许昌人和尼安德特人：十万年前的基因交流

记者 白竟楠 编辑 刘昭

当考古学家们在九号探方中挖出了许多精制的石器时，他们都期待着下一块被发现的是人类的化石。就在挖掘工作马上要结束之时，一块浅黄色的、手掌大小的头盖骨裸露出来。这是2007年在河南省许昌市的灵井遗址的考古挖掘工作中发生的一幕。

出土10年后，在今年3月，国际著名学术期刊《科学》杂志上发表了我国科学家领衔完成的《在中国许昌发现的更新世晚期古老型人类头骨》(Late Pleistocene archaic human crania from Xuchang，China)论文。

论文阐释了人类演化研究中的突破性进展：10多万年前生活在河南省许昌县灵井遗址的“许昌人”，很可能代表着东亚地区早期现代人的直接祖先，同时可能与欧洲古人类尼安德特人之间存在基因交流。这一说法颠覆了中国北方人来自非洲的假说，也为研究现代人类，特别是东亚地区现代人类的起源和演化，再添重要证据。

▲出土头盖骨（图片来自网络）

“今天人头骨该出来了!”

2007年12月17日上午刚一上工，就有人开玩笑说“今天人头骨该出来了”!类似的话，自2005年发掘以来，不知重复过多少遍，谁也不会因此而上心。

原本计划挖掘工作在12月15日结束，然而，就在计划收工的这天，忽然发掘了许多制作精心的石器。这会不会是古人的遗迹呢?论文作者之一、河南省文物考古研究院研究员李占扬决定再延长两天工期，17日无论如何也要结束了。

李占扬描述着当时的情景，河南的冬季很冷，负责9号探方的技工曹秀梅为了让挖掘工作人员坚持做完最后两天的工作，一直在叮嘱大家要“和平常一样”。可话音未落，在探方东北角发掘的李翠云却急促地喊道“有戏了!”周围的人有些慌乱，曹秀梅过来清理化石上面的泥土，化石的轮廓顿时清晰起来：骨头表面光圆，更重要的是，在化石的一侧边上已清楚地显露出了骨缝，这是人以外任何动物化石所不具有的特征。

此时的李占扬并不在现场，他正坐在郑州的办公室里伏案起草2007年灵井发掘工地的年终总结。“我写到，灵井发掘工地在2007年的发掘工作中，尽管受到了各级领导的关心，全体同志的共同努力，取得了很大成绩，但是不能不坦率地说，寻找人类化石的希望却从此……”正写到这里，电话突然响了，是曹秀梅打来的。

“我的第一反应是，不会在收工前的最后一刻出什么问题吧?是人身安全问题?还是文物安全问题?或者是什么想不到的意外?电话里说发现了一块圆圆的骨头，像是头骨。我问她，看看有没有骨缝?她回答有。我又问是什么颜色的，她说是浅黄色的。我说，不要再挖了，看好化石，我马上赶过去。”就这样，许昌1号的头骨被发现了。

▲头盖骨被发现的位置

许昌人同时具有古老亚洲人和欧洲人的特征

“当时(2007年)一共检出了50多块骨头，其中有16块属于人类化石，2008年在清理这些动物和人骨碎片时，找齐了这16块人的头骨，修复的工作由我来进行，用这16块头骨组成了不完整的许昌一号。”论文作者之一、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰对北京科技报记者说。

随着灵井挖掘工作的进行，2014年7月，在同一个探方又找到了一些人类头骨化石，与上次的发现同在两平方米以内，只是往下深挖了一些。吴秀杰讲道：“把这两次发现的头骨化石拼接在一起，组成了如今‘完整’的许昌1号和许昌2号头骨，均为较年轻成年个体，许昌1号可能是属于一个男性。”

