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史前人類能靠划船橫渡黑潮嗎?臺日合作航海實驗證明「可以」——東京大學綜合研究博物館教授海部陽介專訪

科技大觀園_96
・2021/10/21 ・5595字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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2019 年 7 月 9 日,一艘從臺灣出發的獨木舟,在經歷了45小時的航程後,划入「與那國島」。圖/海部陽介 提供

2019 年 7 月 9 日,一艘獨木舟划入「與那國島」,它從臺灣出發,經歷了 45 小時的航程。同樣的旅程也曾在 3 萬多年前發生嗎?這是海部陽介主導的研究計劃「跨越黑潮——復現 3 萬年前的航海」希望回答的問題。

琉球考古的疑問: 琉球人更早以前從何而來?

海部陽介任職於日本國立科學博物館(目前轉往東京大學),是非常有經驗的古人類學專家,除了日本國內的舊石器時代遺址外,他也研究亞洲各地的古人類化石,如印尼爪哇島的爪哇人(是一種直立人,Homo erectus ),印尼佛洛勒斯島的佛洛勒斯人( Homo floresiensis ),以及臺灣澎湖水道的澎湖原人。

乍看之下,海部陽介之前的研究主題和史前航海沒有太大關係,是什麼原因讓他投入這項最終耗時 6 年的大型跨國合作計畫呢?

海部陽介表示,契機來自他在琉球群島的考古。琉球群島中某些島嶼上,存在距今數萬年的人類遺址,而當時琉球群島皆為海島,距離最近的大陸有相當距離,非得跨越大海才能抵達。這激發了海部陽介的好奇心:古代琉球島民是怎麼抵達的?

琉球群島包含一連串島嶼,一共延綿 1,200 公里。這些島上,6 個島存在距今約 3 萬年的舊石器時代遺址,最早的距今約 35,000 年。

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琉球群島包含一連串島嶼,一共延綿 1,200 公里。圖/海部陽介 提供

2016 年,海部陽介共同發表的論文,報告了沖繩島上 Sakitari Cave 的調查,這兒發現 35,000 年前人類存在的證據,還有 23,000 年前以貝殼製成的魚鉤,是已知全世界最早的魚鉤,此外,該遺址的活動跡象,一直延續到大約一萬年前;種種跡象顯示,島上的古代人懂得利用海洋與陸地資源,適應地非常不錯。

地理上,琉球群島介於臺灣與日本的九州之間,這兩地最可能是古代人移民琉球的前一站,由考古學與其他證據推論:琉球群島最早的居民來自臺灣與九州。

超過 3 萬年前的琉球人,來自臺灣?

我們所屬的物種——智人,在舊石器時代就有渡海能力。約 5 萬年前便有智人從東南亞大陸出發,通過東南亞海域的眾多島嶼,最後抵達新幾內亞與澳洲。然而,如果要從臺灣航向琉球群島,面臨的難度很可能比前往澳洲更大,這是因為臺灣與琉球之間存在非常強大的海流:黑潮,而且從臺灣岸邊無法看見某些目標島嶼。

黑潮的流向雖然也算是由南向北,卻不會把人從臺灣帶到琉球群島,只會繼續北漂。倘若不穿越黑潮,就無法登陸琉球。這也是計畫叫作「跨越黑潮——復現 3 萬年前的航海」的原因。

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不過,琉球群島上,年代最早的遺址超過 3 萬年,而臺灣島上已知年代最早的遺址,卻是距今 3 萬年的長濱文化,帳面上比琉球群島還晚一點。關於這個問題,海部陽介認為,比 3 萬年更早之前,臺灣應該就已經有人居住,只是目前尚未得知他們的蹤跡。這部分仍有待臺灣考古學家的努力。

跨越黑潮,屬於大家的實驗!

憑藉舊石器時代的技術,有可能從臺灣航向琉球嗎?既然有疑問,那就來試試看吧!

航海實驗的計畫從 2013 年開始,雖然一開始缺乏資源,但之後逐漸獲得足夠的贊助,包括來自日本民間的支持。以及臺灣的合作對象,主要是台東的國立臺灣史前文化博物館,林志興副館長等人,另外還有其他的合作者,像是中研院的臧振華、黃智慧等人,國立臺灣大學海洋研究所等單位和個人。

支持計畫的贊助者除了政府預算和大企業,也有民眾捐款。海部陽介一開始就希望大眾參與,因此重視向公眾宣傳;他強調,這不是單純的科學研究計畫,而是屬於大家的實驗。

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一個航海實驗,需要許多領域的專家參與,考古學家、古生物學家、海洋學家、民族學家、植物學家等專業自是不可或缺,此外更重要的還有製作船隻的工匠,以及上陣划船的專業人員,畢竟研究人員不懂製作船隻,也不擅於划船。所幸願意幫忙的人不少,透過人脈介紹,海部陽介一位一位找到合適的成員。

大海茫茫:模擬舊石器時代航海

從 2013 到 2019 年,「跨越黑潮」計畫在漫長六年中,進行了哪些研究呢?主要有三批不同材料的航海實驗,還有數學模擬、浮標漂流分析等相關研究。這些都有助於我們了解史前航海的各種面向。

