科學家發現新的古老型人類——許昌人

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3月3日,《科學》雜誌發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所與河南省文物考古研究院、北京大學、華東師範大學、美國聖路易斯華盛頓大學合作對河南許昌人頭骨化石的研究論文:《在中國許昌發現的更新世晚期古老型人類頭骨》(

Late Pleistocene archaic human crania from Xuchang, China)。研究發現:距今10.5-12.5萬年,中國境內生存著一群體質特徵非常特殊的古老型人類——許昌人,其頭骨呈現出更新世晚期人類、東亞中更新世直立人以及歐洲尼安德特人的混合特徵。他們不是早期現代人,不是尼安德特人,不是海德堡人,也不是直立人。他們是一種新的古老型人類,目前還無法將其歸入任何已知的古老型類群之中。

許昌人特殊的體質特徵,反映出東亞更新世晚期人類演化特點既具有一般性的趨勢,同時還呈現一定程度的地區連續性和人群間交流。這項研究以詳實的化石形態特徵和精細的地層年代資料提供了華北地區晚更新世早期人類形態變異及演化模式的化石證據,標誌著我國學者在人類演化研究領域取得的又一項突破性成果。

2005-2016年,河南省文物考古研究院研究員李佔揚領導的考古隊對位於河南省許昌市的靈井遺址進行了連續12年的挖掘,發現了45件人類頭骨碎片化石、古人類製作使用的石器以及20餘種哺乳動物化石。通過地層對比、動物群組成分析及光釋光測年等多種方法的綜合研究,人類化石的年代被確定為10.5-12.5萬年前。許昌人化石地點沉積物的測年研究由北京大學教育部地表過程分析與模擬重點實驗室教授周力平負責,他的研究組應用最新的光釋光測年技術,從沉積物中分離出石英和鉀長石兩種礦物,嘗試了多種測量方法,最終獲得了精度很高的光釋光年齡資料。

2014年以來,中科院古脊椎所研究員吳秀傑領導的研究小組對許昌人頭骨化石開展了修復、拚接、復原和研究工作。許昌人頭骨化石出土時已經破裂成碎片,共計45塊。經過鑑定,確認這些頭骨碎片代表5個個體,其中1號和2號個體相對較為完整:許昌1號由26塊遊離的頭骨碎片組成,復原後的頭骨保留有腦顱的大部分及部分底部,代表一個年輕的男性個體;許昌2號頭骨由16塊遊離的碎片拚接而成,復原後的頭骨儲存有腦顱的後部,為一較為年輕的成年個體。

研究小組採用形態觀測、高清晰度CT掃描、手工及三維虛擬復原等手段,對許昌人頭骨進行了拚接和復原,分別製作了1號和2號人頭骨虛擬及實體的復原頭骨及顱內膜。在此基礎上,對許昌人頭骨形態特徵、測量資料、腦形態、腦量、顱骨內部結構等特徵進行了細緻的研究並與世界範圍內古人類化石及資料進行了對比。

研究發現:許昌人頭骨呈現複雜的混合及鑲嵌性形態特徵。(1)腦顱的擴大和纖細化:1號頭骨的顱容量約為1800 cc,2號頭骨雖然小於1號,但也位於晚更新世人類的平均值附近。骨壁變薄,顱形圓隆,枕圓枕弱化,眉脊厚度中等。從中更新世到晚更新世早期,人類腦量具有增大及纖細化的演化趨勢,許昌頭骨明顯擴大的腦量符合這一演化特點,進一步證實這一時期的人類具有相似的演化模式;(2)具有東亞中更新世早期人類(如周口店直立人、和縣直立人等)的原始及共同特徵:包括低矮的頭骨穹隆、扁平的腦顱中矢狀面、最大顱寬的位置靠下、短小並向內側傾斜的乳突。許昌人頭骨具有東亞古人類一些原始特徵及若幹共同的形態特徵,提示從更新世中、晚期,東亞古人類可能具有一定程度的連續演化模式;(3)具有與典型的尼安德特人相似的兩個獨特性狀:一個性狀表現在項區, 包括不發達的枕圓枕、不明顯的枕外隆突伴隨其上面的凹陷;另外一個性狀是內耳迷路的模式,前、後半規管相對較小,外半規管相對於後半規管的位置較為靠上。這兩個獨特性狀,其中一個性狀(枕圓枕上凹/項部形態)在東亞早期人類頭骨不清楚;另外一個特徵(內耳迷路比例)在東亞古人類隻出現了1例。許昌頭骨在枕圓枕上凹和顳骨內耳迷路半規管的形態上與歐洲的尼安德特人相似,暗示了兩個人群之間基因交流的可能性。許昌人頭骨具有的這種混合性,尤其是鑲嵌性頭骨形態特徵,反映東亞更新世人類演化特點既具有一般性的趨勢,同時還呈現一定程度的地區連續性以及與其它地區古人類之間的交流。

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據主持許昌人化石研究的文章通訊作者中科院古脊椎所研究員吳秀傑介紹,近10年來,中科院古脊椎所古人類化石研究課題組在中國更新世中、晚期人類演化方面開展了大量的野外調查、發掘和化石研究工作,取得了一批原創性研究成果。該課題組先後在湖北鄖西黃龍洞、湖南道縣福巖洞、安徽東至華龍洞等地發現了珍貴的古人類化石。在現代人起源領域開展了多方面的實驗研究,先後完成對廣西崇左智人洞、許家窯、馬壩、盤縣大洞、道縣等中更新世晚期及晚更新世早期人類化石形態、病理、創傷、先天畸形等研究,提出早期現代人至少10萬年前在華南地區出現、部分中國更新世晚期人類化石具有歐洲尼安德特人形態特徵等觀點。同時,在研究中注意到東亞地區更新世晚期人類演化不同步,在化石形態方面呈現明顯區域性差別。這一地區早期現代人直接祖先的地區分佈及化石特徵還不清楚,尤其缺乏可靠的化石證據。吳秀傑認為,許昌人化石的發現和研究為探討這一問題提供了新的化石證據。許昌人很可能代表著華北地區早期現代人的直接祖先。許昌人頭骨化石呈現的複雜及鑲嵌性形態特徵為中國古人類演化的地區連續性以及與歐洲古人類之間的交流提供了一定程度的支援。但需要指出的是,東亞更新世晚期人類演化比以往研究認為的要複雜得多。東亞古人類演化並非單純的“線性進化”或者“取代”的簡約模式,在晚更新世早期,東亞地區可能並存多種古人類群體, 不同群體之間有雜交或基因交流。

這項研究得到國家自然科學基金和中科院的資助。

圖1. 河南靈井遺址發現的許昌人1號(右側)和2號(左側)頭骨化石(吳秀傑供圖)

圖2. 許昌1號頭骨化石碎片及頭骨化石的3D虛擬復原(吳秀傑供圖)

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圖3. 許昌2號頭骨化石碎片及頭骨化石的3D虛擬復原(吳秀傑供圖)

圖4. 許昌人頭骨頂面觀及其與直立人、早期現代人對比(吳秀傑供圖)

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