科學探索就是這樣，付出汗水不一定有預期的回報，但是如果不付出汗水，就肯定沒有回報。
張穎奇· 中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員
格致校園第28期 | 2022年7月16日 北京
大家下午好，我是中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的張穎奇。今天很榮幸能夠站在格致校園的講臺上，給大家分享最近幾年我們在廣西崇左地區尋找步氏巨猿化石的故事。
左：路易王（King Louie）《奇幻森林》
相信大家對照片上的這兩個電影角色都非常熟悉。左邊是《奇幻森林》裡面的路易王，右邊是金剛，它們兩個都是體型巨大的類人猿。尤其是金剛，它在電影裡面戰勝了哥吉拉（哥斯拉），戰勝了霸王龍。但是不幸的是，它最終沒有戰勝人類，倒在了人類的槍炮之下。
非常巧合的是，金剛和路易王在科學界是存在原型的。雖然沒有直接的聯繫，但是科學家發現地球上曾經也存在一種巨猿。
神秘巨猿的發現
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講起這個故事要回到1935年。當時荷蘭的古人類學家孔尼華，在香港的中藥鋪裡面無意間發現了一個非常巨大的、和人的牙齒非常像的類人猿的牙齒。
當時他不知道這是什麼，但是經過研究之後，他認為這是一種新的類人猿，就給它命名為步氏巨猿。這就是我今天要講的類人猿。
步氏巨猿被命名之後，在科學界引起了極大的轟動。大家都不知道這個東西是什麼，不知道它在生命之樹上的位置到底在哪兒，也不知道它的出處是哪裡。所以在這之後，科學界都在極力尋找步氏巨猿到底產自哪兒。
在步氏巨猿被命名的20年之後，在中國廣西崇左的大新縣，中國的科學家裴文中教授帶領他的團隊，在一個叫黑洞的山洞裡面首次發現了步氏巨猿的牙齒化石，只有3顆牙齒。當時科學家們非常興奮，因為這解決了步氏巨猿的出處問題。也就是說，步氏巨猿是從中國廣西的山洞裡面來的。
有一句話叫「踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫」。就在裴文中教授和他的團隊沉浸在大新黑洞的發現中時，天上又掉下來一個餡餅。
發現的第一個步氏巨猿的下頜骨
同樣是在1956年，廣西的一位老鄉覃秀懷，他在山洞裡挖硝土做肥料的時候發現了一些「龍骨」。當時他要把這些龍骨拿到供銷社去賣，但是有一個有知識的人看到了他手裡的東西，就告訴他，你手裡的這些龍骨可能有非常重要的科學價值，建議把它捐獻給國家。於是，他找到的這些龍骨幾經周折，就轉到了裴文中教授的手上。
裴文中教授拿到這個下頜以後簡直喜上加喜，剛剛在大新的黑洞裡面發現了步氏巨猿的化石，現在手裡拿著的這個這不就是步氏巨猿的下頜嘛！當時真的是感覺天下掉下了餡餅，科學家們非常興奮，馬上就把工作的重心轉移到了這個老鄉找到的柳城巨猿洞。
這是1956年裴文中教授在柳城巨猿洞考察的照片。
這就是楞寨山柳城巨猿洞。
在1957年到1963年之間，科學家們又從這個洞裡面發現了兩件步氏巨猿的下頜，還有單個的牙齒1000多件，這單單是步氏巨猿的化石，此外當然還發現了很多其他物種的化石。
步氏巨猿到底有多大呢？這張照片上最左邊是步氏巨猿的頭骨，另外兩個是目前現生最大的靈長類——大猩猩和人類的頭骨。我們可以看出來，步氏巨猿的個頭非常大。
步氏巨猿復原像 製作者Bill Munns
它的個子也很高。這是一位非專業的科學愛好者根據自己的知識復原出來的步氏巨猿的站立姿態。它站立起來大概有3米高，這跟科學家的推斷差不多。它的體重可能有200-300公斤。
步氏巨猿在生命之樹上的位置到底在哪兒？人類剛開始發現它的時候，一直認為它是人類的祖先，曾經有一段時間把它稱為巨人。但是到目前為止，科學界達成了一種共識，人們認為它跟紅毛猩猩的親緣關係非常近。所以它並不是我們人類的祖先，而是紅毛猩猩的兄弟。
