古生物學的實地考察偶爾會發現一塊如此非凡的化石，它徹底改變了我們對生命之樹整個分支的起源和演化的理解。唐納德·C·約翰遜 和約翰內斯·海爾·塞拉西 Donald C. Johanson & Yohannes Haile-Selassie發表在最新一期權威期刊《科學美國人》(Scientific American)的<著名的露西化石如何徹底改變人類起源的研究>( How the Famous Lucy Fossil Revolutionized the Study of Human Origins)指出，發現半個世紀後，這標誌性化石仍然是我們理解人類起源的核心。(Half a century after its discovery, this iconic fossil remains central to our understanding of human origins)
約翰遜發現了一個非凡的人類祖先的部分骨骼
五十年前，我們中的一個人（約翰遜）在前往埃塞俄比亞阿法爾地區的探險中得到了這樣的發現。 1974 年 11 月 24 日，約翰遜與他的研究生湯姆·格雷 (Tom Gray) 一起外出尋找人類祖先的化石，眼睛盯著地面，這時他發現了一塊具有類似人類解剖結構的肘部。向上看去，他看到了更多的骨頭碎片在正午的陽光下閃閃發光。在接下來的幾週、幾個月和幾年裡，當探險隊致力於恢復和分析從山坡上侵蝕出來的所有古代骨頭時，很明顯約翰遜發現了一個非凡的人類祖先的部分骨骼，他生活大約320 萬年前幾年前。她被分配到一個新物種——南方古猿阿法種，並被賦予參考編號 AL288-1，代表“阿法爾地點 288”，也就是她的發現地，第一個古人類化石。但對大多數人來說，她只知道她的暱稱「露西」。隨著露西的發現，科學家被迫重新思考人類故事的關鍵細節，從人類起源的時間和地點，到人類大家庭中各種已滅絕的成員之間以及與我們之間的關係。她兼具類人猿和類人的特徵，這顯示她的物種在族譜中佔有重要地位：是所有後來人類物種的祖先，包括我們屬的成員，人屬。
將如此關鍵的論點放在單一化石個體身上可能是不穩定的。但自露西揭幕以來的半個世紀裡，出現了更多的黃金樣本。已發現阿法種。它們共同為這個古老物種提供了極其詳細的記錄，揭示了它在哪裡漫遊、如何生活、其成員之間有何不同以及它在滅絕之前持續了多長時間。
崎嶇的沙漠景觀，兩個人走在沙山頂上
1972 年，研究人員前往衣索比亞東北部的阿法爾地區尋找距今超過 300 萬年前的古人類化石。一個名為哈達爾的地點看起來特別有前途，其崎嶇的景觀充滿了哺乳動物化石，隨著時間的推移，這些化石從山坡上被侵蝕掉。大衛·L·布里爾
我們也對露西的前輩以及她的同時代人有了很多了解。自從發現露西以來，人類起源研究領域最令人興奮的進展之一是，我們發現，對於我們大多數史前時期來說，地球上有多種人類物種或古人類。我們中的一位（海爾-塞拉西）發現了與露西同類在時間和空間上重疊的古人類。這些人類大家庭的成員本身就令人著迷。它們也為理解物種的演化提供了重要的背景，而這些物種很可能孕育了我們所有人。
250 萬年前，屬於來自南非的南方古猿非洲物種
時間要理解為什麼露西對古人類學產生如此巨大的影響，我們必須看看她發現時的科學狀況。早在 1970 年代初，有史以來最古老的人類化石被認為距今約 250 萬年，屬於來自南非的南方古猿非洲物種。較年輕的化石分為兩類之一：所謂的強壯南方古猿，擁有巨大的臼齒和強大的下巴，以及結構更精緻或「纖細」的形式，其中包括人屬。雖然奧.非洲人被歸類為優雅的，但它與後來的這些群體都沒有特別相似。然而，它是我們所擁有的唯一有充分記錄、年齡足以成為他們祖先的古人類。東非有一些較古老的化石材料碎片，但沒有足夠的材料保存下來，無法很好地了解它們來自的生物種類。因此科學家們用金子繪製了他們的演化樹。非洲人是人屬和強壯體型最重要的祖先。但他們真正需要什麼來檢驗關於金的假設。非洲人是更完整的化石，已有超過三百萬年的歷史。
