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華龍洞6號頭骨面貌復原(A華龍洞6號化石;B虛擬復原頭骨;C實體復原頭骨;D雕塑頭骨;E復原像)。中科院古脊椎所供圖
華龍洞6號面骨化石。中科院古脊椎所供圖
華龍洞6號左側上頜骨及顴骨。中科院古脊椎所供圖
部分更新世中期中國古人類化石(從左到右:華龍洞6號、周口店 12號、和縣、大荔)。中科院古脊椎所供圖
華龍洞6號與世界范圍更新世古人類及現(xiàn)代人類面部測量數(shù)據多變量統(tǒng)計分析。中科院古脊椎所供圖
華龍洞6號(A)與部分古人類化石硬腭部門齒孔位置(B非洲;C周口店; D摩洛哥;E金牛山;F山頂洞) 中科院古脊椎所供圖
30萬年前的華龍洞古人類面部有什么特征?他們長什么樣子?東亞古人類何時開始向現(xiàn)代人演化?這些古人類演化領域的研究議題長期以來備受矚目。
由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所(中科院古脊椎所)劉武研究員和吳秀杰研究員領導的中外合作團隊,通過安徽省東至縣境內的華龍洞古人類遺址進行連續(xù)8年考察與發(fā)掘,最新研究發(fā)現(xiàn)30萬年前的華龍洞人面部呈現(xiàn)鑲嵌性形態(tài)特征,除部分眶上部和顴部特征與周口店、南京、大荔、金牛山等更新世中期直立人及古老型人類相似外,多數(shù)面部特征位于早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人類變異范圍,這也是東亞迄今最早具有現(xiàn)代人面部特征的古人類。
合作研究團隊還對華龍洞人頭骨進行面貌復原,展示出30萬年前華龍洞古人類的容貌。這項研究的論文近日在國際專業(yè)學術期刊《人類進化雜志》在線發(fā)表,進一步證明東亞中更新世晚期人類演化多樣性,提出東亞地區(qū)人類從古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)的演化過渡30萬年前已經發(fā)生,比以往認識提早了8萬-10萬年。
華龍洞遺址發(fā)現(xiàn)完整頭骨等30余件古人類化石
中科院古脊椎所介紹說,2013年以來,該所領導的中外合作研究團隊對華龍洞遺址進行連續(xù)考察與發(fā)掘,發(fā)現(xiàn)30余件古人類化石,其中包括一件較完整的頭骨化石。此外,還發(fā)現(xiàn)數(shù)百件石器,大量哺乳動物化石及動物骨骼表面切割、砍砸痕跡等多種反映古人類生存行為的證據。通過鈾系測年、動物群組成分析及地層對比,確定古人類化石年代為距今33.1萬-27.5萬年之間。這是繼周口店之后,在中國發(fā)現(xiàn)的人類化石數(shù)量最為豐富、包含有石器等人類活動證據的更新世中期人類化石地點。
在華龍洞發(fā)現(xiàn)的人類化石中,包括一件編號為華龍洞6號(HLD 6)的完整頭骨,保存有完整的面部骨骼。本次研究采用傳統(tǒng)形態(tài)描述、高清晰度計算機斷層掃描(CT)、多變量統(tǒng)計等方法對華龍洞6號面部骨骼進行了詳細的形態(tài)觀察與測量,并與世界范圍更新世古人類及現(xiàn)代人類標本進行對比分析,取得一系列新的發(fā)現(xiàn)和認識。
30萬年前華龍洞人呈現(xiàn)哪些現(xiàn)代人面部特征
論文第一作者吳秀杰研究員表示,研究顯示,華龍洞6號頭骨具有一些東亞更新世中期直立人面部特征,包括眶上圓枕、眶上結節(jié)、眶下部的上頜溝、顴結節(jié)、上頜顴突、以及缺乏犬齒窩等。盡管如此,這些特征的表現(xiàn)程度比周口店等直立人明顯為弱。一些常見于更新世中期直立人及古老型人類的面部特征,例如鼻骨寬闊、低矮的上面部、明顯的突頜、犬齒軛、顴切跡等在華龍洞6號表現(xiàn)微弱,甚至缺失。
她說,相比之下,華龍洞6號絕大多數(shù)面部特征位于早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人類變異范圍。華龍洞6號淺的眶上溝、凹陷的眉間區(qū),深的淚腺窩與早期現(xiàn)代人以及現(xiàn)代人類表現(xiàn)相似;幾乎所有鼻部特征在華龍洞6號都位于現(xiàn)代人變異范圍,包括接近垂直走向的梨狀孔側緣、梨狀孔下緣發(fā)達的鼻前棘、橫棘以及鼻前窩;眼眶下方的中面部在華龍洞6號大致呈與冠狀面平行的垂直方向,使得面部顯得很扁平,與東亞地區(qū)現(xiàn)代人表現(xiàn)相似,而與向前傾斜的更新世中期直立人明顯不同;華龍洞6號顴弓根位置在第一臼齒水平,與大多數(shù)早期現(xiàn)代人以及現(xiàn)代人類相似,而與位置靠后更新世中期直立人及古老型人類不同;位于硬腭部的門齒孔開口在華龍洞6號非??壳?4毫米),位置靠前的門齒孔是早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人的典型特征(4-8毫米),而周口店等直立人門齒孔位置非??亢?12-17毫米)。此外,華龍6號上頜齒槽弓呈現(xiàn)代人的短而寬,呈拋物線形,而與直立人齒弓長而窄的橢圓形明顯不同。
