化石人类脑演化研究概况

脑演化是人类演化的一个重要组成部分,其研究可以为人类起源、演化、人群关系及语言、智力等方面提供重要的信息。脑演化的主要证据是通过研究颅内模（endocast）及颅骨的形态得到的。颅内模是从颅骨内表面得到的脑的外部形态。有时颅骨的内腔充满泥沙,并且为钙质所结固,可以自然形成颅内模。也可以人工制作颅内模。颅内模和颅骨的内表面能够提供人类脑髓及神经进化方面的直接证据。对化石人类脑演化的研究主要包括以下几个方面的内容：测量或估计脑量的大小及其和身体大小之间的关系;研究脑量随时间的变化过程;通过对早期人类颅内模表面沟回形态特征的研究,探索脑功能区在早期人类和猿类的区别及在演化上的变化;左右大脑不对称性与一侧优势关系,探讨语言的起源和惯用手的脑功能基础等;脑膜中动脉系统、静脉窦系统及与血液循环相关的排泄孔的变化,探讨大脑各部分比例的变化和功能的日益复杂对供血需求的影响;通过对人类脑演化的研究,探讨人类进化的原因。本文通过对以上几个方面及其中国化石脑演化研究的介绍,对化石人类脑演化的研究概况作综合论述和简单回顾。     

早、中更新世中国古人类年代序列与区域演化特征

我国早、中更新世古人类和旧石器遗址蕴含着丰富的早期人类活动和生存环境的背景信息,建立精确的遗址年代序列是分析古人类活动的基础。近二十年来,旧石器时代考古和测年研究为建立我国早期人类活动的年代框架提供了丰富的材料。本文分析了目前我国已发表的95个有独立测年数据的早、中更新世遗址,将其纳入黄土-古土壤年代框架,初步建立自200多万年至末次间冰期的古人类活动年代序列,根据它们的时空分布,进一步阐释了古人类在不同区域活动强度演变的时空特征。总体来看,这些遗址在泥河湾-周口店、秦岭山地、长江下游及长江流域以南(南方)四大区域呈现出聚集分布的特征;区域古人类活动强度主要表现在从早更新世的泥河湾-周口店、中更新世的秦岭山地、到中更新世晚期的长江中下游和南方区域的时空序列上。此外,仍有较多已发掘遗址缺少年代研究或存在测年问题,今后需要加强遗址的精确测年研究。     

更新世东亚人群连续演化的考古证据及相关问题论述

本文从考古文化的角度论证中国乃至东亚古人类演化的连续性。通过对石制品原料特点及开发利用方式、石器制作技术、石制品类型、形态与组合特点、区域文化传统演变等方面的分析,提出这里的旧石器时代文化一脉相承,古人群生生不息、连续演化。通过对中国旧石器文化体系中勒瓦娄哇技术制品、具有阿舍利风格的组合和石叶技术产品这些具有"西方元素"特点的文化成分的辨识与分析,指出更新世期间该地区石器生产基本维持在奥杜威模式内,来自西方的文化因素间或出现过,但从来没有成为主流,更没有发生对土著文化的置换,说明这一地区没有发生过大规模移民和人群更替事件;基因混合与文化交流可能发生过,但其过程是融合而非替代。秦岭诸遗址、北窑、大地湾、徐家城、乌兰木伦、织机洞、井水湾、黄龙洞等遗址的地层和测年数据表明东亚不存在距今10~4万年间的材料空白,人类演化的链条没有中断过。古气候和古生物信息也对末次冰期导致本土人群灭绝的论断提出否定。这些考古材料与信息对中国乃至东亚古人群连续演化及现代人类"连续进化附带杂交"的理论提供了强有力的论证和支持。"综合行为模式"等学说的提出强化了对本土人群生存能力的论述。对人类独特的行为特点与社会属性的观察和思考,也对本土人群与西方同类的隔离问题及不同地区人群长时期维持在同一物种内的可能性与动因提供了有益的启示。     

