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人类基因进化喷泉模型之迷（连载五）
汪涛
本书根据《生态社会人口论》第二章部分内容改编。
喷泉模型与基因同步
根据目前比较公认的人类进化考古研究结果，可以总结为以下标志性的不同阶段。首先是灵长类起源和进化阶段。
中华曙猿。4500万年-4000万年前。
原上猿。3500万年-3300万年前。
埃及古猿。2800万年前。
这个阶段并不适用于喷泉模型。因为非洲大陆与欧亚大陆和南亚次大陆在过去是分开的，只是在3000万年前才靠近并相撞。而人类祖先的灵长类应该具有唯一的起源地。4500万年前中华曙猿的存在，显示出来的是人类最早祖先的灵长类是起源于包含中国在内的亚洲地区。当欧亚非和南亚次大陆于3000万年前接近并最终相撞时，灵长类迁徙到了非洲大陆。如果这样，在北非发现的原上猿和埃及古猿就应当是中华曙猿等亚洲起源的灵长类后代。但是，这还需要靠更多研究的确认。如果这一理论成立，在非洲就不应当发现过早的灵长类。但如果在非洲竟然也发现4000万年前，甚至更早期的灵长类，问题就复杂了，那就得解决灵长类的多起源问题。因此我认为中华曙猿化古的存在，以及古地质板块变迁的证据应该可以证明灵长类是单起源的，并且起源地在亚洲。
第二个是古猿进化阶段。
森林古猿。2000万年前。
腊玛古猿。1400万-800万年前。
这个阶段的古猿在欧亚非大陆都有发现。我们认为这个阶段可能适用但更可能不适用喷泉模型。因为一方面，青藏高原还没有隆起太高，非洲与欧亚大陆连通状况较好，两边的动物相互迁徙都很容易。另一方面，即使一个大陆的古猿迁徙到了另一个，其竞争优势也未必能达到取代另一个大陆古猿的程度，如同生活在相同地方的猴子未必有能力完全取代猩猩一样。从而喷泉模型适用的前提条件未必成立。
第三个是非洲独立进化阶段。
图麦人（学名“海拉尔人乍得种”）和奥里恩人。700万年-600万年前。
南方古猿。400万年-200万年前。
以上阶段发展时，青藏高原已经高度隆起，使他们没有足够能力越过自然地理的障碍迁徙到欧亚大陆。
第四个是喷泉模型阶段。
早期直立人。200万年前。
中晚期直立人。50万年前。
早期智人。20万年前。
晚期智人。10万年-7万年前。最后一次走出非洲，持续迁徙到全球，形成现代人。
以上喷泉模型阶段原始人类一次又一次地走出非洲，并取代原来从非洲迁徙出去的猿人。一直到晚期智人最后一次走出非洲形成现代人类。前三个阶段的发展都好理解，问题是喷泉模型阶段人类一次又一次走出非洲，呈现出非常强的规律性，它带来了一个很重要的后果和一个需要解决的问题。
一个清晰的后果是，每一次走出非洲之后，都会带来一次基因同步。使得欧亚大陆的猿人基因与非洲基因处于同一水平。
而由此带来的需要解决的问题是。人类一次又一次地走出非洲，清晰地显示非洲的类人猿基因变异和进化速度超过欧亚大陆，其原因何在？一旦解决了这个问题，使用进化起源模式的数学判定式就可以很容易解释人类基因进化的喷泉模型。
从猿到人
为什么非洲基因进化速度更快？
如果200万年前直立人走出非洲之后严格呈现出喷泉模型，必然带来非洲基因进化速度更快的推论。因为喷泉模型必然对应着各个阶段非洲猿人与欧亚猿人的基因同步，而在各个阶段基因同步后，依然是非洲进化得更快，这就很令人疑惑了。现代DNA研究证明的确也是非洲人的基因变异更多。但在每次走出非洲之后，基因是同步的，很显然的推理是非洲人类基因进化速度更快并不是基因差异造成，而应归结于环境作用。但环境不同是如何改变基因进化速度的呢？
