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疑似东亚人真正祖先 中国河南“许昌人”的生与亡

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热度32票 浏览2640次 时间:2017年3月28日 11:26
   许昌人遗址

许昌人遗址

3月7日,李占扬(右一)和中科院古环境专家研究“许昌人”化石

3月7日,李占扬(右一)和中科院古环境专家研究“许昌人”化石

许昌人头骨拼接示意图。图A可以看出,相比原始人眉骨粗突,许昌人眉骨已经开始变细

许昌人头骨拼接示意图。图A可以看出,相比原始人眉骨粗突,许昌人眉骨已经开始变细

许昌人第一块头骨化石出土现场

许昌人第一块头骨化石出土现场

挖掘前的灵井遗址

挖掘前的灵井遗址

灵井遗址地形图

灵井遗址地形图

李占扬和中科院古环境专家研究“许昌人”生存环境

李占扬和中科院古环境专家研究“许昌人”生存环境

“非洲起源说”早期现代人走出非洲示意图 李占扬供图

“非洲起源说”早期现代人走出非洲示意图 李占扬供图

许昌人遗址遗物出土情况

许昌人遗址遗物出土情况

许昌人使用的石器

许昌人使用的石器

灵井遗址出土的原始牛角化石,现已灭绝,受访者供图

灵井遗址出土的原始牛角化石,现已灭绝,受访者供图

灵井遗址地层分布示意图,受访者供图

灵井遗址地层分布示意图,受访者供图

(中国化石网报道)据新京报(记者 孙瑞丽 实习生 王双兴 张世超):2017年3月,随着美国权威学术期刊《Science》发表一篇论文,“许昌人”突然火了起来。这些生活在距今10.5万至12.5万年前河南许昌地区的古老人类,激发了公众好奇心。有网友评论称:“许昌人,真的是我们失散多年的表兄弟吗?”

论文名为《在中国许昌发现的更新世晚期古老型人类头骨》,第一作者是河南文物考古研究院第一研究室主任李占扬。因为论文发表,他也一下子成为“红人”。

从2005年起,李占扬带队用了10年时间,从许昌灵井旧石器遗址挖出了45块古人类头骨碎片,被拼接复原成两颗较为完整的人类头骨,被命名为“许昌人”。

在考古界,出土古人类化石一直是少之又少,这两枚拼接好的头骨化石显得尤为珍贵。通过研究,李占扬团队发现,“许昌人”是一种既有东亚古人类的特征、又有欧洲尼安德特人的特征,同时也具有一部分向现代人演化的特征的人类。这被认为“许昌人”是中国古人类跟尼安德特人交流、并向现代人过渡的证据。

文章发表后,现代人“非洲起源说”和“多地起源说”再次成为学术界热议的焦点。此前,欧美专家认为现代人起源于非洲。但是,中国、澳大利亚以及部分美国学者却认为,现代人起源于多个地区。现在,“许昌人”的研究发现,成为支持现代人“多地起源说”的新证据。

“许昌人很可能代表着华北地区早期现代人的直接祖先中的一支。”参与“许昌人”研究的中科院古人类学家吴秀杰说。

“久违的老朋友”

那块只有手掌大小的人类头盖骨化石,从埋藏了十万多年的泥土里被挖出一点的那一刻,沉寂了30多年的灵井旧石器遗址沸腾了,工人李翠云第一个发现了它,她大喊一声:“有戏了!”

周围的人都跑过去看,一块褐色的化石嵌在土里,骨面光圆,技工曹秀梅看到,骨头连接的地方有像锯齿状的接口。

“那是骨缝,是人类化石独有的特征。”2017年3月9日,坐在河南文物考古研究院第一研究室,李占扬回忆发现第一块人类化石的画面。

那是2007年12月17日,初冬,原定的当年考古发掘最后一天,工人们散布在许昌市灵井镇西侧一个旧石器考古现场,进行最后的挖掘。两年时间,考古队员们用考古铲子刮了一个近300平米、深七八米的工整的方形大坑。

那天临近中午,考古现场的电话打到李占扬家里。他立刻通知工人们原地等待,从家里出发时,激动得忘了关掉正在煮米饭的电饭煲:“那一刻,我也等了很久。”

2005年4月开始,李占扬第一次带领来自河南文物考古研究院的考古队,在许昌灵井镇一处旧石器遗址进行考古挖掘。

这是一处位于许昌西约15公里的遗址,位于许昌灵泉附近,在古代,是许昌十景之一。上世纪六七十年代,中科院几名工作人员曾在这里收集到两段疑似人的股骨化石和一些用动物骨头做的骨器、动物化石,但受限于当时的研究条件,这些化石没有做年代鉴定。