船員方面,由於預設目標是成功移民,在新天地建立族群,那麼船員中不只男生,也應該有女生。因此每次航海實驗,船員組成都是男女混合。

既然研究對象是舊石器時代的航海,最基本的原則是,只能用舊石器時代有的材料和科技造船與航行。材料只能選擇當地有可能存在的植物,主要以石製工具造船,不可以用金屬工具或金屬材料,也不能用 3 萬年前應該不存在的釘子,更不用說更先進的舵、帆科技。

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三批航行實驗中,團隊第一次使用「草船」,第二次改用「竹筏」,第三次則換成「獨木舟」。這三者中,草船最容易製作,但是結構最脆弱;竹筏難度增加,船體較為堅強;獨木舟生產難度最高,也最堅固。先後三部分實驗,竹筏部分於 2019 年最先發表論文,草船部分今年(2021 年)發表,獨木舟部分則仍在醞釀。

三批航行實驗中,團隊第一次使用「草船」是容易製作的,但是結構最脆弱。圖/海部陽介 提供

漸漸與海溶為一體:草船的失敗經驗

大海是活的!計畫永遠趕不上變化,事前做再多準備,出海後進入瞬息萬變的自然環境,也只能靠船員自己探索出路。局外人看地圖,就是這樣划過去;可是當事人划著小船,面對茫茫大海,主觀感受肯定不是這麼回事。如今的實驗即使不成,船員還有後援;3 萬年前一旦失敗,幾乎是死路一條。

事後證實穿越黑潮的任務,只有獨木舟成功達到目標,但是了解草船、竹筏為什麼會失敗,也是非常寶貴的知識。

琉球群島南端的與那國島離臺灣最近,距離只有 100 多公里,所以被選為關鍵的實驗地點。於 2016 年進行的草船實驗,以蘆葦編成束(reed-bundle)造船,預計由與那國島航向西表島。與那國島到西表島的距離是 80 多公里,而且只限於琉球群島內部,不需要穿越黑潮;然而,兩艘草船都失敗了。

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琉球群島南端的與那國島,距離台灣僅 100 多公里,所以被選為關鍵的實驗地點。圖/海部陽介 提供

海部陽介表示,蘆葦草船浮在水上沒有問題,而且算是平穩,但是在海流中要讓草船前進不太容易;更嚴重的問題是,草船出海後會逐漸吸水,愈划愈費勁,這使得草船無法勝任跨海遠洋航行的載具。

另外團隊也觀察到,耗費物力與人力製作的草船,只要一次遠航,船體就會崩解到無法再次使用。也就是說只能單程使用,不只無法回程、也無法繼續航向下一地點。而如果連與那國島到西表島都無法航行,臺灣到與那國島距離更遠,黑潮海流更強許多,靠著草船,想必是毫無機會。

耗費物力與人力製作的草船,只要一次遠航,船體就會崩解到無法再次使用。圖/海部陽介 提供

就是上不了岸:竹筏的失敗經驗

了解草船的缺陷以後,海部陽介將目標轉向竹筏,並與臺灣方大量合作。阿美族的造船師 Laway 以臺灣的竹子為材料,用古法製作竹筏。竹筏實驗預計由台東航向綠島,距離只有 33 公里,不過兩地之間有黑潮通過。

阿美族的造船師 Laway (左)以臺灣的竹子為材料,用古法製作竹筏。圖/海部陽介 提供

地圖上直線距離 33 公里,實際划起來當然不是。2017 年完成竹筏出海後,船員們賣力划了 14 小時,累積 80 公里航程,可是仍在距離綠島 10 公里遠處轉圈,一直無法上岸,最終只好宣告放棄。2018 年第二次竹筏實驗,同樣以失敗告終。

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連 30 多公里遠的綠島都過不去,超過 100 公里的與那國島恐怕希望更渺茫。另外也發現問題:製造竹筏時產生的裂縫,會減弱船體強度,光憑舊石器時代的技術很難解決。

竹筏實驗告訴我們:穿越黑潮的難度,或許不是竹製船體能夠克服。

2018 年第二次竹筏實驗,同樣以失敗告終。圖/海部陽介 提供

航向琉球,獨木舟成功!

累積草船與竹筏的失敗經驗後,海部陽介繼續測試獨木舟。舊石器時代的獨木舟應該是由大樹一體成型製成,但是由於森林保育,臺灣和日本都很難取得木頭。所幸一番折騰後,還是從日本獲得一棵樹,順利製成一艘獨木舟。

第三批實驗的船體獨木舟,由日本當地製作後再運回台灣進行實驗。圖/海部陽介 提供

2019 年的獨木舟實驗,預計由台東航向與那國島,距離 200 多公里,而且需要跨越黑潮,難度超越之前的實驗 。不過獨木舟也是更加優秀的遠航載具,它的船體更堅固,速度更快,但是在海上比較不穩,需要更高超的操縱技術。

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經驗老道的 5 位划船員,經歷 45 小時,220 多公里的航程後,最終成功在與那國島登陸。除了日本、臺灣一般媒體大幅報導外,科學媒體《科學》(Science)也有新聞專門介紹。這項實驗證實:只靠舊石器時代的技術與材料,航行 200 公里又跨越黑潮是可行的!

