周口店直立人研究取得進展

最新 02-07

作為最早的古人類家族成員之一，周口店直立人（猿人）的發現在很大程度上填補了人和猿之間的演化空白。人是由古猿演化而來這樣一個今天為人熟知的理論，在周口店直立人發現之前處於極大爭論中。然而，絕大多數的周口店直立人化石在第二次世界大戰中不幸丟失，如今保存下來的僅有在1949至1966年發現的2件頭骨片、1件下頜骨、6顆牙齒、2件肢骨，以及現存在瑞典烏普薩拉大學的4顆從上世紀20年代初周口店第一地點堆積物中發現的牙齒。

近日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所邢松、潘雷，與北京大學何嘉寧、復旦大學魏偏偏，以及國外學者合作，對周口店直立人化石中的牙齒和肢骨開展系列研究。研究所使用方法除了傳統的形態觀測外，加入顯微斷層掃描及三維重建、經典形態測量、幾何形態測量等可觀測內部結構和量化研究對象的方法。相關研究結果分別發表在Scientific Reports、Journal of Human Evolution、PeerJ上。

目前，在古脊椎所存放的6顆周口店直立人牙齒分別發現於1949-1953和1966年。在對其單獨研究中，研究人員加入了山東沂源直立人、安徽和縣直立人、河南淅川直立人、安徽華龍洞古人類、歐洲先驅人、海德堡人、尼安德特人、早期現代人、近現代人等大批顯微斷層掃描數據。在多項周口店直立人牙齒的典型特徵中，最具有特點的是其釉質齒質連接面（EDJ）面上出現大量相互交織的次級脊，形如「樹枝」。這一「樹枝」狀的EDJ表面結構在沂源人、和縣人、淅川人標本中也有發現，但在南方古猿和早期人屬等早期古人類、以及近現代人標本中均沒有發現。據此初步推斷，它可能屬於東亞中更新世直立人的特殊性狀或衍生特徵。那麼，是何因素導致「樹枝」狀形態的出現呢？一種解釋是：釉質和齒質受不同遺傳因素控制，粗壯齒根所代表的較發育的齒質限制在一個縮小的釉質內部時，容易形成類似褶皺。另一種解釋是：複雜的EDJ在一定程度上能增加牙齒抗磨損能力。不僅如此，周口店直立人牛型齒（taurodontism）的出現也被認為是抵抗牙齒磨損所產生的。此外，周口店直立人的髓腔遠中齒尖點極低，這在一定程度上增加了牙齒的齒質儲備量，以抵抗磨損。

在瑞典烏普薩拉大學保存的4顆牙齒是迄今尚存的最早出土的周口店直立人化石。其中1顆上頜第三臼齒是1921年在周口店第一地點發掘時發現的，另外3顆牙齒是從運往烏普薩拉大學的上世紀20年代初周口店第一地點堆積物中發現的（分別於1926、1952、2011年清理出）。在針對這四枚牙齒的研究中，研究人員主要將其與南非早期人屬，印尼早、中更新世直立人，歐洲尼安德特人以及現代人作為對比。研究內容包括釉質齒質體積比例、釉質厚度分布規律、釉質齒質連接面（EDJ）表面的三維形態、髓腔形狀等。結果顯示，在早-中更新世，東亞大陸及東南亞島嶼生活的古人類，牙齒形態存在地域差異和時序性變化。烏普薩拉大學館藏的這四顆牙齒與國內所保存的周口店古人類牙齒化石標本及模型一樣，表現出東亞地區中更新世古人類獨有的複雜特徵，並有一些接近印尼早更新世直立人的原始特徵保存下來。這些發現對進一步認識東亞、南亞地區早-中更新世古人類的遷移與演化提供了幫助。

現存的兩件周口店直立人肢骨化石為1件股骨和1件肱骨，是在1951年清理1937年以前在周口店第一地點發現的碎骨中發現的。研究人員使用CT掃描的方式獲得周口店直立人肱骨化石的橫斷面，並根據魏敦瑞編寫的周口店直立人專著中一張X射線圖復原了上世紀30年代發現的一件肱骨中段的橫斷面。在橫斷面上進行生物力學分析後，得到周口店直立人肱骨的力學參數，並與非洲直立人或匠人、尼安德特人、早期現代人、中國近現代人進行對比。結果發現：（1）當用體重和肱骨長度標準化力學參數後，周口店直立人的肱骨粗壯度超過非洲直立人或匠人；（2）周口店直立人肱骨粗壯度一般處於尼安德特人和早期現代人變異範圍的下限；（3）人類肱骨粗壯度並不是遵循從早到晚不斷減小的時序性變化規律。研究發現，直立人肱骨粗壯度的地域多樣性或超過以往研究發現，這種多樣性可能反應的是對不同環境的適應，也可能是人類從事的上肢運動模式不同導致。

周口店直立人作為世界上最早被發現的古人類化石之一，在研究中常常作為「標杆」出現。研究人員開展的這一系列研究使人們進一步的認識該人群的形態特徵和行為方式，並為未來相關研究提供必要參考。

研究工作獲得了中科院和國家自然科學基金支持。