李占扬也一直关注着这片地方,但是因为这里地势低洼,而且靠近泉眼,遗址常年有积水。

2005年4月,遗址附近的积水突然消失。据李占扬回忆,积水消失跟附近一处煤矿发生了透水事故有关。

那之后,对遗址的正式挖掘才开始。

挖掘进行得颇为顺利,开工两个月后,这里便出土了第一片石英石片。

“开始是一片,后来是成组地显露”,李占扬曾记录,到2005年底,他们已经在这里挖掘出了石制品2452件,动物化石3000多件。但一直没有出土人类化石。

2007年12月17日,受寒冷天气限制,考古队计划停工。但就在那天,那块头盖骨突然出现。

匆忙赶到灵井遗址,李占扬蹲在化石周边观察了很久,“像是看到了久违的老朋友。”

中科院古脊椎动物与古人类研究所原副所长高星在那天接到了李占扬的电话。想到后续的挖掘研究工作还需要更多专业技术的支持,李占扬那天向中科院请求支援。

“当时我正在野外考察,无法及时赶过去,就邀请和选派了北京最好的专家去现场做处置。”3月16日,高星告诉新京报记者。

被高星派往许昌的专家,有中科院古人类学家刘武,古脊椎所野外化石发掘、化石修复专家赵忠义,和博士生张双权。

“那两天的灵井,像是经历了一场热闹的红白喜事。”李占扬回忆。

化石发现后,河南本地的考古专家和参与过的工作人员都来观看和帮忙。怕化石受损,还请了警察过来保护现场。

由于人数众多,他们不得不在遗址旁边临时架起大锅,锅里炖白菜豆腐粉条,人们干活饿了就去盛一碗,蹲在地上吃几口,吃完继续忙碌。

那颗手掌大小的人类头骨化石,埋藏前已经破碎。碎化石埋藏在约2平方米的灰绿色泥土里。那几天,包括这块头盖骨,他们共取出了16块人类头骨化石。

两天后,按照重要文物级别,这些化石被专家和保卫人员直接护送进中科院的标本室。

从事了20多年史前考古的李占扬知道,出土一块人类化石有多么重要。

高星曾给出过一组数据,到目前为止,中国有文化遗存的遗址是2000多处,这其中,有人类化石的遗址仅有70多处。

测年

周力平,来自北京大学地表过程分析与模拟重点实验室的教授。高星找到他,是因为他的实验室是国内测年领域的权威。化石被发现的那一刻,它的年代成为所有考古人员最关心的问题。

周力平回忆,见到头骨的那个场合,还是很神圣的。头骨到达中科院标本室时,被装在一个大箱子里,周围用石膏套着。头骨化石边缘棱角清晰,周力平分析,化石磨损不大,说明它破碎后不久就埋藏在那里了。

周力平被分到化石周边一大块还没有见过光的土块,他用“光释光测年法”测量化石的年代。这是一种目前国际上比较权威的化石测年技术,周力平在英国剑桥大学读书时的导师温特尔博士是这项技术的发明者。

“我们测年代,是测出土化石周边的沉积物。”3月12日,周力平告诉新京报记者。

周力平解释,化石边上没有见过光的土壤、颗粒或者矿物,比如沉积物中的石英颗粒,里面一些有缺陷的杂质会俘获电子。一见光,这些电子获得了能量,会跑掉。与此同时,这些矿物颗粒所带有的年龄信号也全部清空为零。

“埋藏的时候,周围的土、或者更准确地说土里面的矿物颗粒,一定是见到了日光之后再被埋藏起来,这些矿物颗粒就成为了时钟定在零时的纪年材料。”周力平说。

现在,提取这些矿物颗粒,把它们能重新积累多少光测出来,就有可能知道它是什么时候被埋藏的了。

实验前后经历了两年多时间,他们反复测试石英、长石等不同颗粒物的沉积年龄,又尝试了七种不同的光释光测试方法。最终得出结论是,埋藏化石的沉积物是在10.5万至12.5万年前沉积的。

测年的结果让中科院院士、古人类学家吴新智很重视。这是因为,在中国古人类化石的出土年代中, 5万至10万年的人类化石一直缺失。但恰恰是10万年左右,被人类学界看作是现代人起源的关键时间点。

吴新智告诉新京报记者:“‘许昌人’的研究发现,因此成为支持现代人‘多地起源说’的新证据。”

关于现代人起源,有一种说法是“非洲起源”,即现代人的祖先追溯至大约20万年前生活在非洲的一个妇女。5万至7万年前,这些代表早期智人的非洲人来到了东亚。

还有一种说法是“多地起源说”,即现代的人类不止一个起源,而是有多个起源。吴新智赞成这一说法,他还提出,中国的人类进化应该是“连续进化附带杂交”。
他分析中国出土的元谋人、北京人、辽宁金牛山人、许家窑人、广西崇左人、山顶洞人等人类化石发现,中国从170万年至3万年前,均有出土人类化石,而且分布在全国各地。

他们是东亚人的祖先吗?