两次总共发现头骨共45块，其中许昌1号26块，许昌2号16块，剩余三块经鉴定均属于不同个体，分别命名为许昌3号、许昌4号和许昌5号。

许昌人生存的年代恰好是欧洲人的祖先——尼安德特人最繁盛的时期，那时的尼安德特人几乎占有了整个欧洲大陆。而许昌人不仅具有中国古老型人的普遍特征， 同时还具备尼安德特人的两个典型特征。尼安德特人的内耳迷路的水平半规管较小且位置靠上，许昌2号的两个内耳迷路保存完整，1号有一个被保存下来，且都与尼安德特人一样。另外，从许昌2号保存的枕骨可以看出，枕圆枕中间部的上面有一个三角形的凹陷，这也是尼安德特人具备的特征。其中，“内耳迷路特征”在东亚古人类只出现了1例。

其实，这并不是第一次发现镶嵌型特征的古老人，但是以往在中国境内发现的古人类化石，还没有像许昌人这样，具有明显的中国本地古老型人类和典型的尼安德特人共有的镶嵌型体质特征。

 

 

▲许昌1号（上）和2号（下）碎片模型（摄影/白竟楠）

尼安德特人是谁?

尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲，与许昌人繁盛于同一时期，他们在距今13.5万-3.4万年前统治着整个欧洲，在两万四千年前，这些古人类神奇地消失了，至今仍然是未解决的科学难题之一。

许昌人的发现并不是第一次证明了尼安德特人与其他地域古人类有基因交流，在2009年德国马克斯·普朗克人类学研究所(Max Planck Institute，MPI)公布了一份尼安德特人基因组草图，在他们的研究中发现，尼安德特人的基因组总共约有32亿个碱基对，草图涵盖了其中约63%的碱基对信息。

在此基础上，2010年的基因组测序研究结果表明，就现代分布于中东和欧洲的人类而言，有1%-4%的尼安德特人DNA。美国基因学家爱德华·鲁宾(Edward Rubin)研究小组的研究显示，尼安德特人与现代人类基因组的相似度达95%。

关于尼安德特人的起源还不能确定，但是，他们很可能就是欧洲最后一种间冰期(非冰河时期)的产物。

尼安德特人如何与许昌人产生的基因交流?

吴秀杰推断，或许尼安德特人曾经通过迁徙来到过亚洲东部。

“当然，他们不可能像今天一样坐着火车就来了。”吴秀杰笑着说，“古人类的迁徙就是愚公移山，当他们的生存环境发生改变时，就会迁移，而且古人类的生命周期也比较短，所以迁徙的过程可能经历了几百代人。”吴秀杰说，在迁徙的过程中，尼安德特人也会与“路过”的当地人群产生基因交流，当然，这只能根据目前已有的化石研究进行推测。

例如，英国《自然》周刊曾经有过报道，MPI专家塞尔希·卡斯特利亚诺领衔的多国研究人员发现，智人和尼安德特人在10万年前的中东地区就发生了性接触。这项研究成果是根据丹尼索瓦人的完整基因组分析出的。

所以，迁徙是非常复杂的，也不是单向的。“当经历了成百上千年的迁徙历程后，到达今天中国河南地域的尼安德特人，或许也已经不是当初出发的那一批人的原有特征了，这是非常有可能的。”

而根据李占扬推断，许昌人之前，东亚大陆极度寒冷，许昌人先辈向气候温和的欧洲迁移，同早期尼安德特人相遇、杂交。距今12.8万年至7.4万年间，气候转暖，这批古人类重返家园。李占扬说，这种迁移可能因气候波动进行过多次。

“当然，这些推断目前没有化石证据可以说明，也仅仅是推断。” 吴秀杰说道。

▲人类的进化历程还需要更多的证据。（图片来自网络）

许昌人再一次打击了非洲起源说

曾占据古人类学主流的“非洲起源学说”提出，现代智人都起源于非洲。北京人、尼安德特人等人种都在这些非洲现代智人进入欧亚大陆的时候，已经灭绝、消失了，或者在与这些来自非洲现代智人祖先的战争中全部被消灭。

但非洲起源学说早在2009年公布尼安德特人的基因序列的时候就已经受到了一些学者的质疑。2014年现代人基因组中尼安德特人基因的存在已经证明“现代人非洲起源的完全取代说”是行不通的。