一个可以很容易想到的原因是，是否是因为非洲天气炎热，新陈代谢更快，从而变异更快？这个论点看起来是相对较接近事实的原因。但为什么气候炎热就会使基因变异更快呢？这需要找到生理学上的证据来支持，而不仅仅是想像。但是，从这个角度的研究是很困难的，原因在于两点，一是人类基因进化所需要的时间非常长，从一代人的时间段上测量这种变异速度本身就很难，而要确认不同人之间进化速度差异就更难了。就算发现基因变异的速度有差异，这个差异值很可能也是相当随机的，难以做为确切的证据。二是现代人的生活环境已经与过去发生了巨大的变化，全球人类的生活环境已经差别不是太大。由于空调等现代化设备的采用，人类已经不是生活在纯天然环境里。因此，对今天人类基因变异的速度值以及差异值就算能测出个结果，这个结果对于几百万年前到几万年前人类基因变化的过程研究也无法再成为可靠的证据。
但是，如果从人口学去考虑问题，我们发现解决这个问题其实并不难，它完全不必依赖于每一代人基因进化的速度差异去证明。气候是否会影响一代人之内的基因变异速度我们不需要确知，只要假设它们带来的影响应当对大家都一样即可，这样的假设从大的统计角度来说是很合理的。而生育显然是影响变异最显著的因素，每隔一代人，都会存在变异的最大可能。并且一切变异也只有通过生育才能遗传给下一代，真正实现进化。因此，事情很简单，只要能证明非洲生育间隔时间更短，相同时间内繁殖的代数更多，就可证明非洲基因变异和进化速度更快。根据这样的人口学思路，我给出了如下的粗略推导：
假设人每一代发生变异和进化的速率是一样的，那么，进化的梯度就取决于繁殖的代际数量。而繁殖代际数量等于时间长度除以代际间隔。代际间隔并不是一个固定的量，但可取一个平均值。
非洲的气候一直较热，婴儿相对容易存活。婴儿的存活率更高，尤其第一胎存活率更高，一方面会缩短代际间隔，另一方面会增大人口增长率。
在猿人时代，第一胎生育年龄一般十多岁，只要缩短1到2年的代际间隔，同样时间长度内繁殖的代际数量就会增加10%左右。
假设非洲平均代际间隔为13年，北方欧亚大陆地区的平均代际间隔为14年。在50万年内，非洲猿人繁殖的代际数量为38462代，欧亚大陆繁殖的代际数量为35714代。假设每一代基因平均变化幅度为1+r，总的基因变化幅度为：
非洲大陆（1+r）38462
欧亚大陆（1+r）35714
非洲的人类基因变化幅度超过欧亚大陆幅度为（1+r）38462/（1+r）33333
=（1+r）(38462-35714)
=（1+r）2748
根据《生态社会人口论》中证明的指数增长巨量定理，即使r很小，（1+r）2748也会变为一个相当可观的数字。这使任何时期的基因同步之后，经过一段充足的持续时间，非洲的基因变化幅度总会显著超过欧洲和东亚地区。这就是非洲基因变异和进化速度总是在基因同步后快于欧亚大陆的根本原因。
与基因进化总是不断走出非洲不同，农业文明是典型的并发模型，也就是全球各个地方分别独立进化。这看起来好象很正常，但如果细想起来就会存在一个让人惊讶不已的问题：如果一个地方的农业文明起步后，向其它地区传递，很自然地就会把其它地区的文明抑制了。这意味着在远古全球各地交通和信息互相不通的时代，各地是大约同时进行农业文明创造的，好象有一个神秘的力量承担了农业文明起步“发令枪”的角色。这个神秘的发令枪是如何发出的呢？请看下集“并发模型的农业文明（连载六）”
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