徐培通

今人難擲古矛

舍寧根矛能不能投擲？這可能是近年來在古人類工具領域爭議最大的話題之一。

20世紀90年代，德國舍寧根煤礦出土了一個尼安德特人（已滅絕的人屬動物）的居住地遺跡，其年代距今30多萬年。在這里，科學家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了8支長約2.1米、兩頭被削尖的木矛。舍寧根煤礦中的泥濘沉積物隔絕了氧氣，阻止了木矛腐爛，因此這些木矛才得以重見天日，后來被命名為“舍寧根矛”。由于一同出土的還有馬、鹿和野牛的骨骼遺骸，因此可判斷木矛很可能是當時尼安德特人的捕獵工具。

2018年，英國古人類學家米爾科斯找到一位古代制品復原專家，請他以較為致密的云杉木為材料做出了兩支舍寧根矛復制品，其重量分別為0.67千克和0.8千克。米爾科斯希望做關于舍寧根矛復制品的投擲實驗，但由誰來投擲呢？

米爾科斯猜測，如果把舍寧根矛交到一個普通男性手中，那么他沒有足夠的力量去擲它。而如果把它交給一名壯漢（非運動員），要他去野外通過擲矛捕獵動物，他也很可能會因為缺乏嫻熟的擲矛技術而無功而返。

專業(yè)選手果然不同凡響

2019年1月的一天早晨，米爾科斯請來6名職業(yè)標槍運動員，讓他們輪流投擲這兩支舍寧根矛復制品。結果真的印證了米爾科斯的猜測：職業(yè)運動員和普通人的擲矛效果截然不同。職業(yè)運動員不但比普通人有更強的上肢力量，而且還會在投出矛的瞬間，以極其細微的手部動作讓矛以前進方向為軸心高速回旋。在半空中，回旋能夠幫助矛維持運動方向并抑制擾動。結果，運動員的投擲距離幾乎都在25米以上，而且矛的最高移動時速都超過65千米，可謂殺傷力十足。

可以說，米爾科斯的實驗有力駁斥了長久以來關于舍寧根矛“易近戰(zhàn)不易遠戰(zhàn)”的觀點。在此之前，許多科學家通過真人實驗得出結論：舍寧根矛的投擲距離不到10米。他們由此推測：尼安德特人并不擲矛，而是在短距離內雙手持矛刺殺獵物?；谶@個觀點，他們進一步推測：由于近距離刺殺獵物風險大，回報低，因此這種獵殺方式可能加速了尼安德特人的滅絕。但這些科學家的實驗在設計時都存在重大缺陷：實驗參與者沒有任何擲矛經驗。在其中一次實驗中，科學家甚至親自上場擲矛。這種實驗的結果顯然不具說服力。

舍寧根煤礦遺址出土的木矛。由專業(yè)標槍運動員投擲的舍寧根矛復制品展現(xiàn)出了驚人的殺傷力。

邀請運動員參與有關人類進化的實驗，并非米爾科斯首創(chuàng)。近年來，有科學家以長跑運動員為對象研究古代采集者的活動模式，還有科學家以現(xiàn)代皮劃艇運動員為對象研究早期種植者的生活。因為早期人類的平均運動強度遠超今天普通人的運動強度，所以適應了高強度訓練的運動員的運動表現(xiàn)和早期人類的運動表現(xiàn)更接近。更重要的是，每個領域頂尖的運動員都會為了更好的成績而不斷挑戰(zhàn)身體極限，而早期人類為了生存同樣不遺余力。換句話說，兩者都豁得出去，因此運動員更能還原古人類的運動表現(xiàn)。

專業(yè)標槍選手在試投舍寧根矛復制品。

頂級運動員的骨骼還比不上古代農民？

2020年，一位科學家將米爾科斯等人采用的這種研究方法命名為“人類運動古生物學”，該方法大大拓寬了科學家在古人類生活習性領域的實驗思路。

高強度的重復活動會改變骨骼的厚度、形狀和密度等特性。如果一個人經常用相同的姿勢（比如長跑和劃船）壓迫同一塊骨骼，那么這塊骨骼的強度就會在反復壓迫中變得越來越高，從而更好應對壓力。不僅如此。不同類型的運動造成的骨骼變化特征也不完全相同，每種運動都有各自獨特的模式。如果想知道不同的運動分別會給骨骼造成哪些改變，最好的方法就是測量專業(yè)運動員的骨骼。因為專業(yè)運動員長期進行單一類型的運動，所以他們的骨骼變化特征比普通人更具代表性。

