我國學者發(fā)現(xiàn)向早期現(xiàn)代人連續(xù)演化的更新世中期人類頭骨化石

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(xiàn)以及古老型人類向早期現(xiàn)代人演化等一系列重要事件都發(fā)生在這一時期。由于以往發(fā)現(xiàn)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(tài)良好的人類化石對于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(fā)表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所劉武、吳秀杰、裴樹文以及中國科學院地球環(huán)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(jù)。

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(xù)5年的系統(tǒng)發(fā)掘，先后發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jù)。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。

華龍洞位于一處寒武系灰?guī)r山坡的底部，含化石地層堆積物系古老洞穴坍塌形成，地質(zhì)、地層及埋藏演化過程較為復雜。由于華龍洞遺址是由坍塌的洞穴形成，整個工作區(qū)域包含大量灰?guī)r塊體及堅硬的膠結(jié)，發(fā)掘工作極其艱難。在連續(xù)5年的發(fā)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并清理現(xiàn)場等重重困難。在發(fā)掘過程中，針對膠結(jié)物不規(guī)則分布、地形起伏大和地層堆積非常復雜的特點，團隊采取國際洞穴和裂隙常用的發(fā)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(fā)掘，發(fā)掘膠結(jié)物進行手選、干篩、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(fā)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，并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(nèi)測試分析過程中，首先遴選適合年代測定的較為純凈的次生碳酸鹽樣品，然后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(shù)據(jù)，確定了華龍洞人類化石的年代。

安徽東至華龍洞遺址與出土的人類頭骨化石 （吳秀杰供圖）

在華龍洞發(fā)現(xiàn)的人類化石一共有30余件，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(fā)現(xiàn)時尚包裹在地層膠結(jié)中，僅露出眼眶和部分面部。在清理包裹化石的地層膠結(jié)后，發(fā)現(xiàn)了屬于同一個體的19件頭骨和下頜骨碎片。經(jīng)過細致的修復、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(nèi)模。復原后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(cè)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(tài)特征、測量數(shù)據(jù)、腦形態(tài)、腦量、顱骨內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特征進行了細致的研究并與世界范圍內(nèi)古人類化石及數(shù)據(jù)進行了對比。

對華龍洞人類化石的研究發(fā)現(xiàn)：距今大約30萬年的華龍洞人類頭骨、下頜骨和牙齒呈現(xiàn)與東亞中更新世直立人、更新世晚期人類及現(xiàn)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(fā)達的眶上圓枕、寬而低矮的鼻部梨狀孔、緩坡型鼻腔底部結(jié)構(gòu)、第三臼齒先天缺失等。這些解剖學特征與多數(shù)中國更新世人類化石特征相似，體現(xiàn)了東亞地區(qū)更新世人類演化的區(qū)域連續(xù)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(xiàn)出一些與更新世晚期人類及現(xiàn)代人相似的的特征,表現(xiàn)為上面部扁平、顱穹窿部和面部形態(tài)纖細、下頜骨聯(lián)合接近垂直并出現(xiàn)頦三角、牙齒結(jié)構(gòu)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(jīng)出現(xiàn)向早期現(xiàn)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(qū)人類演化區(qū)域連續(xù)性以及從古老型人類向早期現(xiàn)代人演化過渡的新證據(jù)。

華龍洞古人類生存行為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(zhì)地較好的燧石結(jié)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。未來對石制品、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(zhì)及古人類對生態(tài)環(huán)境的適應策略等多方面的信息。

近十余年來，該研究團隊開展了大量的野外調(diào)查和發(fā)掘，先后在湖北鄖西黃龍洞、湖南道縣福巖洞以及安徽東至華龍洞等地發(fā)現(xiàn)重要古人類化石及古人類生存活動證據(jù)，并開展相關的多學科研究。華龍洞是繼周口店之后，在中國發(fā)現(xiàn)的出土人類化石最為豐富，同時還包含石器及其他古人類生存活動證據(jù)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(xù)演化以及現(xiàn)代人當?shù)仄鹪吹幕螒B(tài)特征一直存在爭議。華龍洞人類化石的發(fā)現(xiàn)和研究為探討這些問題提供了新的證據(jù)。對華龍洞人類化石的研究，發(fā)現(xiàn)了包括第三臼齒先天缺失等一些支持東亞古人類連續(xù)演化的區(qū)域性特征。此外，華龍洞人類頭骨、下頜骨、牙齒呈現(xiàn)一系列與現(xiàn)代人類相似的形態(tài)特征，暗示現(xiàn)代人在東亞大陸出現(xiàn)時間可能比以往認為的更早。這些發(fā)現(xiàn)也符合世界范圍古人類演化的纖細化及區(qū)域連續(xù)性的總體趨勢。目前對華龍洞人類化石的初步研究已經(jīng)提供了論證東亞古人類演化的新的證據(jù)，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。