遺憾的是，步氏巨猿雖然個子很大，但是它並沒有像紅毛猩猩那樣一直延續到今天。現在在東南亞蘇門答臘和婆羅洲都還有現生的紅毛猩猩，但是步氏巨猿個子雖然這麼大，但是它卻沒有它的小個子的兄弟那樣生存到現在，中間就絕滅了。這是為什麼呢？其實我們現在還不知道確切的原因，但是有一種非常有意思的假說。
左：Credit & © Russell Ciochon
右：Natural History Museum, London/Science Photo Library
假說認為，步氏巨猿在生存的年代遇到了直立人，在跟直立人進行生存競爭的過程中，步氏巨猿敗北了，因此它被直立人消滅了。當然這只是一種假說，目前在科學上還沒有得到任何的證實，這還是一個有待於大家解開的謎。
為什麼我們找不到完整的化石？
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對步氏巨猿的尋找並沒有止步於此。最近十多年，我們的團隊一直都在廣西崇左地區尋找步氏巨猿的蹤跡。
這是木欖山合江洞，是我們在2010年發現的一個步氏巨猿的化石點。
有一天，我們對著工作面一榔頭敲下去，發現上面露出來一排牙齒。我們當時非常激動，以為會有重大的發現，比如找到步氏巨猿的突破性材料了。
所以大家都聚到這個牙齒的邊上一起合影留念，中間的那個是10年前的我，比現在可能顯得年輕。
但是最終發現，這件標本只是兩顆牙齒帶一些下頜骨，還有另外兩顆散開的牙齒。僅此而已，沒有別的東西。所以說，科學的發現往往都是這樣由興奮激動到失落失望的過程，但是我們不能放棄，還必須堅持。
下圖源自Zhang et al., 2016
這是我們在崇左地區的扶綏柳橋發現的另外一件步氏巨猿的標本，同樣是一件下頜骨。這是目前為止所發現的步氏巨猿的第4個下頜骨。
我相信大家心裡面都會有一個疑問：為什麼我們發現的步氏巨猿的化石都是下頜和牙齒，沒有其他的部位呢？沒有它的頭骨，也沒有它身上的其他部位，這是為什麼呢？說實話，我也在想這個問題，為什麼我們找不到其他的部位？
我們在廣西、在崇左、在中國南方的這些喀斯特溶洞裡面找到的化石，大部分都是圖片上這些零散的牙齒，完整的頭和骨骼標本非常少。這可能跟標本的埋藏和保存狀況有關係。
為了解開這個問題的答案，我們就必須去世界上其他地方看看。比如大家可能都聽說過非洲的南非是人類的搖籃，在這裡，科學家們發現了非常多精美的古人類化石。
上面依次是納萊迪人、南方古猿源泉種以及另一個南方古猿的個體，叫「小腳」。這些化石非常精美，保存的也非常好。除了下頜、牙齒以外，身體上的其他的部位也有保存。為什麼只有他們那邊能出這種非常精美的化石？難道中國不能出這樣的化石嗎？
南方古猿源泉種Australopithecus sediba
這是南方古猿源泉種。我們可以看得出來，她的這些骨骼比如說這條胳膊上面所有的骨骼基本上都離得非常近，在埋藏的時候都沒有散開。這說明這些動物個體在死亡以後，並沒有經過長距離的搬運，可能在原地就被埋藏下來了，這樣它所有的關節基本上都呈現這樣在一起的狀態。也就是說，在這樣的埋藏狀態才有可能保存比較完美的化石。
我們把這種狀態稱為死亡陷阱式的特異埋藏。什麼叫死亡陷阱？像這張圖片展示的一樣，地上有一個陷阱，南方古猿走過來的時候，成群結隊過來來喝水或者採集食物也好，一不小心就掉進去了。掉進去之後，它沒有別的地方可以去，所以就被原地埋藏下來，並沒有經過搬運。
南非的納萊迪人也是這樣。從洞口到化石點的位置大概有100米深，要經過很長的距離才能到保存化石的這個小洞廳裡面去。就是在個體死亡之前就進到了一個封閉的空間，然後沒有其他地方可以去，形成了一種原地的埋藏。
尋找中國的死亡陷阱式洞穴
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那中國是不是也存在這樣的死亡陷阱式的特異埋藏呢？為了找到答案，我們就對中國的各個地方的這種可能存在特異埋藏的地方進行了調查。
大石圍天坑
首先就是天坑。中國的南方，尤其是在樂業有很多大規模的天坑，最著名的就是大石圍天坑。它的直徑大概有六七百米,最深的一面有600米，非常的深，非常的大。它底下有獨特的原始森林景觀，跟地上的景觀不一樣，植被也有差別。我們就到這樣的天坑下面去，看看這裡到底有沒有保存完整的原地埋藏的化石。