1972 年春天，約翰遜與法國地質學家莫里斯·泰伊布 (Maurice Taieb) 一起前往衣索比亞，尋找 300 萬年前的古人類化石。泰伊布熱衷於帶他前往衣索比亞東北部的阿法爾地區，在那裡他曾見過豬和大象的化石，這些化石看起來來自約翰遜所瞄準的時期。也許古人類化石也在那裡，等待被發現。研究團隊調查了該地區的一系列化石產地，最終鎖定了一個名為哈達爾的地點。哈達爾充滿了囓齒動物、大象、犀牛、河馬、猴子、馬、羚羊和食肉動物的化石，數百萬年前，哈達爾一定是一個富饒的環境，養育瞭如此多的動物。這似乎是尋找古人類祖先的一個有希望的地區。約翰遜知道，如果在那裡發現古人類化石，它們可能會顛覆我們對人類起源的理解。
崎嶇的沙漠景觀，一個人走下沙山
1974 年 11 月 24 日，唐納德·C·約翰遜 (Donald C. Johanson) 在其中一處山坡上發現了近 320 萬年前的露西骨架。一根木樁標記了化石的發現地點。大衛·L·布里爾
第二年，當探險隊返回哈達爾時，約翰遜有了一個誘人的發現：一個膝關節估計有 340 萬年的歷史。膝蓋的解剖細節表明它來自像我們一樣直立行走的古人類，證實了化石獵人關於哈達爾擁有古人類的預感。約翰遜懷疑這個膝蓋屬於南方古猿個體，但由於沒有更多的解剖信息，他無法確定它是否來自Au。非洲人或一個新物種。研究團隊最需要的是找到頭骨和牙齒的遺骸，這些身體部位包含最多的診斷特徵，可用來區分化石哺乳動物的物種。研究人員只能希望下一個野外季節能找到頭骨和牙齒標本。
他們的夢想在1974 年那個重要的日子驚人地實現了。 40%單一個體的骨骼。她的遺骸預示著對人類過去的無數見解。
露西以披頭四的歌曲《鑽石天空中的露西》命名
露西以披頭四的歌曲《鑽石天空中的露西》命名，這首歌在團隊慶祝時在營地的錄音機上播放，露西立即引起轟動。以前從未發現過像她這樣的人。她身材嬌小，12 英寸長的大腿骨表明她身高只有 3 英尺半，體重 60 至 65 磅。與許多其他動物一樣，早期人類表現出一種稱為性別二態性的狀況，其中雄性比雌性大得多，此外還有其他形態差異。露西太小了，不可能是男性。她長出的智齒和四肢骨缺乏未融合的生長板證實她已經是成年人了。
探險隊沿著阿瓦什河沿岸紮營，開始對該地區含有化石的沉積物進行有針對性的搜索。大衛·L·布里爾
其他特徵也證明了她的舉止。在仔細檢查她的膝蓋、臀部和腳踝，並進行廣泛的生物力學研究後，約翰遜和他的同事得出結論，她直立行走——查爾斯·達爾文認為這是人類的標誌——步態與我們非常相似。其他學者對這些骨頭有不同的解釋，他們認為她走路時膝蓋和臀部彎曲，就像黑猩猩偶爾用兩條腿行走時所做的那樣。 1978 年，研究人員在坦尚尼亞萊托利遺址 370 萬年前的火山灰中發現了令人驚嘆的古人類腳印痕跡，這一爭論最終得到解決。有些腳印非常詳細，以至於現代人類留在海灘上的足跡的所有特徵都清晰可見。他們表明，萊托利田徑運動員的行走方式與我們相似，而不是與黑猩猩相似。由於在萊托利發現了與哈達爾相似的古人類牙齒和下顎，因此理所當然的是露西的同類留下了足跡。
瓦露西的骨骼的是一個資訊寶庫
露西的下巴後縮、口鼻突出、前額低且傾斜以及大腦尺寸非常小等特徵使露西屬於南方古猿屬。但她的解剖結構的某些方面暗示她可能比該群體中的其他已知物種更為原始。她的第一顆下前臼齒呈橢圓形，有一個尖牙，就像猿猴的尖牙一樣。同樣，她的下肢相對較短，這可能是她過著樹棲生活的祖先留下的進化特徵。雖然只找到了她腦殼的一部分，但這些碎片表明她的腦體積為 388 立方公分。與平均 1,400 立方公分的現代人類大腦相比，這非常小，並且與現代黑猩猩的平均大腦相當。露西證實了先前的懷疑，即直立行走是在大腦較大之前進化出來的。
