将古DNA研究视作继碳十四测年之后的第二次考古学科学革命。似乎只要能提取到DNA信息,很多关于亲缘关系的问题就有了答案。

根据基因研究,学术界提出"非洲多地区起源说(African multiregionalism)",即在40万年—1万年间,由于气候原因,非洲大陆被分割成不同的生态区域,生活在不同区域的不同种群的人常常处于半隔离状态独立演化,并产生基因变异;但是隔一段时间,这些人群就会在交界点上发生基因交流,频繁的基因交流最终产生现代人类。2020年年初,有研究团队在现代西非人基因组中,发现平均有66%到7%的古老基因来自一种"幽灵"古人类群体,这个群体可能就是当初人群基因交流的证据。

而在关于卡布韦人的研究文章中,研究者也不免猜测,和智人祖先、尼安德特人、纳莱迪人等古老人群生活在同时代的卡布韦人,也许就属于这样的"幽灵人群"。

不过, 古DNA信息极容易被降解,如果降解到一定程度,再先进的DNA测序手段也无法检测。 距今约700—900万年左右,人与猿就走到了揖别的岔路口,但是迄今为止人类最古老DNA证据,也不超过40万年。

2019年,《自然》发表一篇题为《DNA,请挪步:轮到古蛋白登场揭示人类史了》的报道,似乎带给了学术界新的希望。

同样保存了遗传密码的古蛋白质,似乎比古DNA更加稳定,能够保存的时间更久,留下来的概率也更大。古生物学家们甚至在距今13亿年前的始孔子鸟羽毛化石中,发现了保存至今的角蛋白。难怪有些乐观的学者们认为,未来,古蛋白质组学有希望解锁整棵人类演化树。

从利用古蛋白在骨骼碎片中寻找人类骨骼、鉴定人类遗骸性别,到仅仅凭借蛋白质序列,就鉴定出夏河丹尼索瓦人,再到从距今180万年格鲁尼亚的德马尼西人遗骸中提取到古蛋白序列,看起来,古蛋白质研究确实势不可挡。

2020年4月,《自然》再次发表了参与夏河丹尼索瓦人鉴定工作的Frido Welker及其团队的研究成果,此次被研究的先驱人(Homo antecessor),一般被认为是最早到达欧洲西部人科成员。根据曾经对骨骼、牙齿形态的研究,研究者认为先驱人既与尼安德特人有相似点,同时具有部分早期现代人的特征,这导致无法判断先驱人与直立人、尼安德特人以及早期现代人的关系。

而在新的研究中,研究者不但在牙齿中提取到了古蛋白组信息,并且将蛋白质序列与来自格鲁吉亚的直立人、现代人的同类蛋白质进行比较,进而将先驱人放置到人类演化树上相应的位置,即先驱人是后来中晚更新世的古人类——包括现代人、尼安德特人和丹尼索沃人——的一个关系亲密的姐妹谱系。

但是不置可否的是, 古蛋白研究和测年技术、古DNA研究面临同样的问题,那就是对标本的破坏性。 同时,蛋白种类繁多,序列及其结构较DNA也更为复杂,所以在实际操作中仍然困难重重。例如,蛋白质不能够像核酸序列一样扩增,故检测灵敏度有限,对样本中蛋白含量要求较高。此外,对于降解较为严重的样本,很难得到完整的肽段信息用于测序。

不过,我们也看到,化石本身并不具有智慧,只有靠着一代代学者对这些牙齿和碎骨进行多学科分析、多角度 探索 ,我们距离人类祖先图谱的完成、距离人类演化的真相才能越来越近吧。

参考文献:

1 Wu X J, Crevecoeur I, Liu W, et al Temporal labyrinths of eastern Eurasian Pleistocene humans[J] Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(29): 10509-10513

2 Berger L R, Hawks J, Dirks P H G M, et al Homo naledi and Pleistocene hominin evolution in subequatorial Africa[J] Elife, 2017, 6: e24234

3 Shen G, Gao X, Gao B, et al Age of Zhoukoudian Homo erectus determined with 26 Al/10 Be burial dating[J] Nature, 2009, 458(7235): 198-200

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5 Reich D Who we are and how we got here: Ancient DNA and the new science of the human past[M] Oxford University Press, 2018

6 Henn B M, Steele T E, Weaver T D Clarifying distinct models of modern human origins in Africa[J] Current opinion in genetics & development, 2018, 53: 148-156

7 Durvasula A, Sankararaman S Recovering signals of ghost archaic introgression in African populations[J] Science advances, 2020

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