解開欒川“古老兒童”化石密碼

Posted 2023-01-01 化石

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解開欒川“古老兒童”化石密碼

欒川孫家洞發現的古人類上下頜骨與牙齒化石

欒川孫家洞發現的古人類下門齒和臼齒化石圖片來源：中科院古脊椎所

直立人是人類演化史上非常關鍵的一個種。他們最早開始用火，以狩獵作為生活的重要部分，他們可以製造石器，還能像現代人那樣奔跑。

2012年，洛陽市文物考古研究院在河南欒川孫家洞進行搶救性發掘，在原生層位發現了古人類化石。爾後，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所與洛陽市文物考古研究院合作，在其中驚喜地發現了十分珍貴的直立人兒童化石。近期，這一研究成果發表在了《人類學學報》上。

古老兒童生長髮育接近現代人

對現代人和現生靈長類研究發現，現代人具有獨特的牙齒生長模式和生活史，明顯區別於其他靈長類動物，表現在牙齒萌出順序不同、恆齒萌出時間及間隔延長、第一臼齒萌出年齡延遲、兒童生長期延長、性成熟晚、首次生育年齡大、壽命長等特點。

而現代人獨特的牙齒生長模式及生活史，在人類演化過程中何時出現，是一個非常重要的問題，至今科學家仍沒有找到答案。該研究指出，其中一個主要原因，是缺乏足夠的各階段、各類群的幼年化石材料。

1984年在肯亞北部特卡納湖西岸，科學家發現了死於160多萬年前的直立人“特卡納男孩”，當時推測他的年齡為9歲。這個發現曾轟動一時，因為他是目前為止人類發現的最完整的古人類骨骼，包括頭骨片、下頜骨、牙齒、臂骨、腿骨、脊椎骨、肋骨、骨盆。

再比如，西班牙阿塔普埃爾卡山格蘭多利納洞穴中曾被發現了人類最早達到歐洲的證據，距今80萬~120萬年的“先驅人”。其中，大部分個體屬於兒童，包括前額骨、一個完整的面部骨骼、下頜、牙齒、手臂和腳以及膝蓋骨。許多骨頭上面佈滿劃痕，科學家認為它們是被石制工具所切削過的。

但中科院古脊椎所研究員趙凌霞表示，“至今這些兒童的生長模式是否與現代人一致，科學家還難以確定，因為更多兒童及未成年化石發現及其年齡鑑定是解決這一問題的關鍵”。

此次在欒川孫家洞中，考古學家總共發現了6件古人類化石，包括上頜殘塊、下頜殘塊和4枚牙齒，分別是上頜第二前臼齒、下頜外側門齒、2個下頜第二臼齒。這些化石分別屬於三個個體，其中有兩個是未成年個體。

科研人員根據這些兒童標本的觀察分析，特別是上頜、下頜兩件標本，發現其第一臼齒剛剛萌出時間不長，僅有輕微程度的磨耗，牙根還在生長之中，同時牙床中還有未萌出的牙齒正在生長之中。初步推斷，牙齒髮育階段與6~7 歲的現代兒童相當。另一單顆牙齒，從牙冠和牙根發育狀況看，則估計相當於現代人11 歲左右的青少年。

根據趙凌霞的介紹，欒川古人類兒童的第一臼齒萌出年齡接近6歲，而且第一臼齒和第二臼齒的萌出時間間隔比較長，這兩項重要生理指標揭示了，欒川直立人兒童的牙齒生長模式已經與現代人接近或者相當。

“考慮到現代人和現生靈長類第一臼齒萌出年齡與其生活史重要引數，比如新生兒腦量、成人腦量、幼兒生長期、青少年及性成熟年齡、初次生育年齡、壽命等有密切相關性，初步推測欒川直立人可能已經具有了接近或相似於現代人的生長髮育模式和生活史特點。”

不過，趙凌霞也提到，想要真正瞭解這一古老型人類的生長模式和生活史特徵，必須對欒川兒童的年齡作更精確的鑑定，藉助無損微觀技術進一步觀察其內部的結構。

中國古人類牙齒化石的共性

欒川孫家洞出土的化石中，還包含了豐富的哺乳動物化石。比如，腫骨大角鹿、李氏野豬、中國鬣狗、梅氏犀、葛氏斑鹿等中國中更新世時期常見的代表性種類，同時還有大熊貓、貘、梅氏犀、竹鼠等華南更新世常見種類。科學家也是憑此判斷，欒川古人類化石的時代應該是更新世中期。

不過，直立人與早期智人牙齒大小和形態並不容易區分，欒川孫家洞古人類究竟更接近哪一種？

在同一時期，周口店第一地點的古人類化石是直立人的典型代表，其牙齒標本數量最多，測量資料及變異範圍能夠更好地反映直立人的牙齒特點。於是，研究人員首先將欒川古人類與周口店發現的直立人牙齒作比較，結果欒川人牙齒的長寬測量值均落在周口店直立人牙齒的變異範圍之內。

此外，在與更廣泛的直立人、尼安德特人及晚期智人牙齒資料比較後，欒川古人類牙齒的測量值均高於尼人和智人的平均值，相比之下，與直立人的平均值更接近。因此，通過這些比較，研究人員認為，欒川古人類應該被歸入直立人的變異範圍。

值得一提的是，研究人員在對這些牙齒形態進行觀察後有一些特別的發現，欒川3個下臼齒後尖上有一種被稱為“轉向皺紋”的形態特徵。這種形態特徵最早是在北京周口店直立人中被發現的。

事實上，在中國的古人類牙齒中，淅川直立人、丁村人等都有轉向皺紋的特徵。已有的研究顯示，現代東北亞人群中轉向皺紋的出現率明顯高於其他地區。因此，科學家認為，下臼齒轉向皺紋可能是出現於中國從直立人到現代人類各階段人類牙齒的共同特徵。

與此相類似的，還有欒川 2 個下第二臼齒的“五尖型”，這也是中國古人類牙齒化石中常見的特徵。不僅如此，這些特徵還高頻地出現在現代東亞蒙古人種中。

研究人員指出，這個發現的意義在於，它進一步支援了中國古人類連續進化學說。

直立人是亞洲人的祖先嗎

這一學說與人類的起源息息相關。

目前，學界關於現代人的起源問題長期持有兩種不同的觀點。最經典的當然是非洲起源說，認為解剖學上的現代人在非洲起源，然後向其他地區擴散，取代當地古人類，或者與之有少量基因融合。現有的無論是化石證據還是遺傳學證據，也的確更多地支援這一說法。

但在東亞地區，另一個學說也很受關注——多地起源。100多年前，直立人擴散到了舊世界的各個地區，他們逐漸開始演化出了現代的特徵以及地區性差異，而這種地區性的差異則奠定了現代人類種族差異的基礎。這種觀點強調，不同地區的直立人種群與他們在當地的現代人後代在時間和空間上是連續的。

1984年，中科院院士吳新智聯合國外學者提出“現代人多地區起源”假說，特別是提出了中國古人類“連續進化附帶雜交”的理論，認為中國古人類以連續進化為主、基因交流為輔。

儘管這種觀點始終備受爭議，但在東亞地區，能夠直接證明非洲起源說的化石證據並沒有被發現。相反，更多中國境內的古人類化石證據表明，包括直立人、早期智人、現代人在演化時間分佈上具有連續性，一些體質特徵也有明顯的延續性。

那麼，至少在東亞，人類的演化模式還遠沒有定論。

相關論文資訊：DOI: 10.16359/jki11-1963/q.2018.0011

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