瓦露西的骨骼的許多部分都被保存下來，她是一個資訊寶庫。但她仍然只是一個人。為了更深入地了解她的物種，我們需要更多的標本。為此，在哈達爾和該地區其他地點持續進行的實地工作已經獲得了大量額外的黃金。阿法種化石共同提供了這位祖先的詳細肖像。
1975 年，就在露西在阿法爾288 號地點被發現一年後，哈達爾團隊在附近的阿法爾333 號地點發現了200 多個從單層岩石中侵蝕出來的古人類化石標本。這些化石的歷史可以追溯到320 萬年前。該群體被稱為「第一家庭」。
黑色背景下的骷髏遺骸
50 年前露西被發現時，她是迄今為止發現的人類家族中最古老、最完整的早期成員，有 47 塊骨頭，佔骨架的 40%。她的臀部、膝蓋和腳踝的特徵表明她像我們一樣用兩條腿直立行走。然而在其他方面，她卻很原始，大腦的大小還不到我們的三分之一。
將擴大的哈達爾收藏與露西的坦尚尼亞同行相結合，使團隊能夠重建在哈達爾發現的古人類物種的頭骨，並評估化石的分類地位和在人類家譜上的位置。 1978 年，在對當時已知的所有南方古猿物種進行徹底的比較研究後，約翰森和他的同事得出結論，雖然這些遺骸中明顯的一些牙齒和顱骨特徵在南方古猿的其他成員中也有發現，但在哈達爾人中看到的整個形態包萊托利化石是獨一無二的，構成了科學上的一個新物種：南方古猿阿法種。此外，他們提出，Au。阿法種在族譜上佔據了顯著的位置，取代了Au。非洲人是後來的人類最後的共同祖先，包括智人和強壯的南方古猿。
一個男人坐下來，眼前的桌子上擺著一排小化石
並不是古人類學界的每個人都接受這個新物種的命名。批評者認為，200 萬至 300 萬年前的古人類記錄太稀疏，無法支持 Au 的說法。阿法種是後來古人類的祖先。發現更多這段時期的化石對於檢驗這個假設至關重要。
1975 年，約翰遜與研究生湯姆·格雷 (Tom Gray) 發現了一群古人類（被稱為第一家庭）的化石，這些古人類在哈達爾的另一個地點一起死亡，與露西屬於同一物種。
此後又出現了更多證據。它因其略帶錳色的顏色而被稱為“黑骷髏”，它擁有強大的咀嚼系統，包括大型的破碎和磨牙，類似於生活在180 萬年前的強壯南方古猿（有時被稱為「胡桃鉗人」）的牙齒。黑骷髏也有一些共同的特徵。阿法種，包括極為突出的下臉。當這三個物種一起考慮時，Au。阿法種是P. aethiopicus的一個令人信服的祖先，而後者又是P. boisei的祖先。
進一步支持了 Au 的假設。 1990年，阿法種在東非演化出了後來的南方古猿，當時在衣索比亞中阿瓦什河谷發現了一個與黑頭骨同齡的頭蓋骨。發現小組認為這是一個新物種，即南方古猿加里（Australopithecus garhi），並聲稱它出現在正確的時間和地點，是人屬的祖先。就像強壯的南方古猿一樣，這個標本也有令人印象深刻的咀嚼系統，有大下巴和頭頂的冠，可以固定強大的咀嚼肌肉。它還具有與Au類似的面部結構。阿法種。其他科學家推測Au。加爾希是奧的後裔。阿法種並與強壯的南方古猿同時進化出了令人生畏的咀嚼解剖結構，但它本身並沒有產生後來的古人類物種。
黑色背景下化石的顱骨和牙齒遺骸
這項發現的顱骨和牙齒遺骸使研究人員能夠重建該物種——南方古猿阿法種的頭骨。
其他化石發現支持了金與金之間的聯繫。阿法種和人屬。長期以來，人屬中已知最古老的化石只能追溯到大約 200 萬年前，與最年輕的Au 之間留下了超過 100 萬年的令人擔憂的差距。阿法種和最古老的人屬。 1994 年，哈達爾的研究人員發現了一塊 233 萬年前的上顎（構成口腔頂部的骨頭），它與能人（我們屬中已知最早的成員）具有共同的形態特徵，從而縮小了這一範圍。 2013 年，一個團隊在哈達爾東北部一個名為 Ledi-Geraru 的地點工作，發現了 280 萬年前下顎骨的左半部分，其中含有原始金的組合。阿法種的特徵和早期人屬的特徵。雷迪-格拉魯下顎為 Au 之間提供了另一個踏腳石。阿法種和智人之間的聯繫，也加強了它們之間的形態聯繫，有助於驗證 Au 的假設。阿法種是我們屬的祖先的最佳候選者。
