一件在博物館沉睡了35年的人類頭骨化石，能講出什么新故事？答案是：一個足以顛覆教科書的故事。

近日，《科學(xué)》發(fā)表了由山西大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所、英國倫敦自然歷史博物館等單位的研究人員合作完成的研究成果，破譯了這件湖北省出土、距今百萬年的頭骨化石“鄖縣人Ⅱ號”。

研究顯示，它屬于與“丹尼索瓦人”密切相關(guān)的亞洲古人類支系——龍人支系。這一發(fā)現(xiàn)，將智人、尼安德特人與龍人支系的分化時間大幅推前，對傳統(tǒng)人類演化理論提出了挑戰(zhàn)。

(資料圖)

這塊看似普通的頭骨，究竟隱藏著怎樣的秘密？它又如何改寫了人類族譜？

一塊關(guān)鍵的頭骨化石

1989年5月，湖北鄖縣（今十堰市鄖陽區(qū)）的一處田埂上，考古工作者偶然發(fā)現(xiàn)了一塊奇特的石塊。當(dāng)時誰也沒有想到，這個被農(nóng)民當(dāng)作地界石的“石疙瘩”，竟是解開人類演化之謎的關(guān)鍵鑰匙。

“當(dāng)時大家都不認(rèn)識。”論文第一作者，山西大學(xué)教授馮小波回憶道，“有人說是豬頭，有人說是猴頭，還有人說是牛頭。”經(jīng)過初步辨認(rèn)，這被確認(rèn)為是一件古人類頭骨化石，這就是“鄖縣人Ⅰ號”的發(fā)現(xiàn)始末。

次年，考古隊在距離第一塊頭骨僅三米多遠(yuǎn)的地方，又發(fā)現(xiàn)了第二塊更加完整的頭骨“鄖縣人Ⅱ號”，這兩件國寶級化石的出土，開啟了一段跨越三十多年的探索之旅。

與很多人腦海中的固有印象不同，人類的演化并非一條“獨(dú)木橋”，從古猿、能人、直立人一路走向智人，真相更像一座宏偉的“立交橋”。在長達(dá)百萬年的時光里，多個不同的人屬物種支系在地球上并行、交錯，競爭與融合，共同編織了一部遠(yuǎn)比教科書復(fù)雜的演化史詩。

這其中，除了我們的祖先“智人”，以及歐洲的尼安德特人，還有一個神秘角色“丹尼索瓦人”。科學(xué)家們主要通過西伯利亞洞穴化石中提取的古DNA片段知道它的存在，由于化石過于零散，人們從未見過他的真實(shí)面貌，其在人類族譜中的確切位置一直成謎。

“之所以選擇重新研究鄖縣人Ⅱ號頭骨化石，是因?yàn)樗粌H有100萬年左右的可靠地質(zhì)年代測定，同時具有重要的形態(tài)特征，表明它極有可能處于演化的關(guān)鍵階段。”主導(dǎo)該研究的中國科學(xué)院研究員、復(fù)旦大學(xué)特聘教授倪喜軍表示。

這件過去被歸為“直立人”的頭骨，經(jīng)過精密重建與研究，被證實(shí)是與丹尼索瓦人密切相關(guān)的龍人支系的早期代表，而并非“直立人”。

“你可以把‘支系’想象成一棵家族大樹的上的主要枝干。”倪喜軍解釋道，“智人、尼安德特人、龍人，就是人類家族樹上的三大主干。”研究團(tuán)隊通過構(gòu)建了全新的人屬系統(tǒng)演化樹，證實(shí)丹尼索瓦人屬于龍人支系。

鄖縣人2號頭骨化石復(fù)原模型分類　受訪者供圖

“這解決了長期以來的一個巨大爭議。”倪喜軍用一個生動的比喻闡明了其中的關(guān)系，“這就像確認(rèn)了‘河南人’和‘上海人’都屬于‘中國人’一樣，如果反過來，就是完全錯誤的邏輯。”

