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《科学》杂志报道中国古人类重要研究成果:新的古老型人类——许昌人

   河南灵井遗址发现的许昌人1号(右侧)和2号(左侧)头骨化石(吴秀杰供图)

河南灵井遗址发现的许昌人1号(右侧)和2号(左侧)头骨化石(吴秀杰供图)

许昌1号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原(吴秀杰供图)

许昌1号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原(吴秀杰供图)

许昌2号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原(吴秀杰供图)

许昌2号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原(吴秀杰供图)

许昌人头骨顶面观及其与直立人、早期现代人对比(吴秀杰供图)

许昌人头骨顶面观及其与直立人、早期现代人对比(吴秀杰供图)

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:3月3日,《科学》杂志发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与河南省文物考古研究院、北京大学、华东师范大学、美国圣路易斯华盛顿大学合作对河南许昌人头骨化石的研究论文:“在中国许昌发现的更新世晚期古老型人类头骨( Late Pleistocene archaic human crania from Xuchang, China)”。研究发现:距今10.5-12.5万年,中国境内生存着一群体质特征非常特殊的古老型人类——许昌人,其头骨呈现出更新世晚期人类、东亚中更新世直立人以及欧洲尼安德特人的混合特征。他们不是早期现代人、不是尼安德特人、不是海德堡人、也不是直立人。他们是一种新的古老型人类,目前还无法将其归入任何已知的古老型类群之中。

许昌人特殊的体质特征,反映出东亚更新世晚期人类演化特点既具有一般性的趋势,同时还呈现一定程度的地区连续性和人群间交流。这项研究以详实的化石形态特征和精细的地层年代数据提供了华北地区晚更新世早期人类形态变异及演化模式的化石证据,标志着我国学者在人类演化研究领域取得的又一项突破性成果。

2005-2016年,河南省文物考古研究院研究员李占扬领导的考古队对位于河南省许昌市的灵井遗址进行了连续12年的挖掘,发现了45件人类头骨碎片化石、古人类制作使用的石器以及 20余种哺乳动物化石。通过地层对比、动物群组成分析及光释光测年等多种方法的综合研究,人类化石的年代被确定为10.5-12.5万年前。许昌人化石地点沉积物的测年研究由北京大学教育部地表过程分析与模拟重点实验室周力平教授负责,他的研究组应用最新的光释光测年技术,从沉积物中分离出石英和钾长石两种矿物,尝试了多种测量方法,最终获得了精度很高的光释光年龄数据。

2014年以来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴秀杰研究员领导的研究小组对许昌人头骨化石开展了修复、拼接、复原和研究工作。许昌人头骨化石出土时已经破裂成碎片, 共计45块。经过鉴定,确认这些头骨碎片代表5个个体,其中1号和2号个体相对较为完整:许昌1号由26块游离的头骨碎片组成,复原后的头骨保留有脑颅的大部分及部分底部, 代表一个年轻的男性个体;许昌2号头骨由16块游离的碎片拼接而成, 复原后的头骨保存有脑颅的后部,为一较为年轻的成年个体。

研究小组采用形态观测、高清晰度CT扫描、手工及三维虚拟复原等手段,对许昌人头骨进行了拼接和复原,分别制作了1号和2号人头骨虚拟及实体的复原头骨及颅内膜。在此基础上,对许昌人头骨形态特征、测量数据、脑形态、脑量、颅骨内部结构等特征进行了细致的研究并与世界范围内古人类化石及数据进行了对比。

