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研究人类起源的直接证据来自化石，通过研究各种古猿化石和人类化石，学术界一般认为古猿转变为人类始祖的时间大约在700万年前，但作为高等动物的人类大约出现在300万年前。
从已发现的人类化石来看，人类的演化大致可以分为以下四个阶段：南方古猿阶段、能人阶段、直立人阶段和智人阶段。
南方古猿阶段：已发现的南方古猿生存于440万年前到100万年前，根据对化石解剖特征的研究，区别于猿类，南方古猿最为重要的特征是能够两足直立行走。
能人阶段：前200万~前175万年，能人化石是1960年起在东非的坦桑尼亚和肯尼亚陆续发现的;最早的能人生存在190万年前，能人在分类上归入人科下面的人属能人种，能人有明显比南方古猿扩大的脑，并能以石块为材料制造工具(石器)，以后逐渐演化成直立人。
直立人阶段：直立人在分类上属于人属直立人种，俗称猿人;直立人化石最早是1891年在印度尼西亚的爪哇发现的，当时还引起了是人还是猿的争论;直到20世纪20年代，在北京周口店陆续发现北京猿人的化石和石器，才确立了直立人在人类演化史上的地位，直立人的生存年代约为170万年前到20余万年前。
智人阶段：智人一般又分为早期智人(远古智人)和晚期智人(现代人)，早期智人生活在20万年前到10余万年前，晚期智人的生存年代约始于10万年前，其解剖结构已与现代人基本相似，因此又称解剖结构上的现代人。