人類化石通常很罕見，這意味著當新標本出現時，我們對過去的理解可能會發生巨大變化。當奧.阿法種於1978年被命名為新物種，是有記錄以來最早的人類祖先，年齡範圍距今380萬至300萬年。 1990 年代中期發現的化石將早期古人類的記錄追溯到更遠的時期。 1994 年，研究人員在衣索比亞阿法爾裂谷的中阿瓦什地區工作，發現了 440 萬年前的古人類化石。他們將這些遺骸歸入一個新物種—Ardipithecus ramidus。隔年，根據在肯亞圖爾卡納盆地的卡納波伊和阿利亞灣發現的化石，另一個新物種被命名為：南方古猿阿納門西斯（Australopithecus anamensis），它生活在430 萬至380 萬年前。這兩個物種的命名為Au。阿法種失去了最古老人類的稱號，但它獲得了自己的起源故事：Au。 anamensis被認為是Au的直接祖先。阿法種。最近，乍得、肯亞和衣索比亞的發現將人類的起源延後了七百萬年。
肯亞和坦尚尼亞發現了兩種古人類物種的化石
其他化石發現表明金。阿法種並不是其長期統治期間唯一的古人類物種，這引發了一個問題：Au.阿法種或其他古人類之一是人屬和傍人屬的祖先。這些發現非但沒有削弱露西物種的重要性，反而豐富了它的故事：我們現在有了更多的拼圖，可以從中重建導致我們的譜系的進化以及沿途塑造它的因素。這項工作所呈現的景像比古人類學家傳統上想像的要複雜得多，也更令人著迷。
時間軸顯示了南方古猿阿法種（包括其最著名的標本露西）如何融入古人類家譜。
1960 年之前，人類起源研究人員認為，在過去的任何特定時間裡，只有單一的古人類物種存在。這個概念源自於這樣一種觀點：競爭禁止具有相似適應能力的相關物種共存，這項原則被稱為競爭排斥。古人類的化石記錄似乎支持了這一觀點，直到在肯亞和坦尚尼亞的同一地質層中發現了兩種不同古人類物種的化石。儘管如此，沒有證據表明另一個物種與Au 一起生活。阿法種，因此，它被認為是所有後來的古人類的祖先。
肯亞西北部的洛梅奎(Lomekwi) 發現了一個350 萬年前的頭蓋骨
然而最終，挑戰者從東部和中部非洲的不同地點出現。 1995年，由古生物學家米歇爾·布魯內特（Michel Brunet）領導的研究小組在乍得北部一個名為科羅托羅（Koro-Toro）的地點發現了一個350萬年前的部分古人類下顎，並將其歸屬於一個新物種：南方古猿巴雷爾加扎利（Australopithecus bahrelghazali）。這塊化石具有重要意義，不僅因為它是在東非裂谷系之外發現的，幾乎所有早期古人類都在那裡被發現，還因為它與黃金在時間上重疊。阿法種。並非所有人都認為下巴的獨特性足以代表一個新物種。儘管如此，這是 Au 的第一個暗示。大約 350 萬年前，阿法種可能不是唯一的古人類物種。
第二個線索出現在 2001 年，當時古生物學家Meave Leakey和她的團隊宣布，他們在肯亞西北部的洛梅奎(Lomekwi) 發現了一個350 萬年前的頭蓋骨，並將其歸屬於一個名為Kenyanthropus platyops 的新屬和新種。批評者也質疑這個物種的真實性，認為被嚴重粉碎的頭骨過於扭曲，無法辨別其真實形狀。無論如何，這是Au 的另一個跡象。阿法種可能並不孤單——即使在東非也是如此。
一個男人坐在一排置物櫃前，手裡拿著一塊小化石
過去二十年來，約翰尼斯·海爾·塞拉西 (Yohannes Haile-Selassie) 一直在哈達爾 (Hadar) 以北約 40 公里處的沃蘭索·米勒 (Woranso-Mille) 化石遺址工作。在那裡，他發現了屬於金的同時代人的化石。阿法種，包括屬於南方古猿 deyiremeda物種的頜骨，以及屬於一種尚未識別的物種的足骨，該物種具有像猿一樣的不同的大腳趾。克里夫蘭自然史博物館
