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許家窯幼年個體上頜骨及內部牙齒

發表日期:2019-01-17來源:放大 縮小

  20190117日,《科學》子刊《科學進展》在線發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所邢松等與國際同行合作完成的關于許家窯古老型人類幼年個體的牙齒生長發育研究結果。該研究發現:在形態特征上還比較原始的許家窯人在牙齒生長發育規律(被認為反應生活史)上已經步入現代人變異范圍內。提示人類在演化成如今模樣之前,可能就已經像現代人一樣遵循著一個較慢的生理節律。 

  區別于現生的其他靈長類,現代人有著獨特的、較長的生理系統生長和發育期。具體表現為,幼童時期長、第一次生育期晚、壽命長等,也就是“Live slow and die old”。除了在形態、遺傳、行為等方面的鑒定標準外,生長發育也是判斷是否是現代人的一項重要指標?,F代人這一特殊的生長發育模式何時出現一直以來未備受關注。由于在化石記錄中,軟組織難以保存,保留生長軌跡的牙齒就成為了生長發育演化研究的重要材料。這主要基于兩點原因:1)牙齒在生長過程中,留下了以天為單位的短周期線以及多天為單位的長周期線,通過對這些長短周期線的觀察和計數,可以復原其生長軌跡;2)牙齒的生長發育指標,如齒冠形成時間、第一臼齒萌出時間被認為與生活史指標有相關性。 

  以往研究表明,南方古猿、非洲早期人屬、直立人牙齒生長發育節奏較快,與現代人差別較大。尼安德特人牙齒的部分生長發育指標已經進入現代人變異范圍內反映較快節奏的一側,但仍與現代人有明顯差別。那么直立人之后、智人之前的代表過渡類型的古老型人類在牙齒生長發育上表現如何呢? 

  在中國化石記錄中,恰恰保存下了一件產自河北許家窯地點的幼年個體上頜骨材料,其第一臼齒剛剛萌出不久,其他門齒、犬齒、前臼齒和第二臼齒還都在頜骨中未萌出或即將萌出。年代測定顯示許家窯人生活在距今14.8-24.8萬或10.4-12.5萬年前,處于中晚更新世的交替,也是現代人起源的一個關鍵時間點。1976、1977、1979年的三次在許家窯地點的發掘共發現包括頭骨片、下頜骨片、單顆牙齒在內的人類化石共20件,其中編號I的就是許家窯幼年個體的上頜骨,是在1976年發現的。針對許家窯的演化地位開展了一系列研究,一致的認為其代表過渡性的古老人類,其形態特征具有鑲嵌型,既有直立人的原始特征,又表現出智人的進步特征,還有在尼安德特人中高頻出現的性狀。

  本項研究使用同步輻射掃描技術對許家窯幼年個體的萌出和未萌出的恒齒進行了高精度掃描,復原了許家窯幼年個體牙齒的內外長短周期線,并完整推算出該個體所有恒齒的齒冠形成時間、齒根形成時間和速率、齒冠鈣化的開始時間、第一臼齒的萌出時間、釉面橫紋的分布規律。并計算出該幼年個體的死亡年齡為6.5歲。隨后,通過與南方古猿、非洲早期人屬、傍人、直立人、尼安德特人、智人比較后發現,除了較快的齒根延伸速率外,許家窯幼年個體牙齒的絕大多數生長發育指標都落入現代人變異范圍內,表現為齒頸側較多的釉面橫紋、較長的齒冠形成時間、較晚的第一臼齒萌出時間(~6.0歲)。 

  這一研究是先進的同步輻射技術首次在中國古人類化石研究中的應用,并報道了東亞古人類中最早表現出現代人牙齒生長發育模式的化石證據,提示現代人這種慢節奏的生活史可能在過渡類型的古老人類上開始出現。 

  該研究得到自然科學基金和中科院先導專項資助。 

  全文鏈接

1.許家窯幼年個體上頜骨及內部牙齒。(邢松供圖)

2. 許家窯幼年個體門齒和犬齒表面的釉面橫紋。(邢松供圖)

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