“非洲起源说是有漏洞的，不可能外来族群到达一个新的地方就能完全消灭当地的土著。”吴秀杰说。人类考古学研究至今，在中国境内发现的石器材料具有连续性，也证明在中国的土地上一直有人类生存，并且从未间断过。

吴秀杰表示，“6万年前，非洲人来到中国”这个推测是根据DNA推算出的，现在还没有直接的化石证据能够证明非洲早期现代人是否到过东亚、什么时候来过这里。可以肯定的是，在距今10万年左右，中国境内已经出现了早期现代人，共存有向现代人过渡的古老型人类。

许昌人的出现，为中国现代人的起源提供了新的和直接的化石证据，更说明了在中国的土地上，一直生活着我们自己的祖先。

填补中国现代人类起源中的重要一环

在中国大陆生存繁衍的古老人类有着这个地区完整的进化线条，170万年前的元谋人，115万年前的蓝田人，70万至50万年前的北京周口店直立人，40万年前的汤山人，20万年至10万年前的马坝人，10万年至4万年前的山顶洞人。除了元谋人(编者注：因为元谋人被发现的是两颗牙齿，并且是被两名地质考察的学生在地表偶然发现的，所以其测年鉴定一直存在争议，只有古人类学家确切地知道人类骨骼的发现位置才能确定具体年限)，其余的原始人年代基本无争议。

远古人从广义上分为两大类：古老型人类和现代人，古老型人类又分为早期古老型人类(比如直立人)和晚期古老型人类，也就是早期智人，比如金牛山人、马坝人、大荔人等。早期的古老型人类凸颌明显，长相还有些像黑猩猩，但晚期的古老型人的面孔已经近垂直，而且脑容量扩大。

据研究，此次发现的许昌1号脑容量约为1800cc，2号脑容量约为1400cc，与现代人相似，骨壁较薄，颅形圆隆，枕圆枕弱化，眉脊厚度中等。具有东亚中更新世早期人类(如周口店直立人、和县直立人等)的原始及共同特征，这些特征表明，许昌人属于晚期的古老型人类。

但许昌人与之前发现的晚期古老型人类不同，根据形态特征判定，是从晚期的古老型人类像现代人(1万年前)中间过渡的类型。不过，因为无法确定“许昌人”具体是什么类型，科学家将其定义为一种新的古老型人类。由于已经具有了向现代人演化的过渡期间的体质特征，“许昌人”或许代表华北地区早期现代人祖先中的一支。■

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复原和测年——直接关系能否证明“许昌人”的存在

从发现化石到如今的论文发表历时整整10年，在此期间，研究人员一直在继续挖掘，修复头骨，同时设法搞清他们的年代，并对遗址性质进行分析，研究许昌人的特性和与其他古老人群之间的关系。

头骨化石被发现时是混在许多动物化石中的，那么如何判断这些头骨属于不同的人呢?“没别的办法，就得反复研究每一块骨骼的解剖结构和断裂处，尝试拼接，完全要依赖科研人员的专业知识。”负责复原的吴秀杰说。

除了复原，测年工作也要同时进行，两项成果合并起来才能证明“许昌人”是许昌人。负责“许昌人”测年工作的北京大学地表过程分析与模拟重点实验室教授周力平表示：“我们测的不是化石本身，而是出土化石的沉积物。”

此次的测年方法是光释光测年法。沉积物被埋藏的时间越长，积累的电子数量越多。在实验室里，用光来激发矿物中的电子，使其以光的形式放出来，在同样条件下，光越强，年代越老。沉积物的沉积年龄就是这样测量出来的。

据周力平介绍，研究小组尝试使用了7种方法对最关键的沉积物样品进行年龄测定，历时两年多。开始用石英测出的沉积物年龄被低估了，也就是它比实际的沉积年龄“年轻”，之后，研究小组改用钾长石，虽然长石的信号不稳定，但他们利用最新的测量方法，分离出稳定的信号，最后将出土“许昌人”头盖骨的沉积物年龄锁定在12.5万年至10.5万年前这个时间区间内。