卡氏尖在中国古人类化石中出现及其演化意义

欧洲与亚洲古人类之间的关系一直是人类演化研究的关注点。基于对化石形态的研究,一些学者认为中国与欧洲古人类之间在更新世中、晚期存在一定程度的基因交流,并提供了支持基因交流的系列形态证据,但古人类学界对其中一些形态特征的人群属性、功能意义及形成机制存在不同认识。本文采用釉质外表观察和CT扫描方法对卡氏尖在98枚中国古人类上颌臼齿化石的出现和表现情况进行了数据统计和分析,并与非洲和欧洲古人类进行了对比。本研究发现卡氏尖在中国古人类具有较高的出现率(27.6%-62.5%)和多种形态表现。此外,在多枚中国古人类上颌臼齿发现两个通常只出现在在黑猩猩和非洲早期人类的原始卡氏尖表现:齿带-原尖脊和齿冠舌侧横行沟及屋檐状结构。基于这些发现,作者支持卡氏尖是从猿类,经过不同演化阶段的古人类,一直延续到现代人的一个古老特征的观点。卡氏尖在中国古人类的表现特点提示出现在中国古人类的卡氏尖更有可能是古老原始特征的残余。本研究显示,卡氏尖在中国与欧洲古人类都具有较高出现率,而卡氏尖在中国古人类的表现程度较同时期欧洲古人类更为显著。因此目前还没有足够的可信证据支持卡氏尖是中国与欧洲古人类之间基因交流的造成化石形态特征。     

中国古人类遗址年代学的研究进展与问题

我国丰富的古人类遗存为研究东亚乃至全球古人类起源、迁徙和演化提供了重要的基础材料与数据。对已发表的2000多处旧石器时代古人类遗址年代学数据的整理和统计分析发现,绝大多数遗址目前仍缺少基本的年代学数据,不足20%的遗址开展过测年,仅10%左右具有相对可靠的年代学数据,只有极少数开展了多种测年方法的交叉定年。对于80多处出土古人类化石的遗址,亦过半存在明显的年代学争议。我们对一些古人类遗址中的常见各种复杂的同沉积和沉积后改造现象进行了详细分析,探讨了我国测年平台和测年队伍建设、考古发掘以及年代学采样与测年方法学等方面存在的问题,及其对遗址年代学研究的可能影响。基于此,笔者提出改善我国古人类年代学研究现状的可能措施,希望可以抛砖引玉,引发对该研究领域更多的关注和思考。     

门齿孔位置在中国古人类化石与现代人群的表现及其演化意义

魏敦瑞在研究周口店北京直立人化石时发现,位于上颌骨硬腭表面的门齿孔位置在周口店标本靠后,而在现代人靠近齿槽。此后,门齿孔位置作为具有演化意义的形态特征被用于古人类学研究。迄今,对门齿孔位置在中国古人类化石表现的专门研究仅有周口店一件标本,而在现代中国人的数据尚属空白。鉴于此,本文对门齿孔位置在中国古人类化石以及现代中国人标本进行了观察、测量和数据统计。在此基础上,结合世界其他地区古人类数据资料,本文对门齿孔位置在中国古人类化石的表现特点及其演化意义进行了探讨。本研究发现,从更新世早期到更新世晚期,门齿孔位置在中国古人类呈现由后向前的总体变化趋势。更新世早期和中期直立人(郧县曲远河口、周口店)的门齿孔位置都比较靠后;中更新世晚期的部分中国古人类(大荔、长阳、华龙洞)的门齿孔位置前移,并与现代人接近,而金牛山和巢县门齿孔位置比较靠后,位于直立人范围;在更新世晚期,所有中国古人类都比较靠前,位于现代人变异范围。本文对现代人标本的观测显示,门齿孔位置在现代中国人比较靠前。现代人门齿孔大小及形态存在较大变异,这种表现特点在一定程度上影响对门齿孔位置及演化意义的判定。几乎全部现代人标本门齿孔前缘呈...     

