近7000年来中国北方人群下颌骨尺寸变化及意义

通过对中国北方地区新石器时代(54例)、青铜铁器时代(184例)和现代(92例)成年男性下颌骨的23项测量项目的对比、分析,对中国全新世人群下颌骨测量性状的微观演化问题进行了研究.结果显示近7000年来中国全新世人群的下颌骨仍在进化.从新石器时代经过青铜铁器时代到现代,下颌骨趋向于缩小.在不同的时代阶段,下颌骨各个性状的表现特点和变化幅度亦不相同.下颌体厚、高的变化主要发生在新石器时代至青铜铁器时代;下颌骨大体尺寸的变化,主要发生在青铜铁器时代至现代.下颌骨的演化主要是先变"瘦"(下颌体高度降低、厚度变薄)后变"小"(大体尺寸减小)的.与头骨演化特点的对比显示,头面部下部比上部随时代变窄的比例大.下颌骨缩小的原因可能与头骨演化、食物结构、气候、环境等的改变有一定的关系.     

奇和洞古人类头骨面貌的三维虚拟复原

2011年福建漳平发现的距今1万年左右保存完整的"奇和洞人"头骨(附下颌骨)化石,因兼有更新世晚期人类和全新世南、北方居民的混合体质特点而备受关注,为探讨华南地区新石器早期人类的体质特征和人群的迁徙、扩散提供了重要的研究材料.采用高分辨率CT对奇和洞人的头骨及下颌骨进行了扫描和三维重建,根据其不同于现生人的超长的脑颅、较大的颅容量、高而狭窄的面部、宽阔而低矮的鼻部和长而低矮的眼眶,提出了一种基于最小二乘回归和面貌统计形状模型约束的颅面交互复原方法,实现了奇和洞人生前面貌的三维虚拟复原.依据三维复原面貌并结合美工绘画技巧,生动形象地再现新石器早期人类的脑颅及面部的形态特征.此项技术为古人类颅面复原的研究提供了技术支持和参考资料.     

广西隆林古人类颞骨内耳迷路的3D复原及形态特征

更新世末期至全新世初期是现代人群形成与分化的关键时期,现有证据显示这一时期人类体质特征及行为复杂多样,可能存在不同类型的人类.由于多数人类化石缺乏可靠年代数据,加之相关研究薄弱,人类学界对中国更新世末期至全新世初期人类体质特征及演化变异所知甚少.最近对广西隆林发现的古人类化石的研究显示,隆林人呈现更新世古人类和现代人镶嵌型体质特征,或许是当时残存的古老型人类或者未知的新种.这一观点已经引起古人类学界的关注.为进一步探讨这一问题,本文采用高分辨率CT技术对隆林人颞骨进行了扫描及骨性内耳迷路3D虚拟复原,通过与50例新石器时代现代人、10例晚更新世早期现代人及22例尼安德人内耳迷路25项特征数据的修正T值检验、双变量分析、主成分分析和判别分析,结果显示隆林人内耳迷路的形态与现代人关系最近,其次为早期现代人,而与尼安德特人相差较大.本研究提供了中国古人类内耳迷路的形态数据,揭示了全新世初期人类内耳迷路的形态特点.研究结果虽然支持晚更新世末期-全新世初期东亚人群演化历史复杂多样的观点,但还需要更多的发现和研究来阐明这一时期人类的演化规律.     

封面说明

正颅面复原可以重现古人类生前容貌生动形象地展示古人类的演化历程然而,由于古人类的面部软组织已不存在,其面貌只能根据保存下来的头骨化石并参考现代人的颅面特征与软组织厚度关系进行推测.古人类的体质形态与现生人类差别较大,以现生人类为模板复原出来的古人类的容貌易受人为因素的影响,难以对其正确性进行判断.针对古人类特     

