用運動員還原古人生活

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，科學家陸續發現了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：職業運動員和普通人的擲矛效果截然不同。職業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“易近戰不易遠戰”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。基于這個觀點，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。由專業標槍運動員投擲的舍寧根矛復制品展現出了驚人的殺傷力。

邀請運動員參與有關人類進化的實驗，并非米爾科斯首創。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和早期人類的運動表現更接近。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。

專業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運動員的骨骼。因為專業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。有了這些數據，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，所以現代男子射箭運動員（左）和生活在印度洋赤道地區的原始部落成員（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，科學家發現，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。這個發現也符合歷史事實：安達曼人會通過乘坐獨木舟或游泳采集食物。科學家還發現，生活在距今12萬～4萬年前的智人（現代人類）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。這為研究極限狀態下人體的運作提供了寶貴的參考數據。

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名專業長跑運動員被分成若干組，分別在全世界多個地區完成了比賽。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。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，科學家發現，完成比賽后的運動員體內的免疫標志物數量普遍增加，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。