據(jù)此，大荔人、金牛山人、華龍洞人、許家窯人、澎湖人等眾多在此前身份曖昧的亞洲中更新世古人類化石，以及發(fā)現(xiàn)于松花江哈爾濱江段的龍人正型頭骨，都得以在龍人支系下找到了自己的位置。而“鄖縣人Ⅱ號”的意義還在于，它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老的龍人支系成員，其距今約100萬年的高齡，將智人、尼安德特人、龍人這三大主要支系的起源時間推到了100-130萬年前，遠(yuǎn)超此前的化石紀(jì)錄。

顛覆傳統(tǒng)的“破譯方法”

1990年，當(dāng)“鄖縣人Ⅱ號”被發(fā)掘出來的時候，已經(jīng)嚴(yán)重破損和變形。

中英聯(lián)合研究團(tuán)隊采用高精度CT掃描與結(jié)構(gòu)光表面掃描技術(shù)，清晰識別出化石中的裂隙、礦物填充和未變形的骨片，隨后通過創(chuàng)新的數(shù)字重建方法，根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)和幾何形態(tài)學(xué)標(biāo)志點(diǎn)，以虛擬方式完成了頭骨的精細(xì)拼接。

“團(tuán)隊通過一系列方法識別出變形部分是剛性變形還是塑性變形，去掉無法復(fù)原的塑性變形部分，通過完好的對側(cè)部分進(jìn)行鏡像處理，將剛性變形的部分重新拼接，少量破損的部分則使用‘鄖縣人Ⅰ號’頭骨進(jìn)行復(fù)原。”倪喜軍解釋了整個頭骨復(fù)原的過程，“相當(dāng)于用數(shù)字化給頭骨做了一個手術(shù)。”

鄖縣人Ⅱ號頭骨化石復(fù)原 受訪者供圖

然而，復(fù)原只是第一步，由于缺乏完整頭骨作為參照，重建的準(zhǔn)確性一直是困擾古生物學(xué)界的難題。此次研究的一大突破，就是開發(fā)出了一套新型統(tǒng)計方案以檢驗(yàn)重建結(jié)果的可靠性。

團(tuán)隊建立了一套誤差承受力測試標(biāo)準(zhǔn)：在不大幅改變結(jié)論的前提下，模型能容忍多大程度的偏差？通過隨機(jī)引入誤差進(jìn)行了上萬次模擬，結(jié)果顯示，鄖縣人Ⅱ號在系統(tǒng)發(fā)育樹中的位置始終穩(wěn)定。

“我們轉(zhuǎn)變了思路，雖然不知道重建的有多‘好’，但可以評估它有多‘壞’。”倪喜軍解釋道，“采用重抽樣的方法，隨機(jī)去掉重建結(jié)果的50%，再將它放到系統(tǒng)演化樹中，這樣的過程模擬上萬次，其結(jié)果在演化樹上的變化依然非常小。因此我們有充足的信心認(rèn)為復(fù)原結(jié)果是可靠的。”

重建后的鄖縣人Ⅱ號頭骨呈現(xiàn)出原始與進(jìn)步特征交融的形態(tài)：低平的額骨和突出的吻部類似更古老的直立人或海德堡人；而扁平低矮的顴骨、更寬的后腦顱以及較大的腦容量，則與龍人以及大荔、金牛山、華龍洞、許家窯等地出土的中更新世人類化石相似。

根據(jù)重建后的顱內(nèi)模型，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，“鄖縣人Ⅱ號”的腦容量竟超過1100毫升，對比現(xiàn)代人平均1350毫升的腦容量，以及整個龍人支系普遍較大的腦容量，表明該支系在百萬年前就已具備相當(dāng)?shù)闹橇摿Α?/p>

鄖縣人Ⅱ號顱內(nèi)模型重建 受訪者供圖

研究團(tuán)隊以鄖縣人作為關(guān)鍵校準(zhǔn)點(diǎn)，構(gòu)建出全新的人屬系統(tǒng)演化樹，再借助貝葉斯支端定年法與簡約性分析，推算出各個人類支系的分化時間。