最近，海爾-塞拉西發現了迄今為止最有力的證據表明Au。阿法種有同伴。二十年前，他開始在阿法爾裂谷尋找新的古生物遺址，其中含有三百萬至四百萬年前的古人類化石。他的努力導致在哈達爾以北 40 公里處發現了一個名為沃蘭索米勒 (Woranso-Mille) 的壯觀新遺址。這裡的化石年代跨度為 380 萬年前至 300 萬年前，已成為整個非洲最重要的上新世古人類遺址之一。
露西的物種與一種根本不同的古人類共享這片土地
也許沃蘭索米勒最引人注目的方面是在那裡發現的古人類的多樣性。該遺址已發現了這兩種金的遺骸。 anamensis（包括一個幾乎完整的頭骨，讓我們第一次看到了這位祖先的臉）及其後代Au。阿法種。它也產生了其他古人類。 2012 年，海爾-塞拉西和他的同事宣布他們發現了一種神秘的古人類足部，其大腳趾更像猿類。距今 340 萬年，與金同時代。但它顯然不是來自那個物種，它的大腳趾與其他手指對齊，就像我們的一樣。由於沒有任何相關的頭骨或牙齒遺骸來引導它們，研究人員不想將腳分配給一個物種。但毫無疑問，這顯示露西的物種與一種根本不同的古人類共享這片土地。
進一步的證據表明Au。阿法種與其他古人類的重疊出現在 2015 年，當時 Haile-Selassie 和他的同事宣布，他們發現了科學上的新物種——南方古猿 deyiremeda 的上顎和下顎化石。該物種的歷史可追溯到 330 萬至 350 萬年前，與金和金同時存在。阿法種和從同一地點發現的神秘腳的主人。腳是否屬於Au。鑑於發現地點距離較近， deyiremeda仍有待觀察。
Woranso-Mille 的發現表明Au。阿法種不僅與其他古人類物種共享同一塊大陸甚至同一側，而且幾乎與它們毗鄰生活。他們可能透過利用同一地區的不同生態位來做到這一點。具有分叉大腳趾的物種可能比Au 更有效地爬樹。例如，阿法種，因此可能專注於樹木資源，而金。阿法種更喜歡陸地生物。
比較這些化石發現地點的古環境可能會提供進一步的線索。哈達爾和沃蘭索-米勒的相似之處在於都曾接待過奧。阿法種和其他非古人類哺乳動物同時發生。但只有沃蘭索米勒擁有不只一種古人類。為什麼沃蘭索米勒存在多種同時代的人類物種，而附近的哈達爾卻沒有？我們正在測試的一個假設是，沃蘭索-米勒擁有更多樣化的棲息地，這可能在沒有實質直接競爭的情況下支持多種古人類。
阿法種可能有多達三個同時代的古人類
阿法種可能有多達三個同時代的古人類，這對「阿法種是所有後來的古人類（包括智人）的祖先」的說法提出了質疑。我們必須考慮這些其他物種是否可能是比Au 更好的候選祖先。阿法種。在實踐中，很難確定地將這些點連結起來。一個大問題是這些其他物種的樣本量太小，無法進行有意義的比較。例如，研究人員認為，鴨嘴獸有一張像早期人屬一樣平坦的臉，因此可以被認為是該屬的祖先。但我們只剩下一具鴨嘴獸頭骨可供保存，而且它已被嚴重壓碎。這種生物真的有一張扁平的臉嗎，還是因為保存不善而扭曲了它的本來面目？我們需要這個物種保存完好的頭骨才能知道。更重要的是，鴨嘴獸與其擬議的後代魯道夫人（Homo rudolfensis）相距約一百萬年，因此很難將兩者聯繫起來。如果我們有更多不同時期的鴨嘴獸化石來確定這個物種存在了多久，我們也許能夠彌補這一差距，但我們沒有。
我們根本沒有足夠的關於K. platyops或其他Au 的資訊。科學家希望了解阿法種的同時代人，了解他們是什麼生物，以及他們與人類家族其他成員的關係。那就只剩下Au了。阿法種——以來自無數個體、幼年和成年個體的數百塊化石為代表，時間跨度約 80 萬年——是人屬和傍人類的最佳候選祖先。隨著這些最近發現的古人類的更多化石被發現，也許其中之一可能會成為領先者。直到那時，奧.阿法種仍然是人類演化史上最有可能的祖先和最重要的物種之一。