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柳江人3D复原头骨通过上颌侧门齿处矢状面分割图,示内鼻底位置及表现的类型(吴秀杰供图)

本文使用的东亚直立人及早期智人表现的双层型内鼻底模式(吴秀杰供图)

  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员吴秀杰、研究生潘雷及美国合作者通过对世界各地古人类化石鼻腔底部形态 类型的对比,发现东亚地区的直立人和早期智人“双层型内鼻底”的出现情况也非常高,与尼安德特人没有显著差异,提出双层型内鼻底并非尼安德特人独有特征的 观点。9月21日国际专业期刊《Anthropological Science》在线发表了该项研究成果。


  大约20-3万年前生活在欧洲和西亚地区的尼安德特人以其特有的粗壮身材、莫斯特文化和早期埋葬等习俗为古 人类学研究所关注。多年来,古人类学界对尼安德特人化石特征和演化地位一直存在争议。根据化石形态研究,一些学者认为尼安德特人是现代欧洲人的祖先,而对 尼安德特人化石DNA的分析显示尼安德特人是演化的旁支。另有学者提出尼安德特人与来自非洲的早期现代人发生杂交共同构成现代欧洲人的直接祖先。


  中国古人类化石的研究也发现了一些与欧洲尼安德特人相似的特征,一些学者认为这些特征是东西方基因交流的证 据;但也有学者对此持不同意见。因而尼安德特人在有关现代人起源的“出自非洲说”和“多地区进化说”研究与争论中具有非常重要的科学价值。对尼安德特人化 石形态特征的系统深入研究,尤其是确认代表尼安德特人演化谱系的关键形态特征在论证东亚古人类演化争议性问题方面将发挥重要的作用。


  人类“内鼻底”即鼻腔内底部的平面,根据其与通过上颌侧门齿处鼻腔入口(外鼻口)的相对高度,通常分为以下 三种类型(见图1):1)水平型,内鼻底与外鼻口的高度相近,二者连续形成一个平坦面;2)缓坡型,外鼻口略高于内鼻底,形成一个缓慢向内略倾斜的坡 面;3)双层型,外鼻口明显高于内鼻底,向内急剧倾斜或形成一个明显的向下凹陷。以往研究显示,尼安德特人双层型内鼻底的出现率大于80%,远远高于其他 “非-尼安德特人”的更新世人类及现代人群,因此“双层型内鼻底”被一些学者认为是尼安德特人特异的或自近裔性状。


  吴秀杰等采用CT和三维激光扫描技术获取了东亚、非洲和欧洲主要更新世中、晚期人类(95例),以及部分现 代人群(637例)鼻腔底部断面形态的数据。经过对比分析,发现东亚直立人和早期智人多表现为双层型内鼻底;更新世非洲及欧洲晚更新世古人类双层型内鼻底 的出现率为15%–50%;现代人群虽然也有双层型出现,但比例很低(10%左右),主要表现为水平型。研究中列举的4例东亚古老型人类中(见图2),3 例(印度尼西亚的桑吉兰4号、巢县、许家窑PA 1480)表现为明显的双层型内鼻底,1例(长阳人PA 76)为双层型或者缓坡型;晚期智人中,除日本的港川4号表现为缓坡型外,其他5例标本(山顶洞101,麒麟山人,柳江人,资阳人,马来西亚的尼亚1号) 都表现为水平型。


  东亚地区古老型人类双层型内鼻底出现情况与尼安德特人相近,那么,是不是说二者在系统发育上有一定的亲缘关系呢?


  以往的研究已经证实,鼻上颌区的大小与整个面部的大小呈正相关性。东亚地区古老型人类的上齿槽突高(巢县 人28.4 mm,长阳人24.5 mm,桑吉兰4号28.1 mm),比现代人群的平均值16.9 mm 大出30 - 35%,接近尼安德特人的24.2 mm。因此,研究人员推测这些具有双层型内鼻底的东亚古人类可能与尼安德特人一样,面部的尺寸都比较大。但鉴于桑吉兰4号、巢县人、许家窑人和长阳人的面 部皆缺失,所以目前还不能完全证明东亚古人类与尼安德特人在系统演化上存在一定的亲缘关系。


  双层型内鼻底有什么功能上的意义吗?从解剖学上来讲,内鼻底由三个解剖结构组成,即鼻齿槽骨斜坡,前鼻底和 后鼻底。鼻齿槽骨斜坡和前鼻底来源于前颌骨,后鼻底是由上颌骨的腭骨和腭突组成的。现代人类1岁时前颌骨与上颌骨即融合,而在尼安德特人6岁左右才愈合。 个体发育时间的不同可能是导致成年后的尼安德特人和现代人面部形态特征差异的一个原因。此外,内鼻底的结构和齿列之间也存在个体发育上的联系,古人类门齿 的齿根比现代人长,向下凹陷的双层型内鼻底可以扩大其面积,从而缩小与齿根的比例,增加鼻腔高度,保证颚骨到牙齿齿冠咬合面的距离,可以维持其功能上对高 度的需求。


  据文章第一作者吴秀杰介绍,东亚地区保存有内鼻底的古人类虽然不多,但也为当时人类内鼻底的模式提供了重要 的信息。由于受研究材料的限制,研究人员无法准确获得巢县人、长阳人、许家窑人等古人类面部的尺寸和形状,目前对“内鼻底与面部大小”之间功能上的意义也 还只是一种推测,尽管如此,本项研究结果足以证实高频率出现的双层型的内鼻底并不是尼安德特人独有的特征,对双层型内鼻底在系统发育和在功能上的意义提出 了质疑。


  本项该研究获得了中国科学院重点部署项目和战略性先导科技专项的资助。