經驗老道的 5 位划船員,經歷220 多公里的航程後,最終成功在與那國島登陸。圖/海部陽介 提供

獨木舟這部分研究,海部陽介預計將結合古代海流模擬,寫成架構更全面的論文。海部陽介表示,這些實驗讓他體驗到,跨海航行除了科技以外,「人」更是關鍵!面對一望無際的大海,船員們勢必需要高強的技術、知識、深刻的經驗,以及團隊合作的精神,否則無法克服難關,成功上岸。

和舊石器時代相比,我們的日常科技進步太多,但是這就表示現代人比較聰明嗎?恐怕未必如此。絕大部份人只是出生在自己的時代,接受此前累積的知識,按照那個時代的方式生活。不同時空的人,各自面對不一樣的問題,說到解決問題的能力,古代人肯定不會遜於現代人。

總之海部陽介覺得:舊石器時代的人真的很厲害!

是有意識主動渡海,還是意外北漂?

有些人會有這樣的困惑:現代的環境、氣候和 3 萬年前明顯有別, 現在進行的航海實驗,能反映古代的狀況嗎?事實上,即使是數萬年前非常寒冷的冰河時期,從臺灣到琉球群島的距離也差不多;而黑潮等附近的海流,也僅有不多差異。所以海部陽介的一系列實驗,的確可以推論古代的情形。

三種船體的渡海實驗指出,若要從臺灣前往琉球群島,草船毫無機會,竹筏的機率非常低,獨木舟最有可能成功。人類若想主動渡海,有辦法辦到。但是有沒有可能,移民琉球並非自願,而是意外的漂流呢?

此一問題可以考慮兩個因素:人數與機率。

  1. 需要多少人移民,才能形成足以繁衍延續的族群?海部陽介和一隊日本學者合作,數學模擬得到的結論是:最少需要 5 女 5 男,否則就會滅團。這只是估計的最低人數,不同的出生率、死亡率都會影響;實際上所需的人數,應該比 10 人更多。
  2. 人類被自然力量成功送往琉球群島的機率多少?海部陽介和一隊臺灣學者合作,分析一批難得的浮標紀錄。從 1989 年到 2017  年,在臺灣釋放的 122 個浮標,以及從呂宋釋放的 16 個,最終只有 4 個,在洶湧波濤或是颱風影響下,於十多天後抵達琉球群島某島的 20 公里內。

由此可見,隨波逐流之下,浮標通過黑潮,從臺灣抵達琉球島嶼的機率很小。而人類又比浮標更脆弱,沒辦法生存太多天。因此人類要從臺灣漂流到琉球,成功率非常低。在這種狀況下,還要累積到移民足夠延續的人數,可謂非常非常不可能。

重現史前人與人之間的連結,也反思 3 萬年後的現在

海部陽介投入史前航海研究這麼多年來,得到的主要結論為:琉球群島的史前居民假如源自臺灣,幾乎不可能是隨機漂流,而是有意識的渡海遠航,獨木舟則是最可能成功的載具。

「跨越黑潮——復現 3 萬年前的航海」是一項很有雄心的計畫,在日本、臺灣,與其他國家,都有許多不同領域的參與者,海部陽介對他們非常感謝,也特別表示,這些合作大幅增進他對臺灣的認識。

海部陽介語重心長地指出,現代人群分成不同國家,常有人與人間的衝突,不過各地仍也有不少交流,史前時代便是如此。考古學家的工作,讓我們認識過往人與人之間的連結,讓我們面對當下局面、思考議題時,可以拓展想法 。

「跨越黑潮」計畫有許多不同領域的參與者,海部陽介(右1)對他們非常感謝。圖/海部陽介 提供

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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。

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人口有限的古代社會,依然盡量避免近親配對?
寒波_96
・2023/03/28 ・4848字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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現代台灣社會中,像是堂兄弟姊妹之間的近親結婚,直接受到法律禁止。不過台灣法律的標準並非舉世通用,當今世上許多人的父母,可謂血緣上的親上加親。

近親結婚與近親繁殖,是人類的「常態」嗎?近年蓬勃發展的古代 DNA 研究,讓我們有機會深入探索這些問題。

公元 2010 年時,世界各地近親婚姻的分布狀況。「大中東地區」的比例非常高。圖/Consanguineous marriages, pearls and perils: Geneva International Consanguinity Workshop Report

每個人的遺傳組成都大同小異,兩個人的血緣關係愈近,彼此 DNA 的差異愈小。例如街上隨便找兩位台灣人,即使非親非故,台灣人彼此間的血緣差異,要比台灣人與非洲人更小。

一個人的基因組,源自父母各一半。例如第十一號染色體,各有一條來自父母。父母間的血緣關係愈近,小孩的一對染色體之間也愈相似;因此,要判斷一個人的父母是否為近親,不用知道兩人各自的遺傳訊息,只需要小孩的基因組。

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也就是說,假如有幸獲得一位三萬年前古人的基因組,只要這個古代基因組殘留的 DNA 訊息夠多,即使完全缺乏其餘的考古脈絡,我們也能判斷他父母的血緣親疏。

最近十年來,各路科學家獲得愈來愈多古代基因組。儘管數量有限,不過目前應該足以做出初步推論:近親繁殖不是智人的天性。

尼安德塔人的父親母親,親上加親?

