中国发现新的古老型人类许昌人,是一种新的古

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图① “许昌人”2号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原。图② “许昌人”1号头骨化石碎片及头骨化石的3D虚拟复原。图③ “许昌人”头骨顶面观及其与直立人、早期现代人对比。图④ 河南灵井遗址发现的“许昌人”1号和2号头骨化石。

“许昌人”1号和2号头骨化石 吴秀杰供图

这是人类演化研究领域的一项重大发现。

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》(LatePleistocenearchaichumancraniafromXuchang,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。

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。

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。

他们是谁?

艰难的发现:

许昌人!

沙海拣金,碎骨拼图

3月3日,《科学》杂志发表了一篇关于河南“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》。这篇论文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。

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。”

这几家机构的科学家们研究发现,在距今10.5万年至12.5万年前,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。“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,同时还呈现出一定程度的地区连续性和人群间交流。

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。

这项研究以翔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了又一项突破性成果。

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。

10万年前古人类头骨

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。

“许昌人”并不是第一次进入公众视野,它曾是重大的考古发现,在2007年度“全国十大考古新发现”的评选榜单上位居榜首。

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。

“许昌人”古人类头盖骨化石是在河南省许昌市的灵井旧石器时代遗址发现的。

特殊的“许昌人”:

灵井遗址最早在1965年被发现,但当时还未发现人类头盖骨化石。1965年春,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的周国兴在位于河南省许昌市西北约15公里的灵井镇西侧一个村民挖井挖出的堆积物中,采集到一批“中石器时代”的动物化石和打制石器。

晚期古老型人向现代人演化的过渡类型

2005年至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灵井遗址展开了连续12年的挖掘,发现了45件人类头骨碎片化石,还发现了古人类制作使用的石器以及20余种哺乳动物化石。

“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。”

其中,2007年年底出土的23块古人类头骨断块,因处在现代人起源敏感时段的10万年前,从而引起学术界高度关注。之后,该头骨被命名为“许昌人”,并被评为当年全国十大考古新发现之首。

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。

2014年4月份,“许昌人”遗址考古发掘又有重大发现——出土了22块人类头骨碎片,包括完整的枕骨、部分顶骨、眉脊和颅底骨等,骨骼多数可拼接复原。其中,有3块可以与2007年的头骨拼接在一起,被命名为“许昌人”1号。16块碎片属于另外一个个体,这是第二颗10万年前的古人类头骨化石,被称作“许昌人”2号。此外,还有3块游离的不能拼接的头骨碎片,分别命名为“许昌人”3号、4号和5号个体。

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。”

“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。

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。

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,这些人类化石的年代被确定为10.5万年至12.5万年前。

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。

“许昌人”拼图很混搭

重要的“许昌人”:

2014年以来,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰领导的研究小组对“许昌人”头骨化石开展了修复、拼接、复原和研究工作。

可能代表华北地区早期现代人的直接祖先

“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。

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。

“许昌人”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;“许昌人”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,为一较年轻的成年个体。

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。

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”头骨做了拼接和复原,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展开了细致的研究,并与世界范围内古人类化石及数据作了对比。

“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。”

他们研究发现:“许昌人”头骨呈现复杂的混合及镶嵌性形态特征。

(原载于《光明日报》 2017-03-0312版)

首先是脑颅的扩大和纤细化。1号头骨的颅容量约为1800cc,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,“许昌人”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。

“许昌人”还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。

“许昌人”还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,第一个特征枕圆枕上凹以前在东亚古人类化石中没有出现过;另外一个特征过去在东亚古人类化石中只出现了1例。“许昌人”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,反映了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,以及存在与其他地区古人类之间的交流。

中国人的祖先来自哪儿

“许昌人”头骨为何广受关注?

因为这涉及中国现代人起源问题。

应该区分开的是,现代人起源不等于人类起源。人类起源是指古猿怎样演变成人,是从猿到人。现代人的起源是指早期人类怎样演变成现在生活在世界各地的人,是从人到人,是人类演化过程中最近的一段。

关于现代人类起源,国际学术界有两种说法。

“非洲起源说”认为,世界各地的现代人都是非洲早期人类的后裔。

“多地区进化说”认为,中国现代人是在自己的土地上一步步进化而来的,但这个进化体系缺失距今5万至10万年间的人类化石。

这两种观点长期对峙,“非洲起源说”占据上风。因为在“许昌人”发现以前,已知最早的两块现代人化石都出自南部非洲,被认为早于10万年前,被“非洲起源说”的拥护者们用以作为主要证据支持。

“许昌人”恰好被断代为距今10万年左右,弥补了中国现代人起源研究的最重要“缺环”,对“非洲起源说”构成了不可回避的冲击。

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,课题组先后在湖北郧西黄龙洞、湖南道县福岩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研究,先后完成了对广西崇左智人洞、马坝等中更新世晚期及晚更新世早期人类化石的形态、病理等研究,提出很多新观点,比如早期现代人至少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。

同时,他们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。但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。

“‘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。”吴秀杰研究员认为,“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。”吴秀杰说。

但吴秀杰也指出,东亚更新世晚期人类演化比以往研究认为的要复杂得多。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。

这听起来,简直就是远古人类版的“贵圈真乱”嘛!

(原载于《经济日报》 2017-03-20 15版)

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