颌的起源:发育生物学假说与化石实证的交叉

从分子生物学、发育生物学与古生物学等多角度评述了脊椎动物颌的起源研究中的最新进展.发育遗传学的一系列进展促成了颌演化异位理论的提出,即颌的起源,是在上皮-外胚层间质细胞相互作用中,由于口腔发育调控基因的异位表达所导致的一次演化上的创新.在无颌类七鳃鳗的发育过程中,外胚层间质细胞的向前生长由于受到中央鼻垂体板的阻挡,无法像有颌类那样发育成颌和颅桁.因此,该理论推测鼻垂体复合体的分裂是颌发育的最根本的先决条件,应该发生在颌的起源之前.鼻垂体复合体的分裂可能也是促成有颌类双鼻孔起源的一次关键的演化事件,它允许刺猬基因家族调控鼻基板的发育,从而形成侧位的鼻囊.盔甲鱼类是4.35~3.7亿年前生活在中国和越南北部的一种地方性色彩很浓的"甲胄鱼类".盔甲鱼类曙鱼脑颅的三维复原显示其成对的鼻囊位于口鼻腔两侧,而垂体管向前开向口鼻腔中部,三者彼此分开.因此,盔甲鱼类化石提供了无颌类鼻垂体复合体在颌起源之前分裂的关键证据,从而佐证了颌演化的异位理论.藉助于同步辐射X射线断层扫描技术,本文进一步揭示出盔甲鱼类可能已经具有了有颌类特有的颅桁衍生构造(譬如眶鼻间隔、筛骨板),为探讨脊椎动物脑颅在颌的起源之前如何重组提供了关键资料.在探讨颌的起源及相关问题上,盔甲鱼类较之于骨甲鱼类在很多方面是一个更好的对比模型.盔甲鱼类脑颅所揭示出的一些与有颌类共有的进步性状,表明盔甲鱼类有可能取代骨甲鱼类成为有颌脊椎动物的姐妹群.本研究提供了一个发育生物学假说与古生物化石实证相互交叉的有趣案例.     

“高资人”化石与股骨形态变异的生物力学分析

运用生物力学方法对1980年在江苏镇江高资镇采集的2件完全石化的人类股骨进行分析,并在常规形态观测和加速器质谱14C测年的基础上对更新世人类化石及全新世现代人股骨形态的变异进行讨论.测年数据显示,"高资人"股骨可能属于全新世现代智人,但基于CT扫描数据计算出的骨干抗压抗拉强度、抗弯强度及其他形态特征都呈现某些较全新世现代人更显古老的特征.对比分析表明,人类股骨形态及测量值因其功能状况等原因具有相当大的变异,股骨形态特征不能作为判断化石系统发育地位的最关键证据.股骨生物力学参数是其功能状况的直接反映,在人类不同演化阶段因运动行为模式差异,其相对大小在不同人群存在更加明显分异,因而生物力学分析在长骨功能状况研究上具有很大应用价值.化石石化程度不是判断其年代的可靠标准.     

新疆地区全新世植被演替与气候环境演变

综述了近20年来新疆地区全新世高分辨率的孢粉记录,通过时间序列和空间格局的对比,初步认识了新疆地区全新世气候环境的变化特征与荒漠植被格局的演变规律.早全新世气候温暖干旱,北疆地区出现荒漠植被,南疆地区发育荒漠草原和荒漠植被,但荒漠植被在不同区域出现和持续的时间有差异.中全新世气候环境逐渐改善,北疆地区植被由荒漠类型向荒漠草原和草原转变,南疆地区仍以荒漠、荒漠草原为主.晚全新世气候环境趋向干旱化方向发展,北疆地区以荒漠草原和草甸草原占优势,但是旱生成分明显增加,南疆地区覆盖荒漠植被.新疆不同区域全新世植被演替具有一定的可比性,也存在差异性,而研究地点的地理位置、地形地貌、海拔、天山山脉的阻挡和西风环流的演化等因素可能是导致这种差异的原因.     

对长江三角洲和宁绍平原一万年来高海面问题的新认识

长江三角洲新石器时代遗址时空分布和海相有孔虫鉴定特征表明: 该区缺少全新世初至7 kaBP的新石器时代遗址, 7~4 kaBP是该区新石器时代遗址连续出现、逐渐增多、史前文明大发展时期. 在该区各遗址地层中, 海相有孔虫均出现在马家浜文化层之下的地层中, 除上海马桥岗身以东地区外, 在该区7 kaBP以来的地层中未能发现海相有孔虫的存在, 这一现象表明, 该区全新世最大海侵应发生在10~7 kaBP之间. 从河姆渡遗址文化层和出土器物年代、钻孔剖面有孔虫和孢粉证据可知, 河姆渡文化正是在全新世气候最适宜期出现和发展的, 过去地学界关于长江三角洲和宁绍平原在7~5 kaBP为高海面的假说或理论难以成立. 考古地层学能够证明: 宁绍平原全新世以来7 kaBP以前应为高海面、7~5 kaBP为低海面、5~3.9 kaBP为洪水频发期.     