華龍洞6號面部各項線性測量、角度以及指數(shù)數(shù)據也呈現(xiàn)鑲嵌性特點,但大多在現(xiàn)代人變異范圍。反映面部突頜程度的總面角在華龍洞為89.1度,與更新世中期古人類接近,說明華龍洞6號面部有一定程度的突頜,但其它面部測量特征都位于早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人變異范圍。反映面部扁平程度的鼻顴角在華龍洞6號143.3度,說明華龍洞6號具有很扁平的上面部。華龍洞6號眶后縮窄指數(shù)、眶指數(shù)、梨狀孔指數(shù)、上面高指數(shù)、齒弓指數(shù)等也都與現(xiàn)代人接近。與世界范圍更新世古人類及現(xiàn)代人類頭骨面部測量數(shù)據對比的多變量統(tǒng)計分析結果與顯示,華龍洞6號與更新世晚期早期現(xiàn)代人及現(xiàn)代人類關系最為密切。
面貌復原顯示一位年輕的與現(xiàn)代人相似的個體面容
由于華龍洞6號保存比較完整的面部骨骼,可以提供準確的面部形態(tài)解剖學信息。研究團隊分別采用手工方法和CT掃描方法復原了華龍洞6號實體和虛擬頭骨。利用本次研究獲得華龍洞6號頭骨面部形態(tài)及測量特征數(shù)據,對華龍洞6號頭骨面貌進行了雕塑法復原。
吳秀杰稱,獲得的華龍洞6號頭面部復原像清晰、直觀地展示了30萬年前生活在華龍洞古人類的容貌特征,顯示這是一位年輕的與現(xiàn)代人相似的個體面容。
實證中更新世晚期中國古人類演化形態(tài)多樣性
論文共同通訊作者、負責本次研究的劉武研究員指出,最近10多年來,澎湖、許昌、華龍洞、夏河、哈爾濱等古人類化石發(fā)現(xiàn)及相關研究顯示,中更新世晚期中國古人類演化具有復雜的化石形態(tài)多樣性,這些形態(tài)多樣性表現(xiàn)為原始、衍生、以及一些特殊的特征并存的混合或鑲嵌模式。
雖然以往研究已經注意到部分中國中更新世晚期人類化石呈現(xiàn)一些與現(xiàn)代人相似的特征,但這些特征數(shù)量很少,尤其缺乏面部形態(tài)變異的詳細數(shù)據。而華龍洞6號是迄今為止發(fā)現(xiàn)的第一例呈現(xiàn)如此豐富數(shù)量現(xiàn)代人面部特征的古人類化石,這在中國乃至整個東亞以往中更新世晚期人類化石記錄中尚未有過同樣發(fā)現(xiàn)。
此外,此次研究對比分析發(fā)現(xiàn)大荔、金牛山、馬壩、巢縣、長陽等中國中更新世晚期人類化石,在面部形態(tài)特征也呈現(xiàn)不同的多樣性表現(xiàn)。因此,華龍洞人的最新研究發(fā)現(xiàn),為中更新世晚期人類演化形態(tài)多樣性提供了新的證據。
東亞人類30萬年前已由古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)演化過渡
劉武表示,黃龍洞、智人洞、福巖洞等古人類化石發(fā)現(xiàn)與研究將現(xiàn)代人在東亞大陸出現(xiàn)時間提早到8萬-12萬年前。近期研究在盤縣大洞、大荔等中更新世晚期人類化石上發(fā)現(xiàn)一些與現(xiàn)代人類相似的衍生特征,但這些化石多數(shù)特征仍然位于更新世早期和中期直立人或古老型人類變異范圍。因此,之前古人類學界對東亞地區(qū)人類古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)轉變發(fā)生時間還不清楚,或缺乏一致意見。
此次最新研究顯示,華龍洞6號頭骨具有的現(xiàn)代人特征數(shù)量及表現(xiàn)程度均超過已知的所有中國中更新世晚期人類化石,這一發(fā)現(xiàn)提示東亞地區(qū)人類古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)的演化過渡時間比以往認為的要早,可能在30萬年前就已經發(fā)生,比以往認為的年代要早8萬-10萬年。華龍洞6號所代表的人群不僅是東亞地區(qū)最早的從古老形態(tài)向現(xiàn)代形態(tài)演化過渡的成員,而且最初的向現(xiàn)代形態(tài)的演化過渡事件很可能發(fā)生在相對隔離的局部區(qū)域,而此時在中國其他地區(qū)仍然被更加古老的人類成員所占據。
根據華龍洞6號頭骨30萬年前的年代數(shù)據、在頭骨上呈現(xiàn)的大量現(xiàn)代人特征、以及面貌復原所展現(xiàn)的現(xiàn)代人容貌,這件頭骨代表著東亞地區(qū)最早的現(xiàn)代人面部骨骼形態(tài)及容貌?!叭A龍洞6號頭骨呈現(xiàn)出現(xiàn)代人特征提示,30萬年前生存在華龍洞的人群代表著東亞地區(qū)最早的準現(xiàn)代人?!眲⑽湔f。
他指出,最近在非洲的古人類化石發(fā)現(xiàn)和研究將現(xiàn)代人出現(xiàn)時間提早到31.5萬年前。然而,遺傳學研究顯示,古老型人類與現(xiàn)代人類譜系的分別時間發(fā)生在55萬-76.5萬年前,提示可能有生存時間更早的現(xiàn)代人譜系成員,遠遠早于目前的人類化石證據。未來更多的古人類化石發(fā)現(xiàn)與研究,將進一步揭示現(xiàn)代人在東亞大陸的出現(xiàn)過程并澄清與現(xiàn)代人起源的相關爭議。
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