討論智人以前,先來看看我們的近親尼安德塔人。兩群人的祖先超過 50 萬年前分家後,各自在非洲與歐洲發展,總人口應該都不多。

這兒要先澄清一個概念:「族群人口少」和「近親繁殖」是兩回事。即使全體族群只有兩千人,整群人的遺傳變異加起來很有限,只要每一次配對時刻意選擇,依然能完全避免近親繁殖。相對地,就算總共有 20 萬人,還是有機會大量近親生寶寶。

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重現尼安德塔人 DNA 是智人的重大成就,可惜目前為止累積的基因組樣本很少,只有 30 人左右,分散在不同時間點,廣大的地理範圍。

尼安德塔人的古代基因組,地點與數量。圖/參考資料3

如今了解最透徹的尼安德塔人,位於中亞的 Chagyrskaya 洞穴(現今的俄羅斯南部,知名的丹尼索瓦洞穴在附近),估計年代為 5 萬多年。這群人中有 8 位的遺傳訊息比較齊全,比對得知,所有人的父母都是近親!

尼安德塔人主要住在歐洲,中亞的人口極少。近親生寶寶如此普遍,或許是由於能選擇的對象有限。然而也有可能,這就是尼安德塔人一般的習慣。也許尼安德塔人不會刻意避免近親繁殖,不過程度如何並不清楚。

流動的人,流動的DNA

智人約一萬年前開始定居種田以前,生活方式和尼安德塔人一樣,也習慣分為一小群一小群人活動,不長期定居在一個地點。有意思的是,舊石器時代已知少少的智人基因組,都不存在近親繁殖。

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依賴採集、狩獵的生產方式下,每一群的人數都不多,近親配對好像很難避免。不過移動性高的人群,應該也常有機會互相交換人口,增加配對選項。從古代 DNA 看來,這是古早智人的普遍行為。

現有證據似乎告訴我們,遠比文明誕生更早以前,智人已經習慣刻意和血親以外的對象配對,或許可稱之為智人的「天性」,但是不清楚能追溯到多早。

智人如今僅有尼安德塔人一種比較對象,而尼安德塔人好像不排斥近親繁殖。有可能兩者的共同祖先已經會避免近親配對,尼安德塔人卻不再在意;也有可能這是智人較新的性擇模式,與尼安德塔人分家以後的某個時候才形成。

捷克的 Moravia 的 Dolní Věstonice 遺址,2.6 萬年前想像畫面。當時智人人口有限,卻會避免近親配對。圖/Dolní Věstonice in Central Europe

這也可以澄清一個疑惑。有個說法是,原始人只知道媽媽,不知道爸爸,因為小孩明確由媽媽生出,爸爸的功能卻不直接。根據古代 DNA 的證據判斷,此說很顯然錯誤。

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如果隨機配對,一群人中勢必會有一定比例的人,父母為血緣近親。由結果反推,倘若都沒有的話,表示這群人都會刻意避免近親配對。

假如多數人都不知道爸爸是誰,實在難以想像要怎麼如此徹底的避免近親繁殖。反過來則合理得多:每個人都知道自己的爸爸媽媽是誰,擇偶時才能避開。

定居的人,設法讓 DNA 流動

一萬多年前開始,世界許多地方陸續有人定居下來,改為依靠種田營生。從流動性高的採集狩獵小群體,變成長期住在一處的小農村,人類的生活方式改變很大,這會影響配對習慣嗎?

人人採集狩獵的時期,每一群的人數都不多,但是習慣跑來跑去,有不少機會交換人口。新石器時代定居下來以後,初期的人口還是不多,卻失去流動性,只能從住在附近的有限對象中擇偶。如此一來,近親配對的機率應該會提高?

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目前對此問題的探討不多。資訊比較多的案例,來自安那托利亞(現今的土耳其)一萬多年前,人口頂多數百的小農村遺址 Boncuklu、Pınarbaşı。這兒新石器時代初期的居民,多數在本地長大;可是遺傳上看來,都會避免近親繁殖。

新石器時代小型農村,概念圖。圖/Paint The Past

具體狀況不明,本地與否是透過「鍶」的穩定同位素判斷,涵蓋的地理範圍不算太小。幾十公里遠的隔壁村,只要鍶同位素仍屬同一範圍,仍然會辨識為本地人。

不過我想這些線索應該足以支持,安那托利亞的人們邁入定居時代後,依然保持舊日的擇偶習慣,在有限的選項中盡量避免血親。但是近親繁殖也出現了。肥沃月灣西側的 Ba’ja 遺址(現今的約旦),至少有 1 位居民的父母為近親。

要提醒各位讀者,不同地方邁入定居的年代與狀況都不一樣,有時候差異很大,不可一概而論。

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從城市到文明

隨著人口增長加上工作分化,漸漸有大型聚落誕生,有些或許可稱之為城市。人類發展可謂來到另一階段。

例如前述 Boncuklu、Pınarbaşı 遺址附近,就形成知名的加泰土丘(Çatalhöyük),數千年來都有數千人口居住。由鍶穩定同位素判斷,這兒多數人是土生土長,也有少量外來移民。