按照古人类命名的惯例,在许昌灵井遗址发现的人类头骨化石被命名为“许昌人”。

2008至2016年,李占扬带领的考古队又陆续在许昌灵井遗址进行了漫长的考古发掘。

至2014年5月,李占扬带领的考古队在第一次发现“许昌人”头骨化石的探访里,又一次发现了20多块人类头骨化石,至此,“许昌人”遗址共出土45块人类化石。

中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰,通过高清晰度CT扫描、手工及三维虚拟复原等手段,将45块人类化石复原出了两颗相对较为完整的人类头骨。通过比较,这是两颗具有东亚古人类、尼安德特人和现代人共同特征的“许昌人”头骨。

1800cc,是第一个“许昌人”的颅容量,这个数值一个远大于现代人的1400cc左右,另一个与现代人接近。

“说不定,他们比我们的智商还高。”一位参与过该项考古工作的人员说。

通常情况下,古人类的头骨骨壁都比较厚重,但是“许昌人”的骨壁呈现变薄且圆隆化的特征。

“另一个显著特征是,‘许昌人’的眉骨已经由古人类的粗壮、前突,变得纤细和不再那么突出了。”3月9日,李占扬指着“许昌人”的头骨化石告诉新京报记者。这是一个1:1比例的“许昌人”头骨复原模型,它看起来比正常人的头颅要大,但是性状跟现代人接近。

吴秀杰表示,以上几处特征,都指向“许昌人”正在向现代人演化。

同时,“许昌人”也有明显的更新世早期人类(如周口店直立人、和县直立人等)的特征。

“他们头骨穹隆低矮、脑颅中矢状面扁平、最大颅宽的位置靠下、短小并向内侧倾斜的乳突。”吴秀杰说。这些特征是东亚古人类的一些原始特征。也因此,她认为从更新世中、晚期,东亚古人类可能具有一定程度的连续演化模式。

“许昌人”的出土,最引人关注的是他们是否是“尼安德特人”的后代。

资料显示,尼安德特人生活在12万年前的德国尼安德特山洞,但在两万四千年前,这些古人类却消失了。2014年2月,根据考古学家们公布的一项研究,发现尼安德特人的DNA序列和现代人类的DNA序列非常相似。

3月12日,吴秀杰告诉新京报记者,“许昌人”确实具有与典型的尼安德特人相似的两个特征,其中一个特征是颞骨内的内耳迷路模式。

内耳迷路是隐藏在人类耳朵深处的一个位置,“许昌人”的内耳迷路已经成为化石,通过CT扫描,吴秀杰看到“许昌人”内耳迷路的前、后半规管相对较小,外半规管相对于后半规管的位置较为靠上。

“这正是典型的尼安德特人的特征。”她说。

“许昌人”另外一个特征,是头骨最后部的枕骨形态。枕骨圆枕弱化伴随中上部的一个三角形凹陷,这也是典型的尼安德特人特征之一。

根据以上研究,吴秀杰认为,许昌人化石呈现现代人、古代人和尼安德特人的特征,为复杂及镶嵌性形态特征。可以说,他们不是以上任何一种人类,却又整合了以上几种人的特征。她的研究,为中国古人类演化的地区连续性,以及欧洲古人类之间的交流提供了一定的支持。

李占扬也曾经推测,“许昌人”的祖先应该是受环境影响有过多次迁徙,在一个气候异常的时期,他们向西迁徙,与尼安德特人的后代进行了交流。

“他们生活还不错”

3月8日再到遗址,李占扬请来了中科院地质所古环境专家吕厚远、吴乃琴夫妇,希望探索这片“许昌人”生活过的地方在10万年前是怎样的植被和古环境。

如今,当年出土人类化石的探方已经被土填上,周边建起了围栏。初春,遗址附近村民家门口的杏花盛开,但遗址早年挖掘的地方,长满了荒草。
遗址在一片洼地之中。数十年的挖掘,那片地势较低的遗址里出土了3万多件石器、骨器和动物化石,并且分布十分密集。

