فسیل تبار انسانیان: چیستی و اکتشاف

در سلسله مباحث مربوط به فسیل تبار انسان، به این موضوع پرداخته می‌شود که شواهد فسیلی هومینین‌ها (انسانیان) حاوی چه چیزی است؛ چطور کشف شده و چگونه این فسیل‌ها و محتویات‌شان تحقیق و بررسی می‌شوند.

تعریف و انواع فسیل

یک فسیل بقایا یا اثر به جا مانده از موجود زنده در گذشته است. فقط کسر بسیار کوچکی از موجودات زنده به شکل فسیل باقی می‌مانند؛ قبل از آن‌که انسان‌ها تعمداً دفن شوند، این قاعده در مورد اعضای تبار انسان نیز صدق می‌کرد.

فسیل‌ها معمولا، اما نه همیشه، درون سنگ‌ها حفظ می‌شوند. دانشمندان دو دستهٔ عمده از فسیل‌ها را به رسمیت می‌شناسند.

دسته کوچک‌تر، یعنی «فسیل‌های اثری» (Trace Fossil)، حاوی ردپاهایی همچون ردپاهای ۳/۶ میلیون ساله در لاتولی تانزانیا، و همچنین «کویرولیت‌ها» (مدفوع‌های فسیل شده) هستند. دسته بزرگ‌تر یا فسیل‌های حقیقی (True Fossil) بقایای واقعی جانوران یا گیاهان را شامل می‌شوند.

فسیل اثری

شواهد فسیلی اعضای تبارانسان، بسیار پرشمار‌تر از فسیل‌های اثری‌اند، طوری که هنگام استفاده از واژه فسیل معمولاً مقصود‌‌ همان فسیل‌های حقیقی است. فسیل‌های جانوری معمولاً حاوی بافت‌های سختی نظیر استخوان‌ها و دندان‌ها هستند. این امر به آن علت است که بافت‌های سخت در برابر تخریب مقاومت بیشتری در مقایسه با بافت‌های نرم مانند پوست، ماهیچه یا روده از خود نشان می‌دهند. بافت‌های نرم فقط در مراحل مؤخر‌تر شواهد فسیلی تبار انسان حفظ شده‌اند، برای مثال، می‌توان به «انسان‌های باتلاقی» کشف شده در دانمارک یا مناطق دیگری از ارویا اشاره کرد.

فرآیند فسیل شدن

شانس اینکه اسکلت تبار انسان یا‌‌ همان هومینین‌ها در قالب شواهد فسیلی حفظ شده باشد بسیار کم است.

گوشتخواران از قبیل اجداد شیرها، پلنگ‌ها و یوزیلنگ‌های مدرن امروزی، به احتمال زیاد، نخستین دستبرد‌ها را به لاشهٔ یک هومینین مرده زده‌اند. پس از آن‌ها نوبت لاشخورهای زمینی به سردستگی کفتار‌ها، سگ‌های وحشی و گربه‌های کوچک‌تر، سپس پرندگان شکاری، در ادامه حشرات و سرانجام باکتری‌ها بوده است.

در مدت دو تا سه سال (زمانی که به طور حیرت آوری اندک است)، این موجودات زنده قادرند بیشتر آثار هر پستاندار بزرگی را محو و نایل کنند. حفظ شدن بافت‌های سخت تبارانسان به صورت فسیلی، مستلزم آن بوده است که استخوان‌ها و دندان‌های یک هومینین مرده به سرعت در امان مانده تا فرآیند فسیل شدن به وقوع پیوندد.

فسیل شدن یک استخوان هنگامی آغاز می‌شود که مواد شیمیایی از رسوبات اطراف جانشین مواد آلی موجود در بافت‌های سخت شود. به این ترتیب، مواد شیمیایی شروع به جانشین شدن مواد آلی موجود در استخوان‌ها و دندان‌ها می‌کنند. این فرآیندهای جانشینی سال‌های مدیدی به طول می‌انجامد و به این طریق یک استخوان به یک فسیل تبدیل می‌شود. در طی این روند، رسوباتی که فسیل را در بر می‌گیرند خود تبدیل به سنگ می‌شوند. در درون دندان‌ها، که پیش از این نیز در جریان زندگی سخت و بادوام بوده‌اند. اینک روند جابه جایی شیمیایی نیز صورت می‌گیرد.