加泰土丘和我們習慣的「城市」有不少差異,卻昭示人類進入大量人口群聚的階段,各地一座又一座城市興起又衰落。長期保持數千人口的城市生活圈中,即使一輩子不出遠門,似乎也不難找到近親以外的異性配對。

大城市人口多,即使一輩子留在一個地方,也有不少機會找到血親以外的結婚對象。圖/IMDB

當然在現代以前,世界各地的大部分人類並不住在人擠人的城市,而是人口密度更低的郊區與鄉村。不過倘若有心避免近親配對,應該不難達成。

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目前為止重現於世的古代基因組,不論何時何地,大部分不是近親繁殖的產物。某文化的眾多樣本中,有時候能見到零星幾位,甚至是兄弟姊妹或親子間的極近親,但是都不普遍。

人口有限的海島,近親繁殖好像更容易發生。義大利南方的馬爾他島,在新石器時代確實如此;但是不列顛北部的奧克尼島,青銅時代僅管人口很少,依然能幾乎避免。

是人性的扭曲,還是財富的累積?

至今所知近親繁殖最常見的古代社會,是青銅時代的愛琴世界,也就是希臘及其外島,距今 3000 到 5000 多年前,愛琴海一帶的米諾斯等文化。薩拉米斯島(Salamis)等小島的比例較高,希臘大陸相對低,整體比例約 30% 之高。

取樣一定有偏差,真正的近親比例不好說,但是大概足以判斷青銅時代的愛琴世界,堂表兄弟姊妹等級的近親婚配習以為常,不只少量統治家族,而是全民普及的現象。

愛琴在青銅時代的橄欖種植。圖/Marriage rules in Minoan Crete revealed by ancient DNA analysis

有史以來智人都會避免近親繁殖,為什麼愛琴人改變婚配方式?目前沒有答案。考古學家提出一個可能,種植橄欖之類的經濟作物,最好不要分割土地,而近親配對有助於保留土地,讓產業留在大家族內傳承。這聽起來合理,可惜缺乏更直接的證據。

社會中有人累積土地等資產,是人類發展的趨勢之一,而不論王公貴族或小地主,時常都有集中資產的需求。目前缺乏古代基因組的其他文化,是否也會見到類似愛琴世界的現象?我猜頗有可能,應該是有趣的探索方向。

隨著不同時空的樣本累積,加上容易操作的父母親緣分析軟體,未來「父母是否為近親」也許能成為古代基因組的標準化分析步驟,讓我們更方便認識人類的性擇。

延伸閱讀

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寒波_96
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3 萬年前截肢手術,婆羅洲有史前黑傑克?
寒波_96
・2022/12/02 ・2362字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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即使沒有現代的醫療知識,古人也能進行截肢這類外科手術,不過手術很成功,但是病人死掉的狀況也不意外。一項考古研究宣稱發現已知最早的截肢手術,地點位於東南亞的婆羅洲雨林,年代距今 3.1 萬年。那麼久以前的原始人,真的有能力截肢嗎?

請注意,本文包含人類遺骸的圖像。

3.1 萬年前手術成功,而且病人活著?

之前知道最早的截肢手術年代是 7000 年前,法國新石器時代的 Buthiers-Boulancourt 遺址。

這項研究調查的地點是一處名喚 Liang Tebo 的石灰岩洞,位於婆羅洲東部。考古學家在這兒尋獲一位長眠者 TB1,估計於 3.1 萬年前去世。此時處於舊石器時代,一小群一小群人們不長期定居,沒有農業,以採集、狩獵維生。

考古學家由埋葬狀況判斷,排場儘管簡陋,應該為他人有意識的體面墓葬,骨頭保存相當完整。估計去世時 20 歲左右,憑藉骨盆無法判斷性別,他的身高不矮,可能是男生或高個子的女生。

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遺址位於圖中的紅框內。婆羅洲如今是東南亞外海的島嶼,冰河時期海平面較低時,卻直接連結東南亞大陸。圖/參考資料 1

經歷好幾萬年的歲月,遺骸少掉一些部位也很合理。然而,這位就是少掉左小腿中段以下的骨頭。考古學家仔細分析後,判斷他經歷過小腿的截肢(amputation)手術,之後至少又經過 6 到 9 年,直到去世。

考古學家根據什麼理由判斷他是截肢,而不是一般的斷腿呢?主因是他的小腿骨斷面非常平整,不像是事故摔斷,也沒有感染的跡象,表示腿骨離開身體後沒有造成嚴重的病變。

他左小腿保留的脛骨(tibia)和腓骨(fibula)尺寸比右邊小,明顯有生長落差。推論他在 10 歲多時由於未知原因,被身邊的人用某種利器將左邊小腿骨切斷,而且照護得宜,又生活至少 6 年,去世時受到妥善埋葬。

如果上述推論正確,這位 3.1 萬年前的東南亞人,就是世上截肢手術最早的成功紀錄。

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遺骸 TB1 的下半身。圖/參考資料 2

東南亞的史前黑傑克

執行手術的工具不明,肯定不是金屬,可能是黑曜石或某種石材,或是鋒利的貝殼或骨製器具,甚至是加工處理過的竹子,都可能用於切斷骨骼,或是在手術中使用。

截肢不是簡單的小手術,當時的婆羅洲人懂得截肢手術需要的消毒、麻醉、止痛嗎?

