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                      我國學者發現向早期現代人連續演化的更新世中期人類頭骨化石
                      2019-04-30| 编辑: | 【 】【打印】【關閉

                        

                        (吳秀傑供圖) 

                        距今30-13万年的中更新世晚期是东亚古人类演化的重要时间段。直立人消失与古老型智人繁盛、演化多样性与不同古人类成员出现以及古老型人类向早期现代人演化等一系列重要事件都发生在这一时期。由于以往发现的中更新世晚期人类化石大多破碎、或年代存在不确定因素,古人类学界对这一时期东亚古人类演化的许多问题一直存在争议。因此,年代可靠、保存状态良好的人类化石对于研究和论证这一时期人类演化过程尤为重要。近日,《美国国家科学院院刊》(PNAS) 发表了中國科學院古脊椎动物与古人类研究所刘武、吴秀杰、裴树文和中國科學院地球环境研究所蔡演军等对华龙洞中更新世人类化石的研究论文,为深入探讨东亚古人类演化提供了新的证据。 

                        

                        圖1.安徽東至華龍洞出土的人類頭骨化石 

                        A:头骨化石出土状况;B:去除地层堆积物后的头骨化石碎片;C-F:3D虚拟复原的头骨化石,分别为前面观、右前面观、顶面观和左侧面观.(吳秀傑供圖)

                        2013年以來,該研究團隊對位于安徽省東至縣的華龍洞進行了連續5年的系統發掘,先後發現了30余件古人類化石、100余件古人類制作使用的石器、40余種哺乳動物化石。此外,還發現了動物骨骼表面切割、砍砸痕迹等反映古人類生存行爲的多種證據。通過同位素測年、動物群組成分析及地層對比等多種方法的綜合研究,人類化石的年代被確定爲距今33.1萬-27.5萬年之間。

                        

                        

                        图2. 华龙洞遗址及其化石分布情况 

                        A 华龙洞周边地貌特征;B1-B3: 遗址形成过程模式图;C:2014年华龙洞发掘前景象;D:2016年华龙洞遗址发掘后空中俯视图;E:出土人类头骨化石点遗址纵向切面模式图(蔡演军、裴树文供图) 

                        據負責華龍洞發掘、洞穴地質、化石埋藏和年代測定的文章通訊作者裴樹文研究員和蔡演軍研究員介紹,華龍洞位于一處寒武系灰岩山坡的底部,含化石地層堆積物系古老洞穴坍塌形成,地質、地層及埋藏演化過程較爲複雜。由于華龍洞遺址是由坍塌的洞穴形成,整個工作區域包含大量灰岩塊體及堅硬的膠結,發掘工作極其艱難。在連續5年的發掘過程中,團隊成員每年都需要克服采用工程破裂手段破碎巨石並清理現場等重重困難。在發掘過程中,針對膠結物不規則分布、地形起伏大和地層堆積非常複雜的特點,團隊采取國際洞穴和裂隙常用的發掘技術,運用頂部整體布方,全面揭露,全程記錄出土遺物三維信息的技術,自上而下發掘,發掘膠結物進行手選、幹篩、水洗等多種程序,以便尋找古人類化石及相關標本。5年來,研究人員在發掘過程中對地層進行觀測和描述,原位采集了近百件年代測定樣品,並對早期洞穴的次生碳酸鹽堆積進行考察和測年樣品采集。在室內測試分析過程中,首先遴選適合年代測定的較爲純淨的次生碳酸鹽樣品,然後分別在西安交通大學和美國明尼蘇達大學鈾系年代實驗室進行不平衡鈾系年代的測定,獲得了54個次生碳酸鹽樣本和兩個動物牙齒的鈾系年代數據,確定了華龍洞人類化石的年代。 

                        

                        图3 华龙洞年代测定结果(蔡演军供图)