甘肃泾川更新世晚期人类头骨研究

甘肃泾川人类头盖骨化石发现于1976年, 1984年进行了简要报道. 但缺少遗址的同位素年代, 对头骨形态及演化特点的观察研究也很初步. 为进一步发掘泾川头骨蕴含的科学信息, 2006年对人化石发现地点进行了地层考察、年代测定, 并开展对人化石的进一步研究. 本项研究采用光释光法对泾川人化石出土地点进行了年代测定, 分别获得15, 48, 7.9 ka的结果. 综合地层考察、伴生动物化石、石制品研究, 测年结果中15~48 ka可能更加接近泾川人化石的真实年代. 人化石研究显示, 所比较的头骨大多性状在更新世晚期人类与现代人间无明显差异, 所以泾川头骨与现代人接近的形态特征并不与其较早的年代相矛盾. 同时, 对更新世晚期人类头骨测量数据的主成分分析显示泾川头骨分布位置偏离现代人主要分布区域, 除说明更新世晚期人类头骨测量性状变异范围较大外, 可能提示泾川头骨有一定的原始性.     

殷墟青铜时代人群颅骨表型的数量遗传学分析

安阳殷墟是商朝晚期的都城所在地,该遗址出土的大量人骨标本对于研究晚商时期的殷都乃至整个中国北方地区的人群结构及人群历史都具有重要的价值.以往研究多从人种的角度探讨殷墟遗址的人群结构,并提出在中小墓和祭祀坑标本组中都混有与本地人群颅面部形态差异明显的个体.但这些研究较少关注标本组颅面部测量性状的内部变异以及基因交流对人群结构的影响.本文采用数量遗传分析方法对殷墟遗址出土的212例颅骨,以及与其时代相近(或稍早)的9处遗址出土的411例颅骨标本的部分测量表型进行了分析.结果显示:(1)大多数殷墟中小墓出土的标本与本地区新石器时代晚期人群具有更近的遗传关系,且该人群与商文化控制区域内的人群间存在非常频繁的基因交流;(2)西北岗祭祀坑组标本的颅面部形态变异程度较高,大多数祭祀坑组个体与夏商时期黄河中下游地区居民具有较近的遗传关系,其中也包含了一批来自内蒙古长城地带、甘青地区以及中国北方区域以外的个体,但并未显示出受到大量欧洲及大洋洲人群影响的情况;(3)在夏商之际的中国北方地区,人群间的基因交流很可能受到了地理因素的限制,不同地理单元内的人群间基因交流水平也存在一定的差别.基于这些发现,作者认为由于人群内部的表型变异非常大,以往研究提出的"运用种系分组来探寻人群外来基因影响程度"的可靠性需要进一步证实.     

阿拉善高原中全新世干旱事件的湖泊记录研究

中国国内普遍流行的观点认为, 中国中全新世是一个夏季风盛行的温暖湿润时期, 称作全新世“最宜期”或“大暖期”. 内蒙古西部阿拉善高原的湖泊沉积和湖泊地貌则显示了一种相反的状况, 这一区域中全新世气候干旱, 黑河的终闾湖泊居延泽、石羊河的终闾湖泊潴野泽和腾格里沙漠东缘的头道湖均经历了湖泊缩小或干涸过程, 时代为距今7000 ~ 5000日历年. 潴野泽高分辨率(50年)的孢粉记录显示, 季风边缘区的石羊河流域, 特别是祁连山地的植被发生显著衰退, 降水减少. 中全新世的干旱事件存在于现代夏季风边缘区的较大范围, 包括阿拉善高原、鄂尔多斯高原、内蒙古高原中东部, 甚至黄土高原南部, 指示了东亚夏季风在全新世期间的一次大衰退. 中全新世东亚夏季风衰退期间气候寒冷, 这在青藏高原及其周边山地尤为明显.     