فسیل حقیقی

دیازتز (diagenesis) یا سنگ شدگی واژه‌ای است که دانشمندان برای توصیف تمام تغییرات به وقوع پیوسته روی استخوان‌ها و دندان‌ها در روند فسیل شدن به کار می‌برند. فسیل‌های جایگاه‌های مختلف و حتی فسیل‌های مربوط به بخش‌های مختلف یک جایگاه درجه متقاوتی از فسیل شدگی را به نمایش می‌گذارند. این امر به سبب وجود تفاوت‌های کوچک مقیاس در محیط شیمیایی آن‌ها است. هنگامی که فسیل‌ها در سنگ‌های سخت حفظ می‌شوند و زمانی که آن‌ها به تازگی سر بر می‌آورند بسیار بادوام‌اند. با وجود این، اگر برای هر مدتی در معرض فرسایش ناشی از باد و باران قرار گیرند، استخوان فسیلی می‌تواند به سستی یک دستمال کاغذی مرطوب شود.

در این موارد محققان ناچار به نفوذ تدریجی درون استخوان شکننده  با یلاستیک مایع یا چیزی مشابه آن‌اند تا فسیل را از متلاشی کندن بازدارند. آشکار است که دفن تعمدی شانس حفظ اسکلت‌ها در شرایط مناسب را بسیار افزایش می‌دهد. این یکی از علل عمده بهتر شدن وضع شواهد فسیلی انسان در حدود ۶۰ تا ۷۰ هزار سال قبل است.

بیشتر فسیل هومینین‌ها در سنگ‌هایی یافت می‌شود که از رسوبات بستر رود‌ها یا سواحل دریاچه‌ها و یا سیلاب‌های درون غار‌ها شکل گرفته‌اند. به طور کلی سنگ‌های قدیمی‌تر (و از این رو فسیلهایی که در آن‌ها وجود دارد) در لایه‌های پایین‌تر و انواع جوان‌تر به سطح زمین نزدیک ترند. این اصل قانون برهم‌نهش(soperposition) (یا اصل قرارگیری طبقات رسویی روی یکدیگر) نامیده می‌شود.

با وجود این، حرکت نسبی سنگ‌ها در اثر کشش و تراکم، همچون حرکات بُرشی، که در امتداد گسل‌ها در پوسته زمین رخ می‌دهد، می‌تواند این اصل کلی را برهم بزند. سنگ‌های رسوبی که در غار‌ها شکل می‌گیرند نیز مستعد درهم آمیختگی به شیوه‌های حتی پیچیده‌تری‌اند. آبی که از کف به درون نفوذ می‌کند می‌تواند رسوبات کهنه را نرم و سپس حل کند. این روند حفره‌هایی شبیه به پنیر سوئیسی تولید می‌کند که در ادامه توسط رسوبات جدیدتر پر می‌شوند. بنابراین، رسوبات جدید در درون غار‌ها ممکن است در زیر انواع قدیمی قرار داشته باشند.

دانشمندان علوم زمین از نما، بافت و تیمی خاص سنگ‌ها برای توصیف و طبقه‌بندی آنان بهره می‌گیرند. برای مثال، آن‌ها ممکن است یک لایه را «توف صورتی» و یا دیگری را «تین لجنی» بنامند. درست‌‌ همان‌طور که قوانینی برای نامگذاری گونه‌های جدید وجود دارد، قوانین و قراردادهایی نیز برای نامگذاری لایه‌های یک توالی رسویی تازه کشف شده وجود دارد و این قوانین، هم ارز تاکسونومی لینه‌ای برای سنگ‌هاست.

لایه سنگی، که فسیلی در آن مدفون شده، «افق اولیه» (یا افق مادر) آن فسیل محسوب می‌شود. فسیل‌های هومینین یافت شده درون یک لایه سنگی خاص، هم سن با آن لایه در نظر گرفته می‌شوند، مگر آن‌که مدرک روشنی مبنی بر دفن تعمدی آن وجود داشته باشد. یک فسیل، که به صورت جاسازی شده درون یک سنگ یافت می‌شود، به عنوان کشف شده «در جای طبیعی» (in situ) توصیف می‌شود.