即使是身強體壯的(十幾歲)原始人,完全沒有藥物輔助下,要在截肢後全身而退,連明顯感染都沒有,想來不太可能。當地環境一定找得到可供藥用的植物,雖然缺乏直接證據,不過可以假設施術者懂得這些知識。

手塚治虫創作的角色「怪醫黑傑克」開刀出神入化,黑傑克也成為動手術的代名詞。婆羅洲的史前黑傑克是如何習得開刀技能呢?

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我自己的想法是,古早人處理動物時,可以獲得不少練習機會,對於骨、肉、血想必不會陌生。在決定截肢的時候,操刀者應該自認有成功的機會,有信心又技術熟練地下刀,否則不會有如此漂亮的手術結果。

截肢者想像圖。圖/參考資料 4

光憑極為零星的考古調查,無法估計當時的截肢狀況,不清楚這位是成功的特例,或是大批犧牲者中唯一的幸運兒。只能確定當時的婆羅洲人,不只已經有相關的醫療知識,還有團隊照顧的精神。

考古沒有發現,不等於真的沒有,也要考慮到遺骸保存的狀況。成功的截肢手術會在四肢留下痕跡,但是舊石器時代的遺骸,四肢骨頭保存往往不全,考古上難以辨識。我猜舊石器時代應該有更多截肢的成功案例,大部分卻無法被我們知曉。

之前研究得知東南亞的婆羅洲、蘇拉威西這塊區域,超過 4 萬年前便有壁畫等藝術創作。史前黑傑克與截肢者所屬的人群,應該和藝術家有關連。醫療、藝術,果然皆為高端的人類技能。

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延伸閱讀

參考資料

  1. Maloney, T. R., Dilkes-Hall, I. E., Vlok, M., Oktaviana, A. A., Setiawan, P., Priyatno, A. A. D., … & Aubert, M. (2022). Surgical amputation of a limb 31,000 years ago in Borneo. Nature, 609(7927), 547-551.
  2. Earliest known surgery was of a child in Borneo 31,000 years ago
  3. Prehistoric child’s amputation is oldest surgery of its kind
  4. World’s oldest amputation: Foot removed 31,000 years ago—without modern antibiotics or painkillers
  5. Buquet-Marcon, C., Philippe, C., & Anaick, S. (2007). The oldest amputation on a Neolithic human skeleton in France. Nature Precedings, 1-1.

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東亞與西方大不同:古代人「已知用陶器」未必是新石器時代的特徵
科技大觀園_96
・2021/09/09 ・4331字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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人類漫長的演化史上,更新世(Pleistocene)末期到全新世(Holocene)初期發生翻天覆地的變化。在此之前,人類仰賴狩獵、採集的方式生產,不在同一個地方長久居住。距今 11,700 年前的全新世開始以後,採行農耕、畜牧生產,定居一地的生活方式,在世界各地漸漸普及。東亞這塊地方的人們,從狩獵、採集到農耕的過渡,是高德(David J. Cohen)關注的問題。

高德是臺灣大學人類學系助理教授。他就讀哈佛大學博士班時,師從張光直,主要在中國的河南省進行殷商考古,成為獨當一面的考古學家。拿到博士學位後,他加入哈佛大學另一位大師 Ofer Bar-Yosef 的團隊,2005 年起投入目前的領域,探索華南稻作起源,發掘湖南省的玉蟾岩遺址。

高德參與 2005 年玉蟾岩遺址的發掘。由左至右為 Paul Goldberg、Mary Prendergast 與高德。圖/高德提供

東亞與西方有別:陶器先出現,卻尚未進入新石器時代

對於舊石器到新石器時代的過渡,過去考古研究的目光大部分放在西南亞與歐洲。簡單說,西南亞地區的人在舊石器時代以採集、狩獵維生;接著長期定居,開始農耕、畜牧以後,也踏入新石器時代;等到使用陶器,完全轉型為新石器時代之際,已經是初次定居的數千年後。他們接著又帶著全副家當移民歐洲,令歐洲邁入新石器時代。因此考古學界曾經將出現陶器,視為一地轉型為新石器時代的特徵。

然而近來可以肯定,東亞的狀況有所不同。舉例來說,江西省仙人洞遺址出土距今 2 萬年的陶器,是世界最早的紀錄。高德 2009 年參與的發掘和定年結果指出,那時仙人洞的居民仍然仰賴採集、狩獵,不長期定居一處,也沒有農業的跡象;表示當地開始使用陶器的時候,並沒有進入新石器時代。

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原本學者認為,仙人洞遺址既然出土陶器,又有早期的稻,應該算是初期的新石器時代;但是高德參與的研究證實,陶器出現的年代明顯比耕種稻米更早。類似狀況在東北亞、東亞多處遺址被屢次發現,可見東亞的演變過程和西方有別。