随波逐流的迁徙——马达加斯加人的假说

工作在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的张建军工程师，曾从事过今人类学的体质特征调研以及人的头骨复原面貌技术实践，当年吴承恩、韦拔群等人物的颅骨复原，就出自他手。近几年，他在东非的世界第四大岛——马达加斯加旅居了三年。于是，他又把他专业方面的观察和思考也带到了那个遥远的国度：马达加斯加人来自何处？     

进化争当少数者博弈模型中自适应动力学演化机制

为了分析在进化的少数者获胜博弈模型中, 究竟是什么机理导致不同的人群分布, 研究了一种推广的进化少数者博弈模型. 发现这一推广模型存在三种不同机制, 即: 组平均效应、左右不对称涨落效应和自相互作用效应. 其中前二种效应有利于中庸人群, 而最后一种效应有利于极端人群. 在特殊情况下, 推广模型可以退化成基本的进化少数者博弈模型, 此时极端人群比中庸人群有利, 因而分布趋向极端人群. 但在一般情况下, 解析讨论和数值计算均表明: 组平均效应起重要作用, 此时中庸人群比极端人群表现佳, 从而分布趋向中庸人群. 在所提出的推广模型中, 随着参数的不同取值, 三种机制的重要性可以相互转换, 从而对于进化的少数者获胜博弈模型中导致不同类型人群分布的机理提供了理解.     

柳江人头骨化石的CT扫描与脑形态特征

柳江人头骨是迄今在中国华南地区发现的保存最为完整的更新世晚期人类化石, 因颅腔的内面附有坚硬的钙质胶结物, 无法获取清晰的颅内模, 以往的研究只是停留在头骨的外表面. 采用高分辨率CT机对柳江人头骨进行了扫描及三维重建, 获取虚拟的柳江人颅内模及脑的形态特征的数据, 为其在人类进化上的地位提供新的信息. 通过与和县, 周口店(ZKD), KNM-WT 15000, Sm 3, Kabwe, Brunn 3, Predmost等化石人类及现代人颅内模的比较, 显示柳江脑多数特征与现代人相似,如长而宽的脑型, 额叶宽阔饱满, 脑较高, 顶叶加长; 少数特征与现代人不同而似早期人类,如枕叶后突程度较现代人显著、小脑半球较现代人收缩. 对虚拟颅内模的测量显示柳江人的颅容量为1567 cc, 位于晚期智人的变异范围而远大于现代人的平均值. 柳江人脑的发育程度与晚更新世晚期人类最接近.     

全新世中期海平面波动对稻作生产的影响

浙江省余姚市田螺山遗址农耕遗迹剖面硅藻、植物硅酸体和种子分析显示中国东部全新世最高海平面出现在距今7000年以前.全新世中期海退以后东部沿海地区形成大面积的湿地平原,诞生以稻作生产为特征的河姆渡等新石器时代文化.全新世中期海平面仍然有过多次波动,其中在6.4～6.3和4.6～2.1kaBP的两次海水入侵是全新世海退期以后的较大2次海面波动,另外在6.3～4.6kaBP湿地草原植被时段,也曾经发生过若干次规模很小、时间短暂的海水向陆地推进的过程.尽管海退期海平面上升的影响范围和强度可能不及高海平面时期,但同样对先民的生活和生产活动产生了深刻的影响.田螺山遗址农耕遗迹剖面研究结果显示,全新世中期以后强度较大的海平面波动时,海水向陆地推进,淹没大片农田;强度较弱的海平面波动时,海水倒灌,土壤盐分升高,水稻产量下降.海平面上升对稻作生产的影响引起了先民食物结构中稻米比重下降,采集和狩猎比重增加.全新世中期以前的高海平面环境意味着东部沿海平原地区稻作源头可能在山区、丘陵的一些小盆地.     

新疆西南部青铜时代欧亚东西方人群混合的颅骨测量学证据

新疆地处中国西部边陲,是东西方交汇的主要地区.生活在新疆地区的人群表现出非常高的遗传多样性.有研究揭示新疆东部人群在青铜时代就是由欧亚大陆东部与西部人群混合而成的.然而,没有研究表明新疆西部人群是何时开始混合以及多久到达西部.本文研究了新疆西南部和田地区于阗县阿羌乡流水村青铜时代墓地出土的18具颅骨的148个颅面性状.应用树图聚类分析、主成分分析和多维尺度分析对于阗样本的17个颅骨测量学参数与新疆周边其他古代样本进行比较分析.结果显示流水墓地人群是欧亚大陆东西方人群的混合群体,且东方人群的贡献为79%.因此,我们证明新疆西南部欧亚大陆东西方人群之间的混合最早可以追溯到公元前1000年.     

