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人科动物进化的第二个重要阶段就恰当多了，出现了第一个真正的两足物种：南方古猿。虽然这个属的名字指的是它首次发现于南非（1924），但该物种在东非大裂谷中也有发现（图4）。而且更令人不可思议的是，有关南方古猿的最古老证据并不是化石，而是一些被保存下来的脚印。这些脚印属于南方古猿阿法种中的三个个体，就是著名的露西所属的那个种。大约380万年前，在一个叫“莱托里”的地方（位于今坦桑尼亚），萨迪曼火山爆发后，给周围地区盖上了约15厘米厚的火山灰，进而保存下了这几位曾一起走过那里的南方古猿的脚印。
图4：“纤细型”南方古猿和傍人
（曾一度被称作“粗壮型”南方古猿）在非洲的主要发现地点
非洲北部和西部并未发现南方古猿。“人化过程”始于这些南方古猿中的某一种（可能是南方古猿湖畔种）。
这些脚印之所以特别有趣，是因为它们与当今人类的脚印非常相似（图5）。第一个趾头——大脚趾——不像类人猿那样与其他四趾对生，而类似智人，与另外四趾并排。因此，虽然南方古猿的足弓（纵向和横向）不太明显，但双脚与我们的很像。此外，我们还能从这些脚印中得知，南方古猿双脚行走时的支点靠近脚跟，也就是说，它们还没有进化出人类特有的那种行走方式——脚趾先离地，然后收紧足弓，脚跟再踩地。
图5：莱托里火山灰中的南方古猿脚印
1974年，考古学家玛丽·利基在坦桑尼亚的奥杜瓦伊峡谷以南45千米处，发现了三只南方古猿和两匹三趾马的脚印。通过铀-氩定年法确定，其年龄已有370万岁。
它们的双手也与我们的相似，只是拇指的第一节指骨无法像人类的那样活动自如，且手指较长、略带弯度。这种形状的手，再加上长长的手臂、狭窄的肩膀和由下到上逐渐变窄的胸部，显示出它们的身体具有适合爬树的敏捷性。
上述特征在其他南方古猿的种类身上也有发现（图4），尤其是起源于南非的南方古猿非洲种（300万～260万年前）和南方古猿源泉种（200万年前）。不过，后者的下肢相对较长，表明其体形较大——这将成为人属相关化石的关键特征。
尽管南方古猿的手、脚与我们的类似，但它们似乎并不只用两足行走。一些古生物学家曾将其与倭黑猩猩作类比，也就是说，它们有高度发达的社交生活，大部分时间都在地上觅食，但其生存依然主要依赖树木，特别是会为了安全而爬到高处。这让我们不禁好奇，难道它们会像黑猩猩那样在树上筑窝？正是考虑到黑猩猩的这种行为，得克萨斯大学奥斯汀分校的约翰·卡普曼及其同事在重新检查过露西的骨骼后，才在2016年某期《自然》杂志上发文称：她是坠树而亡。
那么，是什么导致某些人科物种向两足直立行走进化呢？法兰西公学院的伊夫·柯本斯（同美国人类学家唐纳德·约翰逊共同发现了露西）认为，其根源是东非大裂谷的形成引发了气候变化。根据被他称作“东区故事”（East Side Story）的理论，这一地质事件的后果是非洲东部的一部分森林被稀树草原取代，原本习惯了树栖生活、四足行走的灵长目动物，不得不迁移到更适合两足行动的开阔地带，进而推动了它们向两足行走方式的进化。
但柯本斯的理论（亦称“稀树草原假说”）同最新的环境数据并不吻合。实际上，图根原初人、地猿，甚至是露西，都生活在如马赛克图案一般相间的植被区，有茂密的丛林，也有灌木和靠近水源的稀树草原。有些研究者称，我们的直立姿态始自曾经的树栖生活，有利于在树上采食时站立起来。因此，对这个问题，我们还没有一个终极答案。