主題既然是「東亞」從更新世到全新世的過渡,高德的視角不侷限於少數遺址,而採取跨區域、長時間的比較,所以他的研究地點遍及各地,探討不同環境下的轉型與適應,像是華北山西省的柿子灘,華南的玉蟾岩、仙人洞、湖南省的衫龍崗(屬於彭頭山文化,新石器時代早期),以及東南亞外海巴拉望島的 Ille Cave 遺址。

高德參與主要研究的考古遺址地點。圖/何庭劭繪,背景地圖取自 Snazzy Maps

跨領域考古研究,全方位認識古代人類行為

儘管視野廣泛,高德對單一遺址的探索依然深入。如今考古學可謂跨領域的學科,盼望從各方面認識古代人類的生活。研究團隊由仙人洞遺址採集約 50 個不同地層的樣本定年,不但得知最早的陶器在 2 萬年前出現,還能判斷某些長達數千年的時段,其實沒有人類活動。

問題在於,年代是一回事,又怎麼知道某些時候有人活動?最直接的證據當然是人類遺骸,但是高德參與研究的舊石器時代遺址,由於年代久遠、保存條件欠佳等因素,幾乎沒有人骨出土。所幸若是找到人造物,如石器、陶器等等,也能間接證實人類曾經存在。

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不過仙人洞和玉蟾岩這般這般地層完整的遺址,就算缺乏人骨與人造物也不要緊(雖然它們的人造物數量也算不少)。凡住過必留下痕跡,當今人類活動明顯改變自然環境的原貌,古時候也是如此。

高德(右)與 Paul Goldberg(左)在仙人洞遺址合影,攝於 2009 年。圖/高德提供

人類居住過的地點會留下某些跡象,擅長微形態學(micromorphology)的考古學家,藉由分析遺址沉積物的組成,搭配其他資訊,有能力分析當時是否曾經有人居住、居民吃什麼食物、從事哪些活動等問題。如玉蟾岩遺址的某地層存在紅色黏土,黏土不會自然出現在洞穴內,所以應該是人類帶進來的,或許是生火留下的痕跡。

綜合跨領域的證據,才能回應高德關心問題的宗旨:不滿足於尋找、分類物質,更重要的是認識「人類行為」——了解某個時空之下的古人做什麼、怎麼做、為什麼那樣做。

東亞北方的細石葉,冰河時期先進科技

華北的柿子灘則是另一種光景。柿子灘靠近黃河,遺址群占地廣大,許多不同年代的大小遺址散佈各處,適於探討同一地點在不同年代的演變。

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更新世末期,距今 27,000 年前,全球邁入非常寒冷又乾燥的末次冰盛期(Last Glacial Maximum),許多地方變得不宜人居,一直延續到 2 萬年前結束。隨後氣候漸漸回暖,直到距今 12,900 年前又經歷千餘年的新仙女木期(Younger Dryas)。在這一段冰河時期過後,地質年代進入溫暖宜人的全新世,世界多處地方獨立轉型為新石器時代,如中東的肥沃月灣,東亞的黃河與長江流域。

位於山西省黃土高原,柿子灘 29 號遺址附近的景觀。圖/宋艷花攝

這一段過渡期間,西伯利亞、華北、東北亞、日本,延續到北美洲的廣大地理範圍,都流行一類叫作細石葉(microblade)的新科技。細石葉寬度一般不到 1 公分,如刮鬍刀般相當鋒利,常與骨器等其他材質的工具搭配使用,功能多變。

製作細石葉並不容易,事先需要周密計劃,製作時經過精緻加工,通常必需加熱才能完成。這也意謂師傅要懂得溝通,才能教會新手生產細石葉。小小的細石葉見證思考、規劃和語言溝通的能力,是東亞古人展現行為現代性(behavioral modernity)的證據。

柿子灘遺址的細石葉繪圖。圖/取自參考資料 6,高德提供

柿子灘出土距今 26,000 年的細石葉,是已知年代最早的紀錄之一。柿子灘有些細石葉的原料並非本地生產,可以追溯到黃河更上游處,表示當時的人已經懂得長距離交易。細石葉技術誕生的年代,應該處於末次冰盛期之初。當時北方天寒地凍而難以生存,促使人群南遷,和細石葉的發展與擴散息息相關。

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細石葉相關科技、處理植物的磨棒與磨盤(grinding stone),以及縫製衣服的骨針,都被視為冰河時期對寒冷的適應。另外,用貝殼等非本地材料製作的藝術品,反映的象徵行為,暗示當時衍生出新的社會組織,各地人群必需加強聯絡感情,才能在嚴寒中生存下去。

柿子灘地區最晚的遺址,至少延續到 8,500 年前,已經是新仙女木期結束後的數千年。當時黃河周圍,已經有些人在河流平原上邁入新石器時代,展開初步的農耕;但是黃土高原上柿子灘的居民,依然維持舊石器時代延續下來,採集、狩獵的生產方式。