科学家揭开中国古人类化石新成员——丹尼索瓦人的神秘面纱

我国是世界上发现古人类化石相当丰富的国家之一,迄今已在100余处地点发现了各种古人类化石,年代跨度在距今170万-1万年之间,这些古人类化石包括了直立人、早期智人和晚期智人. 在从20世纪80年代以来逐渐从西方开始流行起来的"走出非洲"这种人类演化故事的标准观点中,200多万年前直立人首先在非洲演化而出.之后大约在60...     

贵州毕节发现古人类化石与哺乳动物群

2008年12月在贵州毕节团结乡首次发现麻窝口洞化石点,经2009年、2012年和2013年3次发掘,在麻窝口洞上部砂质黏土地层中共发现了四千余件哺乳动物牙齿化石。2013年7月发现的3枚古人类牙齿,分别为左上犬齿、左上第一臼齿和右上第二臼齿。人类牙齿尺寸偏小,臼齿咬合面沟纹简单,没有复杂的咬合面皱纹和附尖齿带结构,牙根短而不显粗壮,上述特点有别于我国已经发现的直立人和早期智人,可归入解剖学上的现代人。与人类相伴的哺乳动物化石,经初步鉴定共计8目20科43属53种,动物群组合反映出亚热带森林生态环境。根据动物群的时代特点,地貌地层及堆积物的光释光年代测定,指示毕节麻窝口洞古人类的时代可能为中更新世晚期,或者晚更新世早期,毕节古人类牙齿的发现为东亚地区现代人的起源及演化增添了新的证据。     

安徽东至华龙洞遗址洞穴演化与古人类活动

安徽东至华龙洞因发现距今约30万年的古人类头骨化石和大量动物化石及石制品受到学术界广泛关注。本文对华龙洞遗址的地质、地貌、沉积物特点及洞穴演化过程与古人类活动的关系进行分析。华龙洞地处扬子陆块区西北缘,周边呈现低山—丘陵—湖泊平原地貌景观。与华龙洞遗址密切关联的岩溶洞穴,发育在上寒武统微晶灰岩和白云质灰岩岩系内,中更新以来的地壳运动和岩溶发育是其形成的主要营力。华龙洞遗址是一处坍塌的洞穴,其发育大致经历发育初期（中更新世早期甚至更早）—稳定发育期（中更新世中期）—坍塌埋藏期（中更新世中晚期）等三个阶段,岩溶发育和洞外溪谷的侵蚀使得原始洞穴和堆积物一起在重力作用下坍塌。洞穴坍塌沉积物主要包括围岩岩块与碎屑、各种岩溶沉积物和文化遗物,胶结坚硬,不规则地埋藏于裂隙和巨石之间。古人类在遗址的活动时间处在距今约30万年前的稳定发育期,石制品和骨骼表面痕迹证据表明,华龙洞古人类具备依据不同原料的特点采取砸击法与锤击法并用的技术策略;石片边缘的使用痕迹和动物骨骼表面痕迹显示,古人类在遗址可能进行过肢解动物的行为。本研究对揭示长江下游中更新世中晚期古人类演化与适应生存行为具有重要意义。     

早-中更新世中国古人类演化及其与气候环境的关系

近一个世纪以来,随着旧石器时代考古与古人类研究的发展,我们已经获得了大量的研究材料和数据。尽管个别遗址的年代、文化性质和化石人类分析及鉴定仍有争议,但如此长时间的积累依然为构建序列性认识和思考提供了基础。目前的研究多集中在单个遗址或者区域的古人类化石、石器打制技术和气候环境背景的个案分析,对早-中更新世中国古人类演化及其与气候环境的关系尚缺乏系统探讨。本文选取过去百万年里地球气候冰期-间冰期旋回经历的两次显著转型事件:中更新世气候转型期和中布容事件作为时间节点,讨论伴随气候转型时期中国北方地区、秦岭及周边地区和中国南方地区出现的早期古人类演化特征的变化。具体从遗址分布、石器技术变化、早期人类化石特征等方面入手,尝试构建人类活动与气候环境变化的耦合关系。     