石器的材质多是石英岩和脉石英,出土时,分布在动物骨骼化石的周边。李占扬曾发现,遗址西南有一条河,这条河的河床分布有这两种原料,推测“许昌人”的石器是从那里搬运而来。

去遗址里掘取土壤样品时,三人还观察了灵井周边地势。李占扬做过测量,遗址以北约150米的距离,地势较遗址高出3.5米,属于岗地。

他猜测,“许昌人”应该居住在周边百米外的高岗地,但经常在遗址里的湖泊边上处理动物。

现在,在李占扬的标本室里,满地、满桌摆放的,都是石器和骨骼化石。

“你在这里看到的每一件石器和化石,都来自10万年前。”3月7日,李占扬的助手开玩笑说。

拳头大小的石头摆放在他的研究室里,有些表面光圆,像是鹅卵石。但有些则被打击出来一个尖儿,被称为打砸器。在旧石器时代,这些都是人类使用的工具。

数量最多的,是石片。石片是白色的石英石被打击成的片状物,有锋利的边缘。考古队员曾经买来一块肉,在遗址上,他们用石片尝试切肉,“发现很好用”。

动物化石被堆放在这间标本室的几个柜子里,以动物四肢骨最多,一部分有明显的打制痕迹,有些还刻有工整的划痕,有些骨骼的末端被使用过。李占扬推测,“许昌人”已经会狩猎,并且用动物的骨骼制作出了骨器,并用骨器来剥皮。

这些石器和化石看起来棱角清晰,李占扬认为,它们都保存得相当新鲜,几乎没有被磨蚀和风化,“这说明遗物暴露时间不长即被埋藏。”

动物化石也是指示当年环境的重要标本。2005年至2016年,通过对动物化石的研究,李占扬发现,这一带在10万年前生活有至少21种哺乳动物,包括蒙古野驴、马、獐、鹿、普氏原羚等。

李占扬告诉新京报记者,他看到的那些动物牙齿和牛角显示,这些动物死时大都在青壮年时期。

“动物到晚年牙齿都会磨损比较严重,但我们出土的牙齿,好多都很长,磨损度也不高。”李占扬说。这些都是“许昌人”狩猎的直接证据。

他推测,“许昌人”可能把一些大型动物赶到水边,“傍晚,借着月色,动物在水里的活动能力下降,‘许昌人’趁机猎杀他们。”

他们可能是用石球杀死动物,再用尖利的石英碎片切割,用骨器剥皮,并拿大块石头把骨头砸碎,因为出土的很多骨骼化石都有被砸碎的痕迹,“这一点可能是为了敲骨吸髓。”

食用后,“许昌人”把一部分骨头扔进水里,或者直接丢在水边,动物骨骼得以快速埋藏。

“‘许昌人’生活得还不错,起码有肉吃。”李占扬开玩笑说。

消失

在追踪“许昌人”的踪迹中,李占扬发现,“许昌人”在第四纪最近一次冰期(距今大约5至7万年)之后,踪迹变为了空白。

长达10万年的历史演化中,灵井前后经历了多个重要的文化时期。值得注意的是,他们并不是同时出现在某一个地层中,而是一个历史时期被掩埋之后,新的历史在上一层开始。

李占扬研究发现,灵井的地层中,距今10万年的旧石器文化在最底层,深10米,“许昌人”和大量的石器、骨器便是在这一层出土。

旧石器层之上,从下往上依次是仰韶文化、龙山文化、商周文化、汉~宋文化。这些文化层均出土了大量所在历史阶段的陶器、砖、建筑等。

3月8日,研究古环境的吕厚远和吴乃琴夫妇在遗址上仔细观察,他们看到距今10万年的最底层土壤部分土质发红。

“这是气候在暖期的特征。”吕厚远说。此外,埋藏“许昌人”的土质为灰绿色,“这是湖相沉积,说明当时此处是湖泊。”

这说明,许昌人生活在一个暖期中。吕厚远告诉新京报记者,冰期和与人类活动有明显关系,“至少气候变暖与人口增长是对应的。”

距今5至7万年前,倒数第二次暖期结束,地球最近一次冰期来临。

李占扬发现,“许昌人”出土的那个文化层之上,有约2米厚的空白层,即不含任何文化遗物的层位。在空白层,泉水也显示出断流的迹象。
“‘许昌人’在那次冰期中不知了去向。”李占扬说。

正是因为如此,“许昌人”和后来的现代人之间是否有遗传关系,目前还不清楚。

李占扬将继续对遗址进行挖掘,他希望,能找出一些人类牙齿出来。因为牙齿内也许能提取到DNA,这样关于“许昌人”的秘密也许能进一步解开。
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