人類演化研究成果再次入選「中國科學十大進展」

2021-01-19 中科院古脊椎所

2018年2月27日,在科技部舉行的新聞發布會上公布了2017年度「中國科學十大進展」。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所主持研究的「中國發現新型古人類化石-許昌人」入選。這是該所古人類課題組繼2010年度「中國發現10萬年前的早期現代人化石」和2015年度「發現東亞最早的現代人化石」,第三次獲得該榮譽。

「中國科學十大進展」是由科技部基礎研究管理中心等部門組織,由兩院院士、973計劃顧問組和諮詢組專家、973計劃項目首席科學家、國家重點實驗室主任等專家學者,從推薦的「年度270項自然科學各領域重要研究成果」中經過初選和終選兩輪投票選出。截至2018年2月已舉辦13屆,是我國基礎研究傳播工作的品牌項目。

成果解讀:

長期以來,古人類學界對在中國境內發現的中更新世晚期至晚更新世早期過渡階段古人類成員的演化地位一直存在爭議。爭論的焦點是:他們是由本地的古人類連續進化而來?還是外來人群的成功入侵者?以及在現代人出現與演化過程中的作用。河南靈井遺址發現的兩件古人類頭骨化石——許昌人,為探討這一階段中國古人類的演化模式提供了重要信息。

圖1. 2017年度入選的「中國發現新型古人類化石」(吳秀傑供圖)

河南靈井遺址發現的2件人類頭骨化石(右側:許昌1號;左側:許昌2號)

       2005-2016年,河南省文物考古研究院李佔揚研究員帶領的考古隊對位於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,年代為距今10.5-12.5萬年。2014年以來,吳秀傑研究員等對許昌人頭骨化石開展了修復、拼接、復原和研究工作。許昌人頭骨化石出土時已經破裂成45塊碎片。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(圖1):許昌1號由26塊游離的頭骨碎片組成,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塊游離的碎片拼接而成, 復原後的頭骨保存有腦顱的後部,為一較為年輕的成年個體。研究顯示,許昌人顱骨既具有東亞古人類低矮的腦穹隆、扁平的顱中矢狀面、最大顱寬的位置靠下的古老特徵,同時又兼具歐亞大陸西部尼安德特人一樣的枕骨(枕圓枕上凹/項部形態)和內耳迷路(半規管)形態,呈現出演化上的區域連續性和區域間種群交流的動態變化。此外,許昌人超大的腦量(1800 cc)和纖細化的腦顱結構,又體現出中更新世人類生物學特徵演化的一般趨勢。目前還無法將其歸入任何已知的古人類成員之中,許昌人可能代表一種新型的古老型人類。這項研究填補了古老型人類向早期現代人過渡階段中國古人類演化上的空白,表明晚更新世早期中國境內可能並存有多種古人類成員,不同群體之間有雜交或者基因交流。許昌人化石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持。

2017年3月3日,《Science》雜誌報導了河南靈井遺址出土的兩件新型古人類化石——中國許昌發現的晚更新世古老型人類頭骨。文章發表後,引起了國內外學術界和媒體的極大關注,《Science》、《Current Biology》等國際頂端學術期刊都發表了專題評論,認為這項研究填補了古老型人類向早期現代人過渡階段東亞地區古人類演化上的空白,是中國學者在古人類研究領域取得的重大突破。

延伸閱讀:這個研究團隊還取得了哪些成果?

      中國古人類學研究始於上世紀初周口店北京猿人化石的發現。經過幾代人的努力,迄今已經在中國境內70餘處地點發現了更新世時期人類化石。21世紀以來,國際古人類學界對東亞地區人類起源與演化的關注不斷增加,尤其現代人在東亞的出現與擴散引發了許多研究和爭論。組建於這一背景下的古脊椎所古人類研究團隊圍繞中國古人類起源與演化的前沿問題,開展了大量的野外調查、發掘和研究,取得了一系列重要化石發現和原創性研究成果。近10年來,在劉武研究員和吳秀傑研究員帶領下,該團隊連續在湖北鄖西黃龍洞、湖南道縣福巖洞、安徽東至華龍洞發現重要古人類化石;完成了對廣西崇左智人洞、許家窯、馬壩、盤縣大洞、道縣、許昌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,在研究中他們也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布及化石特徵還不清楚,尤其缺乏可靠的人類化石證據。

該團隊入選「中國科學十大進展」的另外兩項成果是?

        一:2007年,金昌柱研究員帶領的野外隊在廣西崇左木欖山智人洞發現一件人類下頜骨和兩枚牙齒化石,年代為距今10-11.3萬年(圖2)。劉武研究員等對智人洞人類化石進行了研究,顯示這件下頜骨已經出現一系列現代人類的衍生特徵,如突起的聯合結節、明顯的頦窩、中等發育的側突起、近乎垂直的下頜聯合部、明顯的下頜聯合斷面曲度等。這些特徵明顯區別於古老型智人,而與現代人接近,智人洞的人類可能是東亞的最早的現代人,將早期現代人在東亞出現時間提早了6萬年。相關研究論文2010年11月9日在《PNAS》發表,併入選2010年度中國科學十大進展。

圖2  2010年度入選的「中國發現10萬年前的早期現代人化石」(吳秀傑供圖)

廣西崇左木欖山智人洞(左圖)及其發現的人類下頜骨化石(右圖)


二:2010-2015年,劉武研究員和吳秀傑研究員率領的古人類研究團隊對湖南省道縣境內的福巖洞進行連續調查和發掘,先後發現47枚人類牙齒化石,年代為距今8-12萬年(圖3)。研究顯示,道縣人類牙齒較小,明顯小於歐洲、非洲和亞洲更新世中、晚期人類,位於現代人變異範圍;齒冠和齒根呈現典型現代智人特徵,如簡單的咬合面和齒冠側面形態、短而纖細的齒根等,說明道縣人類牙齒已經具有完全現代形態,可以明確歸入現代智人。據此可以確定,具有完全現代形態的人類至少8萬年前在華南局部地區已經出現。這項研究填補了現代類型人類在東亞地區最早出現時間和地理分布的空白。該項研究的論文發表於2015年10月29日《Nature》雜誌,入選2015年度中國科學十大進展。

圖3  2015年度入選的「發現東亞最早的現代人化石」(吳秀傑供圖)

湖南道縣福巖洞、洞穴走向、地層及其發現的部分人類牙齒化石

未來,在古人類研究領域,還有哪些期待?

       近年來,國際古人類學界對現代人在東亞大陸出現與演化的規律和細節過程予以日益增多的關注,引發了一些前沿與爭議。廣西智人洞、湖南道縣、許昌靈井古人類化石的發現為探討這些學術問題提供了關鍵的研究材料。

       該研究團隊對這三批化石的研究取得了了一系列重要發現和認識,提出早期現代人和完全現代類型的人類至少10萬年前在華南地區已經出現。同時,揭示現代人在東亞大陸出現與演化過程中具有非常複雜的多樣性和區域間差別,在現代人在華南地區出現的同時,在華北地區仍生存有古老類型的人類,並可能與歐洲古人類發生基因交流。

       需要指出的是,東亞古人類的演化比以往研究認為的要複雜的多,目前的發現和認識只是基於現有的化石證據。尋找人類化石,猶如「大海撈針」,需要多學科合作,長期不懈地堅持野外工作,經過幾代人的不懈努力,「眾裡尋她千百度」,總會有所收穫。


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