The fossil evidence of anthropoid brain evolution

The endocast of Aegyptopithecus, a 27 million year old ape, reveals that its brain was advanced over that of prosimians and comparable to that of modern anthropoids in relative size and in having expanded visual cortex, reduced olfactory bulbs, and a central sulcus separating primary somatic sensory and motor cortex. The early appearance of those features suggests that they may have been among the adaptations responsible for the evolution of anthropoids from prosimian ancestors. The frontal lobe was relatively smaller in Aegyptopithecus than in modern anthropoids. An endocast of Dolichocebus, one of the oldest known New World monkeys (25–30 million years old), reveals visual cortex expanded as in modern anthropoids. The 19 million year old Napak frontal bone displays a hominoid rather than cercopithecoid sulcal pattern. An 18 million year old endocast of the ape Dryopithecus (Proconsul) was neither monkey-like nor primitive, as originally described, but rather apelike and essentially modern in all observable features. The oldest undoubted Old World monkey endocast, from nine million year old Mesopithecus, reveals that the brain was modern in sulcal pattern and proportions. The sulcal pattern was like that of modern colobines, but that appears to be the more primitive condition, from which features characteristic of modern cercopithecine brains have evolved. The brain of six million year old Libypithecus was similar to that of Mesopithecus. A two million year old endocast of “Dolichopithecus” arvernensis displays a modern cercopithecine sulcal pattern.     

中国古人类颅容量的推算方法比较

古人类的体质特征和现代人不同,依据现代人头骨测量数据计算出来的公式往往不适于古人类颅容量的推算。获取古人类颅容量最准确的方法是复原出其内部的颅内模;然而,由于颅内模的复原工艺复杂,加上古人类头骨化石数量稀少且多数残破,如何准确地推算其颅容量,成为古人学者研究的难点问题之一。本文通过对中国境内发现的不同演化阶段的古人类颅容量推算方法的对比和验证,试图找出推算古人类颅容量的最适合的公式法。研究结果显示：1）早期现代人解剖特征同现代人基本接近,依据现代人头骨推算出来的回归方程可以用来推算其颅容量;2）直立人头骨厚重、脑颅低矮,体质特征不同于现代人,其颅容量的推算不能使用现代人公式法。依据本文中国直立人头骨测量数据推导出来的回程方程（C=-1301.944+60606L+0.718b+9.936h）适合其颅容量的推算。采用此直立人公式法,推算出蓝田直立人的颅容量为918 mL;3）古老型智人的体质特征位于直立人和现代人之间,对其颅容量的推算不能一概而论：体质特征接近直立人的,如大荔人、华龙洞6号,可采用直立人公式法;体质特征接近早期现代人的,如许昌1号,可采用现代人公式法;体质特征位于直立人和早期现代人中间位置的,如马坝人、金牛山人,其颅容量约等于采用现代人公式法和采用直立人公式法获得的颅容量的平均值。     

Genetic architecture of human brain evolution

Comparative studies of hominids have long sought to identify mutational events that shaped the evolution of the human nervous system. However, functional genetic differences are outnumbered by millions of nearly neutral mutations, and the developmental mechanisms underlying human nervous system specializations are difficult to model and incompletely understood. Candidate-gene studies have attempted to map select human-specific genetic differences to neurodevelopmental functions, but it remains unclear how to contextualize the relative effects of genes that are investigated independently. Considering these limitations, we discuss scalable approaches for probing the functional contributions of human-specific genetic differences. We propose that a systems-level view will enable a more quantitative and integrative understanding of the genetic, molecular and cellular underpinnings of human nervous system evolution.     