“我們發(fā)現(xiàn)，智人、龍人和尼安德特人這三支的分化發(fā)生得非常早，雖然早于目前化石記錄所示，但與基因組數(shù)據(jù)推測的結(jié)果高度吻合。”貝葉斯定年法的主要開發(fā)者之一張馳博士介紹道。

重構(gòu)人類演化地圖

長期以來，“非洲起源說”主導(dǎo)著人類演化的敘事，該假說認(rèn)為，現(xiàn)代智人在約20-30萬年前起源于非洲，并在約6-8萬年前分批走向世界，取代了各地的本土古人類。

當(dāng)“鄖縣人Ⅱ號”頭骨最終被確定為“龍人”支系的早期成員時，它的意義已遠(yuǎn)超一塊化石的身份確認(rèn)，“龍人”支系在東亞大陸的百萬年綿延歷史，為這幅圖景增添了更復(fù)雜的細(xì)節(jié)，迫使我們重新審視這幅懸掛了數(shù)十年的人類演化地圖。

從1989年發(fā)掘出“鄖縣人Ⅰ號”起，馮小波已經(jīng)在鄂西北這片土地上進(jìn)行了數(shù)十年的考察研究，“漢江是一條比較穩(wěn)定的河流，這里的氣候非常適合生物的生存，包括人。”他指出，“這使得以漢水流域?yàn)楹诵牡亩跷鞅钡貐^(qū)，成為了古人類演化的重要‘避難所’和‘廊道’。”這意味著，亞洲東部曾是一片古人類演化的活躍舞臺。

將視野拉回中國，故事同樣復(fù)雜。教科書里那條從“元謀人”到“藍(lán)田人”再到“北京人”的線性演化，其實(shí)是一個巨大的誤解。

“如果從300萬年前開始算人類的演化歷史，每一萬年需要一個鏈條，我們現(xiàn)在連十幾個都達(dá)不到，如何去講中國人的演化故事？”馮小波教授的反問，道出了中國古人類研究的現(xiàn)狀，化石材料的稀缺是構(gòu)建完整歷史的最大挑戰(zhàn)。

在有限的材料中，我們已經(jīng)能看到一幅萬花筒般的圖景，在遠(yuǎn)古的中華大地上，可能同時存在或相繼生活著多種不同的人類成員。除了“鄖縣人”所代表的龍人支系，還有“北京人”所代表的直立人，以及更晚期的身份各異的各種“智人”，他們之間的關(guān)系，是替代、融合還是并行，這團(tuán)迷霧，遠(yuǎn)未散去。

“鄖縣人”的發(fā)現(xiàn)，還肩負(fù)著打破學(xué)術(shù)偏見的使命。上世紀(jì)40年代，美國學(xué)者基于在東南亞發(fā)現(xiàn)的砍斫器，將舊大陸分為西方“手斧文化圈”和東方“砍斫器文化圈”，并隱晦認(rèn)為東亞屬于“文化滯后”邊緣地區(qū)。

“我們在鄖縣和百色等地逐漸發(fā)現(xiàn)了手斧。”馮小波說，“這些發(fā)現(xiàn)正有力駁斥著陳舊的偏見。”手斧是一種需要復(fù)雜打制技術(shù)的工具，它的出現(xiàn)證明了東亞古人類擁有同樣出色的認(rèn)知能力，對“鄖縣人”及其文化遺存的持續(xù)尋找，正是為了找回我們祖先在人類演化史上的應(yīng)有地位。

對此，馮小波的愿望清晰而具體：找到更多古人類化石，尤其是肢骨和下頜骨，以了解他們的身高體重與容貌；找到他們的居所和用火的痕跡，“火代表一個分界點(diǎn)，使用火后的人類體質(zhì)特征發(fā)生了重大的突破”；找到像“手斧”這樣代表高超技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)器物。

“鄖縣人Ⅱ號”的破譯不是終點(diǎn)，正如馮小波所說：“感恩時代和科技進(jìn)步，讓我們有繼續(xù)深入研究的可能性。”這些深埋地下的化石，正靜靜等待訴說一個又一個精彩的故事。

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