花粉揭示的青藏高原西南部塔若错全新世以来植被与气候变化

利用活塞采样器在位于青藏高原西南部塔若错60 m水深处获得3.1 m沉积岩芯.通过AMS14C测年、花粉、粒度和无机碳分析,恢复了青藏高原西南部全新世以来的植被和气候变化.结果显示,全新世初期(10200~8900 cal a BP),植被由高寒草原向高寒草甸转换,气候由冷干向暖湿发展;全新世早期(8900~7400 cal a BP),植被由高寒草甸到高寒草原的转换,气候相对干旱,但偏暖;全新世中期(7400~3300 cal a BP),植被从高寒草原向高寒草甸或草甸化草原转换,气候以冷湿为主;全新世晚期(3300 cal a BP至今),植被逐渐被高寒草原取代,气候变得寒冷干旱.塔若错全新世早期和中晚期的特征气候事件表明,该地区明显受到西风区环境变化的影响,而在全新世中期更多受印度季风环流控制.尤其是中晚全新世塔若错的湖泊沉积环境记录对于进一步阐述西风/季风在该地区的影响程度具有非常重要的意义.     

第四纪中华乳齿象属 (Sinomastodon, Gomphotheriidae) 头骨化石在中国的首次发现

本文记述了产自安徽繁昌人字洞遗址早更新世早期的江南中华乳齿象(新种) Sinomastodon jiangnanensis sp. nov.. 中华乳齿象属是迄今旧大陆发现的唯一短颌嵌齿象, 化石主要产于我国, 时代从早上新世至更新世. 以前发现于我国更新统的材料只是一些单个牙齿, 现人字洞发现了完整的头骨、下颌骨及臼齿列等材料, 这是中华乳齿象头骨化石在我国第四系地层中的首次发现. 新种以真象型的头骨、短颌、下门齿缺失及结构相对简单的丘型齿等特征区别于其他嵌齿象类, 应归入中华乳齿象属. 新种依颅顶上凸、颧弓升高及关节突高、冠状突位置靠前等特征显然进步于上新世的属型种S. intermedius和S. hanjiangensis, 而臼齿齿谷中无白垩质充填又较更新世的S. yangziensis和泰国的Sinomastodon sp. nov.显得原始, 这反映了中华乳齿象从上新世向更新世演化在形态特征上的过渡性. 依动物群分析, 江南中华乳齿象在长江以南的出现及其由北向南的扩散很可能与第四纪早期我国东部地区一次明显的降温事件有一定的耦合关系.     

石羊河流域晚冰期以来环境变化与人类活动

石羊河流域是中国西北地区环境变化与丝路文明演化的典型区域.基于大批学者的研究,目前对石羊河地区的气候、环境、文化形成了基础认识,但沉积地层指示的古湖泊演化过程,以及古文化更替与气候变化之间的联系仍存在争议.本研究与前人采用单一采样点的研究方法不同,在石羊河流域沿中游红水河地区和下游猪野泽地区共连续采集13个剖面,建立了包含705个沉积样品, 129个AMS¹⁴C年代数据, 5460个古环境代用指标数据和12个历史文化遗址的数据库.结合TraCE-21 ka(The Transient Climate Evolution Experiment)和PMIP3(Paleoclimate Modeling Intercomparison Project 3)模拟,探讨晚冰期以来石羊河流域环境变化和古文化演变.研究发现,石羊河流域晚冰期以来环境持续变化;晚冰期到早全新世期间,古湖泊武始泽和猪野泽开始发育;中全新世时期,石羊河流域气候湿润,湖泊面积大、水位高;晚全新世干旱化使得湖泊退缩,河流下切;在干旱趋势下,马家窑、齐家文化逐渐消失,沙井文化(一种独特的青铜文化)兴起,匈奴...     

新疆塔里木盆地早期铁器时代人群的母系遗传结构分析

对古丝绸之路南线塔里木盆地的圆沙、山普拉、扎滚鲁克和尼雅4处遗址(2000 a BP左右)进行了人类遗骸的线粒体DNA (mtDNA)数据分析. 单倍型类群在塔里木盆地古人群的分布表明其是一个由已经分化的东西方谱系融合产生的混合人群, 其中西部欧亚谱系的来源中有来自于近东和伊朗地区的成分; 东部欧亚谱系的主体成分来自于北亚和东北亚, 但同时含有少量东南亚起源成分, 表明东部的来源较广, 融合过程也较复杂. 塔里木盆地古人群的母系遗传结构与现代新疆人群已经十分接近, 暗示早期铁器时代是现代新疆人群形成的重要时期.