Distinguishing heat from light in debate over controversial fossils

Fossil organisms offer our only direct insight into how the distinctive body plans of extant organisms were assembled. However, realizing the potential evolutionary significance of fossils can be hampered by controversy over their interpretation. Here, as a guide to evaluating palaeontological debates, we outline the process and pitfalls of fossil interpretation. The physical remains of controversial fossils should be reconstructed before interpreting homologies, and choice of interpretative model should be explicit and justified. Extinct taxa lack characters diagnostic of extant clades because the characters had not yet evolved, because of secondary loss, or because they have rotted away. The latter, if not taken into account, will lead to the spurious assignment of fossils to basally branching clades. Conflicting interpretations of fossils can often be resolved by considering all the steps in the process of anatomical analysis and phylogenetic placement, although we must accept that some fossil organisms are simply too incompletely preserved for their evolutionary significance to be realized.     

Brain evolution in Old World monkeys.

Sulcal patterns of 14 genera of Old World monkeys were analyzed from 107 endocasts. Colobines and cercopithecines differ in patterns of cerebral convolutions, and functional and evolutionary hypotheses are here proposed regarding those differences. The cercopithecine pattern seems to be the more derived since it suggests relative expansion of prefrontal, and inferior temporal integration cortices as compared to the colobine pattern.     

LB1’s virtual endocast, microcephaly, and hominin brain evolution

Earlier observations of the virtual endocast of LB1, the type specimen for Homo floresiensis, are reviewed, extended, and interpreted. Seven derived features of LB1's cerebral cortex are detailed: a caudally-positioned occipital lobe, lack of a rostrally-located lunate sulcus, a caudally-expanded temporal lobe, advanced morphology of the lateral prefrontal cortex, shape of the rostral prefrontal cortex, enlarged gyri in the frontopolar region, and an expanded orbitofrontal cortex. These features indicate that LB1's brain was globally reorganized despite its ape-sized cranial capacity (417 cm³). Neurological reorganization may thus form the basis for the cognitive abilities attributed to H. floresiensis. Because of its tiny cranial capacity, some workers think that LB1 represents a Homo sapiens individual that was afflicted with microcephaly, or some other pathology, rather than a new species of hominin. We respond to concerns about our earlier study of microcephalics compared with normal individuals, and reaffirm that LB1 did not suffer from this pathology. The intense controversy about LB1 reflects an older continuing dispute about the relative evolutionary importance of brain size versus neurological reorganization. LB1 may help resolve this debate and illuminate constraints that governed hominin brain evolution.     

木虱次目化石研究进展

截止目前,全世界古昆虫学者共发表30余篇关于世界木虱次目Psyllidomorpha昆虫化石的文章。共记载12科、64属、123种,分布于14个国家。本文统计了世界已记载的木虱次目的化石名录、地理分布及地质年代,初步总结世界木虱次目昆虫化石的组成特征,提出木虱次目化石研究中存在的问题,及对未来研究的展望。     

制作工具在人类演化中的地位与作用

制作工具曾经被视作人类独有的行为能力,"人类"曾经据此而定义。但目前学术界将直立行走作为人类区别于其他灵长类最重要的体质与行为特征。少量其他动物种类,尤其是非人高等灵长类,也能使用工具乃至简单制作工具。如何认识制作工具在人类演化中的作用?人类制作工具的能力与其他动物有何区别?考古学是否有能力分辨人类的工具和其他灵长类的产品?本文通过对现代巴西猴群敲砸石头的行为及其产品、4300年前黑猩猩的"石制品"和早期人类石制品的比较研究,指出人类的工具与其他动物制作和使用的工具存在根本的区别;工具制作和使用对确定人类的演化方向,增强人类的适应生存能力,塑造人类的大脑与心智及行为方式,提升语言和交流能力,形成现代人类的身心和社会,至关重要,不可或缺。考古工作者一方面需要谨慎分辨、研究人类工具制作初期的产品,不使其与自然的产物和其他动作的作品相混淆,另一方面应该认识到人类工具制作在计划性、目的性、预见性、规范性和精美度上具有唯一性,有内在的智能控制、思维逻辑和规律可循。学科发展的积累和现代科技的支撑使考古学者具有多方面的利器,能够把人类工具制作的历史挖掘、复原出来,能够破译特定的石器技术和功能,进而将人类演化的历史画卷描绘得更加精细,更加完整。