研究发现:许昌人头骨呈现复杂的混合及镶嵌性形态特征。(1)脑颅的扩大和纤细化:1号头骨的颅容量约为1800 cc,2号头骨虽然小于1号,但也位于晚更新世人类的平均值附近。骨壁变薄,颅形圆隆,枕圆枕弱化,眉脊厚度中等。从中更新世到晚更新世早期, 人类脑量具有增大及纤细化的演化趋势,许昌头骨明显扩大的脑量符合这一演化特点, 进一步证实这一时期的人类具有相似的演化模式;(2)具有东亚中更新世早期人类(如周口店直立人、和县直立人等)的原始及共同特征:包括低矮的头骨穹隆、扁平的脑颅中矢状面、最大颅宽的位置靠下、短小并向内侧倾斜的乳突。许昌人头骨具有东亚古人类一些原始特征及若干共同的形态特征,提示从更新世中、晚期,东亚古人类可能具有一定程度的连续演化模式;(3)具有与典型的尼安德特人相似的两个独特性状:一个性状表现在项区, 包括不发达的枕圆枕、不明显的枕外隆突伴随其上面的凹陷;另外一个性状是内耳迷路的模式,前、后半规管相对较小, 外半规管相对于后半规管的位置较为靠上。这两个独特性状, 其中一个性状(枕圆枕上凹/项部形态)在东亚早期人类头骨不清楚; 另外一个特征(内耳迷路比例)在东亚古人类只出现了1例. 许昌头骨在枕圆枕上凹和颞骨内耳迷路半规管的形态上与欧洲的尼安德特人相似, 暗示了两个人群之间基因交流的可能性。许昌人头骨具有的这种混合性,尤其是镶嵌性头骨形态特征, 反映东亚更新世人类演化特点既具有一般性的趋势,同时还呈现一定程度的地区连续性以及与其它地区古人类之间的交流。

据主持许昌人化石研究的文章通讯作者中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰介绍,近10年来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古人类化石研究课题组在中国更新世中、晚期人类演化开展了大量的野外调查、发掘和化石研究工作,取得了一批原创性研究成果。该课题组先后在湖北郧西黄龙洞、湖南道县福岩洞、安徽东至华龙洞等地发现了珍贵的古人类化石。在现代人起源领域开展了多方面的实验研究,先后完成对广西崇左智人洞、许家窑、马坝、盘县大洞、道县等中更新世晚期及晚更新世早期人类化石形态、病理、创伤、先天畸形等研究,提出早期现代人至少10万年前在华南地区出现、部分中国更新世晚期人类化石具有欧洲尼安德特人形态特征等观点。同时,在研究中注意到东亚地区更新世晚期人类演化不同步,在化石形态方面呈现明显区域性差别。这一地区早期现代人直接祖先的地区分布及化石特征还不清楚,尤其缺乏可靠的化石证据。吴秀杰研究员认为,许昌人化石的发现和研究为探讨这一问题提供了新的化石证据。许昌人很可能代表着华北地区早期现代人的直接祖先。许昌人头骨化石呈现的复杂及镶嵌性形态特征为中国古人类演化的地区连续性以及与欧洲古人类之间的交流提供了一定程度的支持。但需要指出的是,东亚更新世晚期人类演化比以往研究认为的要复杂的多。东亚古人类演化并非单纯的“线性进化”或者"取代"的简约模式,在晚更新世早期,东亚地区可能并存多种古人类群体, 不同群体之间有杂交或基因交流。

这项研究得到国家自然科学基金和中国科学院的资助。

原文链接:Late Pleistocene archaic human crania from Xuchang, China  

相关报道:“许昌人”是一种新的古老型人类 或代表华北地区早期现代人的直接祖先

(神秘的地球uux.cn报道)据《光明日报》(齐芳 刘先琴):3月3日出版的国际著名学术期刊《科学》杂志上发表了我国科学家领衔完成的《在中国许昌发现的更新世晚期古老型人类头骨》(Late Pleistocene archaic human crania from Xuchang,China)论文,论文称在中国许昌发现的生活于更新世的“许昌人”是一种新的古老型人类。研究人员认为,“许昌人”头骨形态无法归于任何一个已知的古老型人类类群,却同时具有北京人、尼安德特人,甚至现代人的某些特征。这将为研究人类,特别是东亚地区现代人类的起源和演化,再添重要证据。

这项研究是由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与河南省文物考古研究院、北京大学、华东师范大学、美国圣路易斯华盛顿大学合作完成的。

艰难的发现:沙海拣金,碎骨拼图

简单地说,科学家把与考古学上发现的与现代人类不同的古人类,都称为古老型人类,比如北京猿人、尼安德特人、海德堡人等。但古人类化石在世界范围内都极为稀少,论文的通讯作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰说:“古人类化石是难以保存的,一是当时古人类比较少,二是当时人类属于被捕食者,能保存下来的少之又少,所以哪怕发现一颗古人类的牙齿化石,都十分困难。”

在位于郑州市陇海路北三街的河南省文物考古研究院静谧的小院内,论文第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所客座研究员、河南省文物考古研究院研究员李占扬,向记者展示了高清晰度CT扫描、手工及三维虚拟复原的“许昌人”头盖骨照片。