柿子灘人最後與遷移到附近的農夫集團有了接觸,可惜後來的事不得而知。他們是與農夫新移民融合,或是被取代了?這些是考古學家研究過渡期希望回答的問題。

東亞南方用竹子取代石器?有待證實的竹子假說

東亞南方、東南亞一帶(包括臺灣的長濱文化),一直到新仙女木期結束後,距今 9,000 年前左右,仍然持續使用以鵝卵石等材料製作的砍砸器(chopper)。相較於東亞北方的細石葉,砍砸器比較簡陋,意謂南部人技術比較落後嗎?未必如此。古老傳承的技術,也可能用於全新的目的。

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玉蟾岩遺址出土的砍砸器。圖/高德提供

華南地區氣候比較溫暖,到處都是竹林。有考古學家提出「竹子假說」(bamboo hypothesis),大意是只要有粗陋的石器,就能把竹子加工為各式各樣的工具,而且鋒利度不輸石器。但是竹子難以保存,所以後世只剩下簡陋的石器。

高德參與的研究團隊實際測試,發現只靠砍砸器和石片確實足以加工竹子;但是技術上可行,不等於古人實際這樣做過。要證明竹子假說,仍需更多證據。

研究團隊測試是否能用砍砸器和石片加工竹子。圖/高德提供

有趣的是,華北儘管擁有進步的石器,陶器出現的年代卻可能是東亞最晚。華南如前所述,早在 2 萬年前率先出現陶器;接著距今 15,000 年前之際,東北亞和日本的繩文文化也都已經擁有陶器;華北與中國的東北地區,則要等到距今 11,000 到 13,000 年前才出現陶器。

這些議題反映出,東亞南方、北方各地的居民,採取不同的適應策略。

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向更南方、更近期探索

華南、東南亞、臺灣在舊石器時代流行的石器,皆以砍砸器系列為主,而且海外島嶼也不例外。東亞大陸之外,高德近年也將研究範圍向南延伸,關注菲律賓的巴拉望島。

冰河時期海平面較低的時候,臺灣與東亞大陸相連,巴拉望或許也是如此。不過距今 11,000 年前,人類開始使用巴拉望北部的 Ille Cave 遺址時,當地已經長期屬於海島。除了比較大陸與島嶼的雷同和相異外,高德特別好奇此處洞穴的使用方式,初步看來主要是儀式性的用途,和中國遺址風格不同。

巴拉望北部的 Ille Cave 遺址,攝於 2019 年。圖/高德提供

除了更新世到全新世過渡期的主軸,高德有時也受邀參加別人的計劃。這方面最出名的研究,莫過於在青海省的喇家遺址,發現距今約 4,000 年前,黃河上游一場大洪水的證據。這場近一萬年內規模最大的洪水,曾經刺激東亞首度形成國家,催生出「夏」嗎?「大禹治水」傳說中,蘊含多少歷史上的真實? 

從計畫、執行,到做出結果,人類的行為複雜多變,不只受到客觀的環境背景影響,也取決於主觀的選擇。多重因素綜合之下,令不同時空的人們衍生出多元的文化。冀望以地層中有限的線索,重現古代人的一舉一動,是考古學家的艱困挑戰,也是高德的追求。

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高德(David J. Cohen)。圖/劉馨香攝

參考資料

  1. Boaretto, E., Wu, X., Yuan, J., Bar-Yosef, O., Chu, V., Pan, Y., … & Gu, H. (2009). Radiocarbon dating of charcoal and bone collagen associated with early pottery at Yuchanyan Cave, Hunan Province, China. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(24), 9595-9600.
  2. Wu, X., Zhang, C., Goldberg, P., Cohen, D., Pan, Y., Arpin, T., & Bar-Yosef, O. (2012). Early pottery at 20,000 years ago in Xianrendong Cave, China. Science, 336(6089), 1696-1700.
  3. Patania, I., Goldberg, P., Cohen, D. J., Wu, X., Zhang, C., & Bar-Yosef, O. (2019). Micromorphological analysis of the deposits at the early pottery Xianrendong cave site, China: formation processes and site use in the Late Pleistocene. Archaeological and Anthropological Sciences, 11(8), 4229-4249.
  4. Cohen, David J. (2011) The beginnings of agriculture in China: a multi-regional view.” Current Anthropology 52 (S4): S273-S293.
  5. Song, Y., Cohen, D. J., Shi, J., Wu, X., Kvavadze, E., Goldberg, P., … & Bar-Yosef, O. (2017). Environmental reconstruction and dating of Shizitan 29, Shanxi Province: An early microblade site in north China. Journal of Archaeological Science, 79, 19-35.
  6. Song, Y., Grimaldi, S., Santaniello, F., Cohen, D. J., Shi, J., & Bar-Yosef, O. (2019). Re-thinking the evolution of microblade technology in East Asia: Techno-functional understanding of the lithic assemblage from Shizitan 29 (Shanxi, China). PLoS One, 14(2), e0212643.
  7. Bar-Yosef, O., Eren, M. I., Yuan, J., Cohen, D. J., & Li, Y. (2012). Were bamboo tools made in prehistoric Southeast Asia? An experimental view from South China. Quaternary International, 269, 9-21.
  8. Wu, Q., Zhao, Z., Liu, L., Granger, D. E., Wang, H., Cohen, D. J., … & Zhang, J. (2016). Outburst flood at 1920 BCE supports historicity of China’s Great Flood and the Xia dynasty. Science, 353(6299), 579-582.
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