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  北京周口店第1地点曾先后发现比较完整的直立人头盖骨5具,即3号、5号、10号、11号和12号头骨;另有2号头骨,较不完整。此外,还有直立人头骨断片、下颌骨、牙齿、肢骨断块等化石材料。这些材料共代表40多个个体。出土化石的地层年代从最古老的3号头骨到最晚的5号头骨跨越约30万年,早晚期化石代表形态特征的差别一直受到颇多关注。

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邢松等采用三维结构重叠和精确测量数据的方式对比研究了周口店第一地点晚期代表周口店直立人5号头骨(ZKD5)相对于早期代表3号头骨(ZKD3)的形态特征演化变化,并与南京直立人1和2号(NJ)头骨之间的差别进行了比较研究,发现周口店晚期标本相对于早期标本来说,头骨尺寸在各个方向上都有所增加,但轮廓形状基本保持一致,与同期的南京古人类的相比,周口店直立人的演化速率显得很慢。研究者认为周口店直立人群有可能是一个相对隔离的群体,很可能是由于缺乏基因交流的缘故。最新一期《人类学学报》(31卷3期)刊发了该项研究成果。

  1935年古人类学家魏敦瑞指出第一地点的中国猿人群体的形态特征长期保持不变,上部堆积发现的标本与下部堆积发现的并无形态上的明显差别,即使有差别,也多是由于性别差异所导致。随后的德日进也提出早晚期代表难以看出“哪怕一点点解剖学上的差别”。然而,5号头骨的发现打破这种“绝对的稳定”的观点,与其他周口店头骨对比,5号头骨表现出明显进步性状和演变的形态特征。头骨发生演化这一现象在后来的牙齿、颅内模研究上得到进一步证实,逐渐形成周口店第一地点古人类形态特征存在时序性变异的观点。

  研究人员对第一地点最早最晚头骨,通过三维数字模型重合、不规则三维曲面的精确测量以及传统数据进行对比研究,发现这种演化变化主要表现在尺寸上的增加,整个颅骨的轮廓形状并没有明显的区别。然而,在不断增加时序性变异证据的同时,时序性变异到底程度如何?即演化速率到底多大?在定义这一程度的时候,需要合适的对应标本来将演化速率相对化。研究人员在考虑了年代、分类和年龄、性别后选择了NJ1和NJ2作为对比标本。

  研究者依据周口店早晚期人类的头骨形态特征的演化变化,侧重演化速率的相对大小,来检验该人群是否属于一个隔离的人群。如果该群体的演化速率确实很慢,说明其形态上的稳定性,则会如德日进所言:“无论何时未曾发生过外来移民的闯入,从而打扰、干扰或推进其进化过程”;反之,如果该群体的演化速率并不慢,其形态并不是稳定的,则提示该群体有可能与其它人群之间存在着基因交流。

  研究人员采用“达尔文(D)”值来表示头骨尺寸的演化速率。1个达尔文单位相当于每百万年改变形态值的一个自然对数单位。在周口店直立人中,颅骨的演化速率D值最小的是0.041,最大的是0.743;在南京古人类中,D值最小的是0.267,最大的是1.220。除颅长值项目外,其余10项测量值的D值在南京古人类中的皆大于周口店古人类中的相应值,达1.5至12.3倍。

  文章第一作者邢松说,“南京古人类的演化速率表明了,在周口店直立人生存期间,古人类的演化可能已达到的某种程度的速率。但是,周口店直立人的演化却没有达到这样快的演化速率。究其原因,缺乏基因交流是一个重要原因。也就是说,周口店直立人群有可能是一个相对隔离的群体。德日进当年的推测是可信的”。

  该研究项目获得了中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院重点部署项目和国家自然科学基金资助。

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