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东亚古人类牙齿生长发育研究取得进展
发布时间:2019-01-18????发布人:中科院中科院古脊椎动物与古人类研究所

2019年01月17日,《科学》子刊《科学进展》在线发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邢松等与国际同行合作完成的关于许家窑古老型人类幼年个体的牙齿生长发育研究结果。该研究发现:在形态特征上还比较原始的许家窑人在牙齿生长发育规律(被认为反应生活史)上已经步入现代人变异范围内。提示人类在演化成如今模样之前,可能就已经像现代人一样遵循着一个较慢的生理节律。?

  区别于现生的其他灵长类,现代人有着独特的、较长的生理系统生长和发育期。具体表现为,幼童时期长、第一次生育期晚、寿命长等,也就是“Live slow and die old”。除了在形态、遗传、行为等方面的鉴定标准外,生长发育也是判断是否是现代人的一项重要指标。现代人这一特殊的生长发育模式何时出现一直以来未备受关注。由于在化石记录中,软组织难以保存,保留生长轨迹的牙齿就成为了生长发育演化研究的重要材料。这主要基于两点原因:1)牙齿在生长过程中,留下了以天为单位的短周期线以及多天为单位的长周期线,通过对这些长短周期线的观察和计数,可以复原其生长轨迹;2)牙齿的生长发育指标,如齿冠形成时间、第一臼齿萌出时间被认为与生活史指标有相关性。?

  以往研究表明,南方古猿、非洲早期人属、直立人牙齿生长发育节奏较快,与现代人差别较大。尼安德特人牙齿的部分生长发育指标已经进入现代人变异范围内反映较快节奏的一侧,但仍与现代人有明显差别。那么直立人之后、智人之前的代表过渡类型的古老型人类在牙齿生长发育上表现如何呢??

  在中国化石记录中,恰恰保存下了一件产自河北许家窑地点的幼年个体上颌骨材料,其第一臼齿刚刚萌出不久,其他门齿、犬齿、前臼齿和第二臼齿还都在颌骨中未萌出或即将萌出。年代测定显示许家窑人生活在距今14.8-24.8万或10.4-12.5万年前,处于中晚更新世的交替,也是现代人起源的一个关键时间点。1976、1977、1979年的三次在许家窑地点的发掘共发现包括头骨片、下颌骨片、单颗牙齿在内的人类化石共20件,其中编号I的就是许家窑幼年个体的上颌骨,是在1976年发现的。针对许家窑的演化地位开展了一系列研究,一致的认为其代表过渡性的古老人类,其形态特征具有镶嵌型,既有直立人的原始特征,又表现出智人的进步特征,还有在尼安德特人中高频出现的性状。

  本项研究使用同步辐射扫描技术对许家窑幼年个体的萌出和未萌出的恒齿进行了高精度扫描,复原了许家窑幼年个体牙齿的内外长短周期线,并完整推算出该个体所有恒齿的齿冠形成时间、齿根形成时间和速率、齿冠钙化的开始时间、第一臼齿的萌出时间、釉面横纹的分布规律。并计算出该幼年个体的死亡年龄为6.5岁。随后,通过与南方古猿、非洲早期人属、傍人、直立人、尼安德特人、智人比较后发现,除了较快的齿根延伸速率外,许家窑幼年个体牙齿的绝大多数生长发育指标都落入现代人变异范围内,表现为齿颈侧较多的釉面横纹、较长的齿冠形成时间、较晚的第一臼齿萌出时间(~6.0岁)。?

  这一研究是先进的同步辐射技术首次在中国古人类化石研究中的应用,并报道了东亚古人类中最早表现出现代人牙齿生长发育模式的化石证据,提示现代人这种慢节奏的生活史可能在过渡类型的古老人类上开始出现。?

  该研究得到自然科学基金和中科院先导专项资助。?
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图1.许家窑幼年个体上颌骨及内部牙齿。(邢松供图)
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图2. 许家窑幼年个体门齿和犬齿表面的釉面横纹。(邢松供图)

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