با وجود این، بیشتر فسیل‌های اعضای تبارانسان، در ا‌ثر فرسایش، از افق مادر خود جابه‌جا شده‌اند؛ این قبیل فسیل‌ها «یافته‌های سطحی» نامیده می‌شوند. به منظور ارتباط دادن مطمئن و درخور اعتماد یک یافته سطحی با افق مادر آن کمک خویی خواهد بود که برخی تکه‌های سنگ مادر یا خمیره آن به فسیل متصل یا به درون آن نفوذ کرده باشد. به این علت است که دانشمندان با احتیاط هرگز خمیره سنگی را کاملا از فسیل یک نمی‌کنند.

دیرین انسان‌شناسان کجا به دنبال فسیل اعضای تبار انسان می‌گردند؟

چارلز داروین در قرن نوزدهم بر این باور بود که به سبب منحصر بودن نزدیک‌ترین خویشاوندان انسان‌های مدرن، یعنی شامپانزه‌هاو گوریل‌ها، به آفریقا، این امر محتمل است که نیای مشترک انسان‌های مدرن نیز در آفریقا زندگی کرده باشد. از این رو، در ۷۵ سال گذشته و به ویژه در ۵۰ سال اخیر، آفریقا در کانون تحقیقات می‌دانی مرتبط با منشأ انسان جای داشته است. اما پژوهشگران به هیچ وجه نمی‌توانند تمام آفریقا را جست‌و‌جو کنند. آیا مکان‌های خاصی وجود دارد که در آن‌ها احتمالا فسیل هومینین‌ها یافت شود؟

دیرین‌انسان‌شناسان به دنبال جایی‌اند که در آن سنگ‌هایی با سن مورد نظر (با عمر ۱۰هزارسال) در اثر فرسایش طبیعی، رویاز در معرض دید قرار گرفته باشند. فرسایش در مکان‌هایی رخ می‌دهد که همراه با فشار مناطق وسیعی از زمین موسوم به صفحات تکتونیکی به یکدیگر پوستهٔ زمین تحت فشار قرار گرفته و شکاف برداشته باشد. منطقهٔ بین شکاف‌های بزرگ یا گسل‌ها تحت فشار رو به پایین قرار می‌گیرند و پوسته زمین روی بخش بیرونی گسل‌های بزرگ رو به بالا رانده می‌شود. این‌‌ همان روشی است، که بر اساس آن کف و دیواره دره‌های کافتی (rift valleys) تشکل می‌گیرد.

گسل‌هایی که تعیین کننده طرفین دره‌های کافتی‌اند،‌گاهی اوقات بسیار عمیق‌اند؛ به طوری که هستهٔ مایع زمین از طریق آن‌ها راهی به بیرون می‌یابد. هنگامی که هستهٔ مذاب تحت فشار بسیار بالایی قرار می‌گیرد، در قالب فورانی آتشفشانی بیرون می‌آید و در غیر این صورت، به صورت جریانی از گدازه‌های مذاب به آهستگی به بیرون «نشت» می‌کند. معمولاً فوران‌های آتشفشانی حاوی خاکسترند که غنی از عناصر شیمیایی پتاسیم و آرگون است.

سنگ‌های شکل گرفته از این لایه‌های خاکستر «توف» (tuff) نامیده می‌شوند. توف‌ها مواد خامی برای تاریخ‌گذاری بسیاری از جایگاه‌های فسیلی شرق آفریقا فراهم می‌آورند. آن‌ها همچنین نمایه‌ای شیمیایی خاص و منحصر به فرد دارند که «ترانگشت» نامیده می‌شود و به زمین‌شناسان اجازه می‌دهد تا یک توف منفرد را نه فقط درون یک جایگاه و سایت قسیلی بزرگ بلکه همچنین در فاصلهٔ صد‌ها کیلومتری از یک سایت تا سایت دیگر نیز ردیابی کنند.

