距今30-13萬年的中更新世晚期是東亞古人類演化的重要時間段。直立人消失與古老型智人繁盛、演化多樣性與不同古人類成員出現以及古老型人類向早期現代人演化等一系列重要事件都發生在這一時期。由於以往發現的中更新世晚期人類化石大多破碎、或年代存在不確定因素，古人類學界對這一時期東亞古人類演化的許多問題一直存在爭議。因此，年代可靠、保存狀態良好的人類化石對於研究和論證這一時期人類演化過程尤為重要。近日，《美國國家科學院院刊》(PNAS) 發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所劉武、吳秀傑、裴樹文以及中國科學院地球環境研究所蔡演軍等對華龍洞中更新世人類化石的研究論文，為深入探討東亞古人類演化提供了新的證據。
圖1. 安徽東至華龍洞出土的人類頭骨化石
A：頭骨化石出土狀況；B：去除地層堆積物後的頭骨化石碎片；C-F：3D虛擬復原的頭骨化石，分別為前面觀、右前面觀、頂面觀和左側面觀.（圖片來自：吳秀傑）
2013年以來，該研究團隊對位於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餘件古人類化石、100餘件古人類製作使用的石器、40餘種哺乳動物化石。此外，還發現了動物骨骼表面切割、砍砸痕跡等反映古人類生存行為的多種證據。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為距今33.1萬-27.5萬年之間。
圖2. 華龍洞遺址及其化石分布情況
A 華龍洞周邊地貌特徵；B1-B3: 遺址形成過程模式圖；C：2014年華龍洞發掘前景象；D：2016年華龍洞遺址發掘後空中俯視圖；E：出土人類頭骨化石點遺址縱向切面模式圖 （圖片來自：蔡演軍、裴樹文）
華龍洞位於一處寒武系灰巖山坡的底部，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為複雜。由於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巖塊體及堅硬的膠結，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採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，團隊採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，原位採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採集。在室內測試分析過程中，首先遴選適合年代測定的較為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。
圖3 華龍洞年代測定結果（圖片來自：蔡演軍）
在華龍洞發現的人類化石一共有30餘件，代表大約16個古人類個體。其中編號為華龍洞6號(HLD-6) 的頭骨保存最為完整。這件化石發現時尚包裹在地層膠結中，僅露出眼眶和部分面部。在清理包裹化石的地層膠結後，發現了屬於同一個體的19件頭骨和下頜骨碎片。經過細緻的修復、拼接、CT掃描、手工和虛擬復原，獲得較為完整的虛擬和實體頭骨、下頜骨和顱內模。復原後的華龍洞頭骨包含幾乎完整的面部和大部分腦顱部以及一側下頜骨, 代表一個大約14-15歲少年個體。近兩年來，該團隊對華龍洞人類頭骨、下頜骨和牙齒形態特徵、測量數據、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數據進行了對比。
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、下頜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徵。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徵，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。這些解剖學特徵與多數中國更新世人類化石特徵相似，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、下頜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徵,表現為上面部扁平、顱穹窿部和面部形態纖細、下頜骨聯合接近垂直並出現頦三角、牙齒結構簡單及尺寸較小等。這些相對進步的特徵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。
華龍洞古人類生存行為信息主要來自石製品和人類對動物資源的利用。古人類採取錘擊法對質地較好的燧石結核進行剝片和加工石器，而針對石英原料則採取砸擊法製作石製品，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跡，這與出土多件動物骨骼表面保留割切和砍砸痕跡相吻合。未來對石製品、動物化石及痕跡標本的深入研究，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。
圖4 華龍洞遺址動物化石堆積情況（A）, 出土的石製品（B）及哺乳動物化石（C，D）（圖片來自：同號文、李強、裴樹文）
近10餘年來，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、湖南道縣福巖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為豐富，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徵一直存在爭議。華龍洞人類化石的發現和研究為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徵。此外，華龍洞人類頭骨、下頜骨、牙齒呈現一系列與現代人類相似的形態特徵，暗示現代人在東亞大陸出現時間可能比以往認為的更早。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。
圖5 華龍洞頭化石（A）及其與中國其他古人類化石的對比
B：周口店直立人；C：南京直立人 D：大荔；E：金牛山；F：馬壩 （圖片來自：吳秀傑）
這項研究得到中國科學院和國家自然科學基金委的資助。
（圖文轉自：中國科學院古脊椎動物與古人類研究所網）