從2010年起至今，一些科學家開始著手分析長跑、游泳、曲棍球和板球運動員的骨骼變化特征，并歸納出每種運動給骨骼造成的獨特改變。有了這些數(shù)據(jù)，科學家在研究古人類的骨骼時，就能知道古人類平均每天需要跑多遠的路程，投擲多重的矛，搬運多重的獵物。

因為都要頻繁使用弓箭，所以現(xiàn)代男子射箭運動員（左）和生活在印度洋赤道地區(qū)的原始部落成員（右）有類似的骨骼變化特征。

狩獵者（左）的骨骼比種植者（右）的骨骼更結實。

通過比較，科學家發(fā)現(xiàn)，今天的游泳運動員和19世紀末期生活在安達曼島上的居民有類似的骨骼變化特征。這個發(fā)現(xiàn)也符合歷史事實：安達曼人會通過乘坐獨木舟或游泳采集食物?？茖W家還發(fā)現(xiàn)，生活在距今12萬～4萬年前的智人（現(xiàn)代人類）和尼安德特人擁有比今天人類更粗壯的脛骨（兩根小腿骨中更粗的一根），其粗壯程度甚至超過今天那些從青少年時期起每周平均要完成150千米訓練量的長跑運動員的脛骨。由此可見.為了求生，早期人類每天都不得不長距離奔波。

另一項研究讓我們能體會到古代女性農民所不得不承受的繁重勞動。2017年，科學家比對了30個古代女性農民（生活年代距今7000～2000年）和大量現(xiàn)代女性（包括足球、長跑和皮劃艇運動員，也包括非運動員）的骨骼。結果表明，古代女性農民的下肢骨骼變化特征和今天的非運動員女性接近，但上肢骨骼的粗壯程度卻遠超今天頂級的女性皮劃艇運動員。這個結論表明，古代女性農民不會頻繁地長途跋涉（因此她們的活動區(qū)域靠近居住地），但也表明她們上肢長期從事繁重的體力勞動。作為對比的女皮劃艇運動員每周要進行21小時的高強度訓練，而古代女性農民要完成種植并收獲糧食作物、舂碾谷物和制作陶器等勞動，其整體勞動強度很可能更高。

逼近極限

通過研究現(xiàn)代運動員的骨骼變化特征，科學家還想知道，古人類是如何克服艱難環(huán)境并生存下來的。有一種關于人類生存機制的假說——在遇到資源缺乏的情況時，人體會釋放一些激素，從而告知身體將能量用于更重要的功能，例如維持免疫和保全重要器官，同時抑制生長發(fā)育等非必要生理活動。然而，這種機制究竟怎樣起作用卻一直不明。出于倫理道德考慮，科學家不能用真人進行驗證。

不過，在馬拉松、劃船和長距離騎自行車等運動項目中，運動員每天要移動幾十甚至數(shù)百千米，因此經常將自己的身體逼到極限。這為研究極限狀態(tài)下人體的運作提供了寶貴的參考數(shù)據(jù)。

在2018年的一項研究中，科學家請長跑運動員在22～36小時內完成總長度165千米的超長距離長跑。為此，66名專業(yè)長跑運動員被分成若干組，分別在全世界多個地區(qū)完成了比賽。為了研究人體在極端條件下的反應，科學家故意將比賽場地選在極熱和極冷的地區(qū)。在玻利維亞熱帶雨林舉行的比賽中，當天最高氣溫接近38℃;而在芬蘭舉辦的另一場比賽中，運動員要在零下幾十攝氏度的刺骨寒風中進行比賽。

通過分析運動員的唾液樣本和血液樣本，科學家發(fā)現(xiàn)，完成比賽后的運動員體內的免疫標志物數(shù)量普遍增加，這表明他們的免疫活動加強了。不僅如此，運動員賽后的睪酮水平有所下降。他們說自己賽后在看到美女或帥哥的照片時沒有賽前那么興奮。看來，人體果然會在極端環(huán)境下舍棄一些身體活動，并且只維持對生存最重要的生理活動。