                        在华龙洞发现的人类化石一共有30余件,代表大约16个古人类个体。其中编号为华龙洞6号(HLD-6) 的头骨保存最为完整。这件化石发现时尚包裹在地层胶结中,仅露出眼眶和部分面部。在清理包裹化石的地层胶结后,发现了属于同一个体的19件头骨和下颌骨碎片。经过细致的修复、拼接、CT扫描、手工和虚拟复原,获得较为完整的虚拟和实体头骨、下颌骨和颅内模。复原后的华龙洞头骨包含几乎完整的面部和大部分脑颅部以及一侧下颌骨, 代表一个大约14-15岁少年个体。近两年来,该团队对华龙洞人类头骨、下颌骨和牙齿形态特征、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。 

                        對華龍洞人類化石的研究發現:距今大約30萬年的華龍洞人類頭骨、下颌骨和牙齒呈現與東亞中更新世直立人、更新世晚期人類及現代人類相似的混合特征。華龍洞人類頭骨具有一系列與周口店等東亞更新世中期人類一致的原始特征,包括低矮的顱穹窿、顱骨最大寬位置低、額骨矢狀脊、發達的眶上圓枕、寬而低矮的鼻部梨狀孔、緩坡型鼻腔底部結構、第三臼齒先天缺失等。這些解剖學特征與多數中國更新世人類化石特征相似,體現了東亞地區更新世人類演化的區域連續性總體趨勢。同時,華龍洞人類頭骨、下颌骨和牙齒化石還呈現出一些與更新世晚期人類及現代人相似的的特征,表現爲上面部扁平、顱穹窿部和面部形態纖細、下颌骨聯合接近垂直並出現颏三角、牙齒結構簡單及尺寸較小等。這些相對進步的特征揭示這一時期東亞大陸人類已經出現向早期現代人演化過渡的趨勢。因而華龍洞人類化石提供了東亞地區人類演化區域連續性以及從古老型人類向早期現代人演化過渡的新證據。 

                        據裴樹文研究員介紹,華龍洞古人類生存行爲信息主要來自石制品和人類對動物資源的利用。古人類采取錘擊法對質地較好的燧石結核進行剝片和加工石器,而針對石英原料則采取砸擊法制作石制品,反映了多樣化的適應策略。在出土的燧石石片邊緣均顯示有古人類使用過的痕迹,這與出土多件動物骨骼表面保留割切和砍砸痕迹相吻合。未來對石制品、動物化石及痕迹標本的深入研究,將進一步揭示華龍洞的遺址性質及古人類對生態環境的適應策略等多方面的信息。 

                        

                        图4 华龙洞遗址动物化石堆积情况(A), 出土的石制品(B)及哺乳动物化石(C,D)(同号文、李强、裴树文供图)

                        主持華龍洞遺址項目的劉武研究員和吳秀傑研究員指出,近10余年來,該研究團隊開展了大量的野外調查和發掘,先後在湖北鄖西黃龍洞、湖南道縣福岩洞以及安徽東至華龍洞等地發現重要古人類化石及古人類生存活動證據,並開展相關的多學科研究。華龍洞是繼周口店之後,在中國發現的出土人類化石最爲豐富,同時還包含石器及其它古人類生存活動證據的綜合性古人類遺址。長期以來,古人類學界對支持東亞古人類連續演化以及現代人當地起源的化石形態特征一直存在爭議。華龍洞人類化石的發現和研究爲探討這些問題提供了新的證據。對華龍洞人類化石的研究,發現了包括第三臼齒先天缺失等一些支持東亞古人類連續演化的區域性特征。此外,華龍洞人類頭骨、下颌骨、牙齒呈現一系列與現代人類相似的形態特征,暗示現代人在東亞大陸出現時間可能比以往認爲的更早。這些發現也符合世界範圍古人類演化的纖細化及區域連續性的總體趨勢。目前對華龍洞人類化石的初步研究已經提供了論證東亞古人類演化的新的證據,標志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。

                        

                        

                        图5 华龙洞头化石(A)及其与中国其他古人类化石的对比 

                        B:周口店直立人;C:南京直立人 D:大荔;E:金牛山;F:马坝(吳秀傑供圖)

                        这项研究得到中國科學院和国家自然科学基金委的资助。 

                        文章鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2019/04/24/1902396116

                        


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