這是樂業的燕子天坑。我們也下到這個天坑的底部去尋找原地埋藏的化石。
但結果讓人非常失望。在這些天坑的底部，我們可以看到一些現生動物的骨骼。但是通常情況下，這種規模比較大的天坑底部並不是一個封閉的環境，通常都有地下河的存在。這是天坑形成的一個必要條件，因為下面必須有地下河通過，才能形成一個洞腔，然後坍塌才能形成天坑。
所以我們得出來的結論是，像這種大規模的天坑底部是不可能保存這麼完好的化石的。因為即使有動物從天坑的頂部掉下去，它可能也被地下河沖走了，根本不可能保留下來。
慈竹坨洞
但是我們仍然沒有放棄，還是在繼續尋找。我們在樂業地區找到了另一個洞，這個洞跟天坑不一樣，雖然它的規模比較小，但它是封閉的。
左邊是這個洞的切面圖，A的位置是洞口，下來後有一個非常大的斜坡，斜坡下去之後有一個屋簷，高差大概有12米左右。一個垂直的屋簷下去後是非常大的洞廳，在這個洞廳的四周全部都是封閉的，沒有通向任何的地方。中間鼓出來一塊像饅頭一樣的部分，是從斜坡上面掉落下來的堆積物。我們就在這樣的死亡陷阱式的封閉環境裡，找到了很多類似於原地埋藏的化石。
這是我們在這個洞裡找到的大熊貓化石。雖然它已經晚於步氏巨猿生存的年代了，但也是一個非常重要的標本。因為從這個大熊貓的化石骨骼裡面，我們提取出來了2萬年以前大熊貓線粒體基因組的完整基因，這也是非常了不起的成果。
到崖壁洞穴中發現化石
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既然在天坑裡面找不到原地埋藏，這種封閉的死亡陷阱式的堆積又這麼難找，可以說可遇而不可求，那怎麼辦？難道我們就放棄嗎？我們當然不能放棄，所以我們又換了一種思路，開始尋找懸崖上面的洞穴。
我們稱它為崖壁洞穴，就是通常人都上不去的地方，我們去找它裡面有沒有可能存在堆積物，有沒有可能存在化石。
為什麼非得爬這麼高去找化石呢，低的地方難道沒有洞嗎？這是不是沒有困難也要製造困難？
其實，去高處尋找是有原因的。在我們國家的南方地區，20世紀五、六十年代的那段時間，由於農業生產活動的原因，人們經常會到洞裡面去挖硝土來做肥料。
這張照片裡的洞穴看著沒有多大，但實際上有一個籃球場那麼大。由於這個洞穴很低，大家都可以輕易地進去，所以這個空間裡面的堆積物全部都被人掏空了。即使當初這裡面有化石，也都被人們挖走了撒到地裡面或者被破壞掉了，根本就找不到了。
所以我們才要尋找這種崖壁上的洞穴，去一般人到不了的高處，去沒有被破壞過的這些洞穴裡面尋找堆積物和化石。
首先，我們要看大崖壁上面有沒有洞。有洞的話，我們就要想辦法攀巖上去。當然，我自己是上不去這個崖壁的，我得請專業的洞穴探險和攀巖的團隊幫我去做這件事情。專業的探洞人員能夠拉一根繩子上去，沿著崖壁有洞口的線路上去，我們跟著繩子一塊上去，然後再一塊下來，到這些洞裡面看看有沒有化石。
這也是一個大崖壁，上面有很多洞。像這樣的一個大崖壁，我們可能需要一整天的時間才能把所有的洞全部都看一遍。但是80%以上的情況，都是進到這個洞裡面以後，要麼沒有化石，要麼根本就沒有堆積物。
但是，只要你付出了，多多少少總會是有回報的。這是展望洞，是我們找到的一個巨猿的化石點。它在崖壁上面，非常高，發掘難度也比較大，需要用繩索系統把所有的發掘工具和人員都運上去。
這是我們最近工作的一個地點，叫鳳黃山洞和陽光洞，我們在這裡找到了特異埋藏。這個洞非常得奇怪，我們剛才所看到的這些化石都是動物的牙齒，但是這個洞裡面出來的很多都是完整的頭骨，包括還有咬合在一起的頭骨。但問題就在於這個洞裡面，我們並沒有找到靈長類或者巨猿的化石材料，未來我們還要繼續把這個工作做下去。
左上角是我們找到的一個大熊貓的完整頭骨，右上角是一個豹的頭骨，下面兩張圖是一些小型食肉類動物的頭骨，包括一種很漂亮的小型食肉類動物叫靈貓。
這就是這些年我在洞穴裡面尋找化石的一些心得。科學探索就是這樣，付出汗水不一定有預期的回報，但是如果不付出汗水，就肯定沒有回報。我們每個人都要堅信，驚喜就在前方等著你。
謝謝大家！
