我们从何而来?这是每个人都关心的终极问题。2015年10月,《自然》发表了“华南最早的现代人”一文,报道了中国科学家在湖南发现的8万~12万年前的现代人牙齿化石,引起了新一轮关于东亚现代人起源与迁徙的讨论。
现代人(Homo sapiens)的起源问题一直是古人类学研究与争议的热点,目前主要有三种学术观点,其中非洲起源说和多地区起源说最为人们熟知。非洲起源说,即夏娃说,认为世界各地的现代人群是由非洲现代人迁徙出来并取代当地古人类而形成的。该学说被认为拥有分子和化石双重证据。多地区起源说认为不同地区的现代人主要是由当地更早的古人类连续演化而来,且不同地区古人类之间有基因交流。除了这两种观点,另一种观点被提及的相对较少,那就是同化吸收学说(assimilation model),该学说认为现代人起源于非洲,而后向欧亚大陆扩散,与当地古老人类发生接触时有基因交流,而不是完全替代。主流观点认为,现代人于19万~16万年前起源于东非,约10万年前短暂扩散到黎凡特地区(地中海东岸地区,主要基于以色列的发现),在约6万年前(不早于7.5万年前)出现在欧亚大陆。
华南的突破性发现
然而,在2015年10月15日,《自然》以《华南最早的现代人》(以下简称《华南》)为题,报道了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(简称古脊椎所)刘武研究员、吴秀杰研究员等在湖南省道县乐福堂乡福岩洞发现47枚8万~12万年前的人类牙齿化石。经由与西班牙国家人类演化中心的若泽·马里亚·贝穆德斯·德卡斯托(José María Bermúdez de Castro)教授和英国伦敦大学的玛利亚·马丁农-托雷斯(Maria Martinon-Torres)教授合作开展的形态学研究,显示道县人类牙齿尺寸较小,明显小于欧洲、非洲和亚洲更新世中晚期人类,而位于现代人变异范围。道县人牙齿齿冠和齿根呈现典型现代智人特征,如简单的咬合面和齿冠侧面形态、短而纤细的齿根等。相比之下,我国许家窑、黄龙洞以及西亚卡夫泽(Qafzeh)和欧洲下维斯特尼采(Dolni Vestonice)等更新世晚期人类前臼齿和臼齿经常出现的齿冠基底隆起、颊侧纵沟等形态特征,在道县人牙齿中均未出现。这些因素使得道县人牙齿特征与晚更新世中后期、甚至现代人类更为接近。同时,道县人前臼齿和臼齿的轮廓形状和齿尖大小比例也与现代人接近,而与多数早期现代人以及欧洲的尼安德特人明显不同。这些形态和尺寸对比分析说明,道县人类牙齿已经具有完全现代形态(fully modern morphology),可以明确归入现代智人。
图. 47枚道县人类牙齿化石
这项研究说明,在8万~12万年前,中国南方就已经出现了在牙齿形态上与我们并无明显差异的现代人,这是我国学者近些年来在现代人起源研究领域内取得的突破性成果。这一发现要比此前报道的西亚和欧洲现代人的最早出现记录早了至少2.5万年。具体来说,《自然》在今年4月份报道了一件发现在以色列马诺特(Manot)洞穴中的头骨化石,距今约5.5万年。2011年,《自然》报道了意大利南部发现的距今4.5万~4.3万年以及英国发现的距今4.4万~4.1万年的现代人化石。除了将东亚现代人的出现时间提前这一重大意义外,福岩洞人类牙齿化石的研究还发现,中国南方现代人出现的时间更早,且分布更加广泛。不但如此,在中国南方出现现代人的时候,中国北方地区还生活着像许家窑人这样保持相当原始特征的古老型人类(具有原始和进步镶嵌特征的一种人类),于是《华南》提出中国的南方可能是现代人的一个起源中心这一观点,提示现代人在中国内部的扩散可能是由南往北的。
福岩洞考察与化石年代确定
对福岩洞的考察始于1984年,当时,古脊椎所、湖南省文物考古研究所和道县文化局组成的工作组在道县考察并发掘了一处洞穴,时称塘碑村洞。2010年秋,刘武、吴秀杰等在湖南省文物考古研究所及道县文管所的协助下来到乐福堂乡位于后背山的塘碑村,走访当地政府和群众后,将该洞穴名称确认为福岩洞(村民称后背山洞)。福岩洞主洞口开口向南,宽约20米,高约5米。北侧较高处有两个支洞口,比主洞口高出约10米,洞口南50米发育有东北至西南向的小溪。考察队随后在洞穴内进行了初步的考察和试掘,发现了少量哺乳动物化石。以往湖南省哺乳动物化石报道较少,这些发现对寻找人类化石以及人类活动遗迹提供了重要线索。在接下来的三年间,进行了正式的发掘工作,截至目前,福岩洞共出土了47枚人类牙齿以及大量哺乳动物化石,尚未有石器发现。
发掘揭露的福岩洞地层堆积的最上一层为灰褐色钙质结核,也就是钙板层,胶结程度较弱,且连续分布在洞内。其下为粉砂质黏土层,也就是哺乳动物和人类化石发现层位。2011年,中国科学院地球环境研究所蔡演军研究员从黏土层采集了8个样品,从“生长”于钙板层上的石笋中采集了2个样品,使用钍230-铀234不平衡铀系法进行了年代测定。石笋的测年结果约8万年,由于它覆盖于含化石的堆积层之上,因此代表人类化石可能的最年轻年代。而黏土层的测年结果变化范围较大(~12万年、~14万年、~16万年、~19万年、~35万年、~56万年)。同时,古脊椎所同号文研究员对福岩洞出土的哺乳动物化石进行了归类整理,共辨别出38种,其中5种大型哺乳动物已经灭绝,包括巴氏大熊猫、最后斑鬣狗、剑齿象、巨貘和一种未定种的猪。从动物群组成上来看,是典型的晚更新世(≤13万年)动物群。因此,将最年轻的黏土层年龄作为人类化石可能的最古老年代,据此得出道县人类化石的年代为8万~12万年前。同时,研究人员选取了与人类化石同层出土的4件动物标本,由北京大学吴小红教授进行加速器质谱法(accelerator mass spectrometry,AMS)碳14年代测定,这其中包括1枚人类牙齿化石。结果只在1件标本上测出约4.3万年的年龄值。然而,该结果已经超过了北大实验室碳14方法可测定年代的上限,因此未被采用。不过测年结果间接地证明了铀系测年结果的可靠性。为了排除化石所在的黏土层是搬运后次生堆积的可能,研究人员分别采集了钙板和黏土层胶结物作为样本,进行了地磁极性分析。结果显示,黏土层的堆积物,包括动物和人类化石都是原生的,因此铀系测年的结果能够可靠地指示人类的生存年代。
(本文发表于《科学世界》2015年第12期)
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