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增加身体和大脑的大小是人类谱系中一个关键的宏观进化模式，但这些变化背后的机制仍然存在争议。假设的驱动因素包括环境、人口、社会、饮食和技术因素。在这里，来自剑桥的研究者们使用大型化石数据集结合全球古气候重建和在定量统计框架中测试的形式化假设，测试环境因素对过去一百万年人属身体和大脑大小进化的影响。他们将温度确定为人体体型变化的主要预测因子，符合伯格曼规则。相比之下，环境的净初级生产力和降水的长期变化与大脑大小相关，但可以解释观测到的变化量较低。这些关联可能是由于环境对认知能力和灭绝概率的间接影响。他们测试的大多数环境因素与身体和大脑大小的进化不一致，指向了复杂的场景，这些场景是后来人类关键生物学特征进化的基础。该研究2021年7月8日发表在《自然通讯》期刊上，《不同的环境变量预测人的身体和大脑大小的演变》英文PDF版自然科学部落内部交流学习使用。点击上方蓝字，关注公众号，开始阅读。
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气候改变了我们身体的大小，在某种程度上也改变了我们的大脑
由剑桥大学和图宾根大学大学领导的一个跨学科研究小组已经收集了全球发现的 300 多块人属化石的身体和大脑大小的测量数据。通过将这些数据与过去一百万年世界区域气候的重建相结合，他们确定了每个化石在活着时所经历的特定气候。该研究表明，人类的平均体型在过去一百万年中发生了显着波动，较大的身体在较冷的地区进化。较大的尺寸被认为可以作为对较冷温度的缓冲：当物体的质量相对于其表面积较大时，物体的热量损失较少。结果2021年7月8日发表在《自然通讯》杂志上。
图1 头骨：左：阿穆德1号，尼安德特人，55.000 年前，~1750 cm³，中：克罗马侬，智人，32.000 年前，~1570 cm³，右：阿塔普尔卡5号，中更新世人类，430.000 年前，~1100 cm³。股骨：上：中更新世人，特里尼尔，540.000 年前，~50 kg- 下：尼安德特人，La Ferrassie 1，44.000 年前，~90 kg。来源：曼纽尔·威尔
我们的物种，智人，大约在 30 万年前出现在非洲。人属已经存在了更长的时间，包括尼安德特人和其他已灭绝的相关物种，如能人和直立人。我们人属进化的一个决定性特征是身体和大脑尺寸增加的趋势。与较早的物种（如能人）相比，我们重了 50%，我们的大脑大了三倍。但这些变化背后的驱动因素仍然存在激烈争论。领导这项研究的剑桥大学动物学系研究员安德里亚·马尼卡教授说：“我们的研究表明，气候——尤其是温度——是过去一百万年来体型变化的主要驱动力。”他补充说：“我们可以从今天生活在温暖气候中的人们看到，那些生活在温暖气候中的人往往更矮小，而那些生活在寒冷气候中的人往往更高大。我们现在知道，过去一百万年来，同样的气候影响一直在起作用。"研究人员还研究了环境因素对人属大脑大小的影响，但相关性普遍较弱。当人类生活在植被较少的栖息地（如开阔的草原）以及生态更稳定的地区时，大脑的大小往往会更大。结合考古数据，结果表明，生活在这些栖息地的人们猎杀大型动物作为食物——一项可能推动了更大大脑进化的复杂任务。“我们发现不同的因素决定了大脑的大小和身体的大小——它们没有受到相同的进化压力。环境对我们的身体大小的影响比我们的大脑大小要大得多，”该研究的作者、德国图宾根大学的 曼纽尔·威尔 博士说。他补充说：“在更稳定和开放的区域，环境对大脑大小有间接影响：从环境中获得的营养量必须足以维持和生长我们庞大且特别需要能量的大脑。”这项研究还表明，非环境因素对于驱动更大的大脑比气候更重要，主要候选者是日益复杂的社会生活、更多样化的饮食和更复杂的技术带来的额外认知挑战。
图2 a本研究中使用的个体人类化石的身体（正方形）和大脑大小（三角形）的位置和样本大小（n）估计值（每个标本的确切位置可以在补充说明 1的交互式网络地图中找到）。b个体体型估计的时间序列 ( n = 204)，具有分类学属性；c个体大脑大小 ( n = 166) 的时间序列估计与分类归因。源数据在补充数据 1和2中提供。来源：曼纽尔·威尔
研究人员说，有充分的证据表明人体和大脑的大小在不断发展。人类的体质仍在适应不同的温度，如今平均而言，体型较大的人生活在较冷的气候中。自全新世开始（大约 11,650 年前）以来，我们物种的大脑大小似乎一直在缩小。对技术的日益依赖，例如将复杂的任务外包给计算机，可能会导致大脑在接下来的几千年内进一步萎缩。“推测未来我们的身体和大脑大小会发生什么很有趣，但我们应该注意不要根据过去一百万年进行过多的推断，因为有很多因素可以改变，”马尼卡说。
注：伯格曼定律是一种理论，它指出动物在高纬度地区往往比在赤道地区更大，将平均温度与体型相关联。这一原则是“生态地理规则”家族中的一个，是生物学家提出的根据生态和地理位.。。。。更多信息：自然通讯（2021 年）。《不同的环境变量预测人的身体和大脑大小的演变》
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