2005年以来,科学家们在河南省许昌市的灵井遗址进行了连续12年的挖掘——这就像要在浩瀚的沙漠中寻找被隐藏的数粒金沙,2007年考古队发现了23块碎骨,16块能够被拼接在一起,之后直至2014年,才又发现了20多块碎骨,总计45件人类头骨碎片化石。

经北京大学环境学院周力平教授等专家测定,“许昌人”生活在距今10.5万年至12.5万年之间。通过科学家们历时两年的拼接和比较,“许昌人”头骨才呈现在我们面前。“这项研究以化石形态特征和可靠的地层年代数据提供了华北地区晚更新世早期人类形态变异及演化模式的关键证据。”李占扬说。

这些头骨碎片代表5个个体,其中1号和2号个体相对较为完整。“许昌1号”由26块游离的头骨碎片组成,复原后的头骨保留有脑颅的大部分及部分底部,代表一个年轻的男性个体;“许昌2号”头骨由16块游离的碎片拼接而成,复原后的头骨保存有脑颅的后部,为一较为年轻的成年个体。

特殊的“许昌人”:晚期古老型人向现代人演化的过渡类型

“特殊。”吴秀杰用这个词来描述“许昌人”:“‘许昌人’头骨呈现复杂的混合及镶嵌性形态特征,头骨呈现出更新世晚期人类、东亚中更新世直立人以及欧洲尼安德特人的混合特征,也有与现代人类相似的特征,我们倾向于认为‘许昌人’是晚期古老型人向现代人演化的过渡类型。”

吴秀杰介绍,科学家们尝试从碎骨中提取DNA,但失败了。不过,从头骨形态上,也能看出端倪。首先,“许昌人”的脑颅明显扩大并呈纤维化,这与其他地区出土的从中更新世到晚更新世早期的古人类化石有一致性,进一步证实这一时期的人类具有相似的演化模式。

其次,“许昌人”具有东亚中更新世早期人类,如周口店直立人、和县直立人等的原始及共同特征,比如低矮的头骨穹隆、最大颅宽的位置靠下等。吴秀杰说:“这提示我们,从更新世中、晚期,东亚古人类可能具有一定程度的连续演化模式。”

最奇特的是,“许昌人”头骨上也发现了与典型的尼安德特人相似的两个独特性状:一个性状表现在项区,包括不发达的枕圆枕、不明显的枕外隆突伴随其上面的凹陷;另外一个性状是内耳迷路的模式,前、后半规管相对较小,外半规管相对于后半规管的位置较为靠上。“这暗示了两个人群之间可能曾有过基因交流。”吴秀杰说。

究竟是在何种情况下,“许昌人”和尼安德特人进行了基因交流?李占扬推断:在“许昌人”之前,东亚大陆极度寒冷,“许昌人”的先辈向气候温和的欧洲迁移,同早期尼安德特人相遇、杂交。在距今12.8万年至7.4万年间,气候转暖,这批古人类重返家园。这种迁移因气候波动可能进行过多次。

重要的“许昌人”:可能代表华北地区早期现代人的直接祖先

在现代人类的起源和演化研究中,多地起源说和非洲起源说一直争论不断。“许昌人”的发现、身份确认,虽然不能为这场旷日持久的争论画上句号,却有助于让科学家们对这个问题的理解更深入一步。

吴秀杰说,“许昌人”很可能代表着华北地区早期现代人的直接祖先,“从他们头骨的形态特征上看,既有中国古人类演化的地区连续性,也可能与欧洲古人类之间有基因交流”。她介绍,中国古人类学家近10年来开展了大量野外调查、发掘和化石研究工作,先后在湖北郧西黄龙洞、湖南道县福岩洞、安徽东至华龙洞等地发现了珍贵的古人类化石,对中国更新世中、晚期人类演化认识进一步深化。“许昌人”的发现,为了解东亚地区早期现代人直接祖先的地区分布及化石特征,提供了可靠的化石证据。

“我们倾向于认为,东亚古人类的演化既不是简单地线性进化,即割裂、单独地本地起源并演化;也不是被取代,即被走出非洲的现代人类完全替代。”吴秀杰说,“我们可以清晰地看到古人类不同类群多次迁徙和交流的痕迹。在晚更新世早期,东亚地区可能并存多种古人类群体,不同群体之间有杂交或基因交流。”




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