پلنگی درحال خوردن و مخفی‌سازی لاشه در کوه

مخفی‌سازی غذا توسط پلنگ

بعضی وقت‌ها خاکستر داغ آتشفشانی روی زمین فرود نمی‌آید، بلکه بر روی آب می‌نشیند و به شکل کلوخه‌هایی در می‌آید که به عنوان سنگ‌پاهای آتشفشانی در حمام استقاده می‌شوند. شکل آن‌ها به سبب تأثیر حباب‌های هوا، به هنگام فرود آمدن خاکستر داغ بر روی آب، متخلخل می‌شود. هنگامی که نهر‌ها و رودخانه‌ها مسیر خود را در میان دره‌ها از میان بلوک‌های رسویی بیرون پرتاب شده از گسل‌ها می‌فرسایند، فسیل‌های موجود در دیواره‌ها و کف دره‌ها در معرض دید قرار می‌گیرند. این نوع مکان‌ها «بیرون زدگی» یا «رخ نمون» (exposures) نامیده می‌شوند و بخش‌هایی از این بیرون زدگی‌ها را، که در آن‌ها فسیل یافت می‌شود، موضع یا محل خاصی می‌گویند.

دانشمندان در آفریقای شرقی به دنبال فسیل‌های هومینین در سنگ‌هایی با قدمت مناسب‌اند؛ سنگهایی که در اثر ترکیبی از فعالیت آتشفشانی (تکتونیسم) و فرسایش درون و اطراف دره کافتی در معرض دید قرار گرفته باشند. «تنگه الدولی – یا الدوایی»(Olduvai Gorge) در تانزانیا که شاید شناخته شده‌ترین نمونه از سایت درهٔ کافتی است؛ جایی که تکتونیسم و فرسایش سنگ‌هایی با سن مناسب را در معرض دید قرار داده‌اند.

فسیل‌های اولیه اعضای تبار انسان در بستر زمین‌شناختی بسیار متفاوتی در آفریقای جنوبی یافت می‌شوند. در اینجا آن‌ها در غارهایی یافت می‌شوند که به هنگام جریان یافتن باران به درون شکاف‌های سنگ آهک تشکل می‌گیرند. شکاف‌های کوچک به شکاف‌های بزرگ توسعه می‌یابند، شکاف‌های بزرگ حفره‌ها را می‌سازند و حفره‌ها ضمن آمیختن با یکدیگر غار‌ها را به وجود می‌آورند که سپس با خاک شسته شده از سطح پر می‌شوند.

پلنگ‌ها از درختانی که در دهانهٔ این غار‌ها می‌رویند همچون محلی برای پنهان کردن لاشه‌ها استفاده می‌کنند و کفتار‌ها از مدخل چنین غارهایی به جای کمینگاه بهره می‌گیرند.

دانشمندان تصور می‌کنند که بیشتر فسیل‌های هومینین یافت شده در غارهای آفریقای جنوبی را پلنگ‌ها و کفتار‌ها و یا جانوران استخوان جمع کن مانند کتبی‌ها به آنجا آورده‌اند. اگرچه آفریقا امروزه کانون اصلی تحقیق میدانی به شمار می‌رود، تا پیش از قرن بیستم چنین نبود.

پیش از آن، جست‌و‌جو برای فسیل اعضای تبار انسان در ارویا و آسیا جریان داشت. اروپا جایی بود که نخستین پیش‌تاریخ‌شناسان (مورخان ماقبل تاریخ) در آنجا کار و سکونت می‌کردند و از این رو، انتظار بر این بود که آن‌ها بیش از آنکه در جست‌و‌جوی فسیل‌های به جا مانده از اجدادمان در مکان‌های بیگانه برآیند، از هر فرصتی، که برای کار در منطقه خودشان به آن‌ها پیشنهاد می‌کند، بهره گیرند. درست مانند چارلز داروین که در سال ۱۸۷۱ پیش بینی کرد که آفریقا زادگاه بشر است، طبیعیدان برجستهٔ آلمانی به نام ارنست هکل (Ernst Haeckel) در ۱۸۷۴ این را مطرح کرد که حضور اورانگوتان، تنها انسان‌ریخت بزرگ غیر آفریقایی، در جایی که بعد‌ها هند خاور هلندی (اکنون برونئو و سوماترا در اندونزی) نامیده شد. این محل را زادگاه احتمالی انسان می‌سازد.