田园洞人 (在北京周口店发现的古人类化石)

北京时间2017年10月13日国际学术期刊《当代生物学》发表了研究新成果:我国科学家和国外团队通过对出土于北京房山田园洞的距今四万年的一具男性个体基因组研究分析,获取了第一个中国地区古人的基因组,这也是整个东亚目前最为古老的人类基因组。

中文名
田园洞人
发现地址
北京市房山区周口店田园林场内
距今时间
4万年前
类别
古人类化石
发现意义
田园洞人DNA成功提取测序,为第一个中国古人类基因组。

1简介

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田园洞人下颌骨(附多枚牙齿)田园洞人下颌骨(附多枚牙齿)

田园洞人是在北京周口店发现的古人类化石,经考古分析为生存于距今4万年前的早期亚洲现代人,在形态上和21世纪的现代人差别很小,同时他们已经开始摄取大量的淡水鱼作为食物。田园洞人是生活在距今4万年前的古人类,因其化石发现地位于北京市房山区周口店田园林场内而命名。

考古发现地距离著名的周口店北京猿人遗址约6公里,经考古发掘和研究,发现了包括下颌骨和部分肢骨在内的古人类遗骸和丰富的哺乳动物骨骼。经DNA检测发现,田园洞人或是中国人直系祖先。

北京时间2017年10月13日国际学术期刊《当代生物学》发表了研究新成果:我国科学家和国外团队通过对出土于北京房山田园洞的距今四万年的一具男性个体基因组研究分析,获取了第一个中国地区古人的基因组,这也是整个东亚目前最为古老的人类基因组。

2勘探过程

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中科院古脊椎动物与古人类研究所所长朱敏介绍,这些化石是在周口店以南的田园洞出土的。其中人类遗骸多处于破碎状态,骨块彼此多不连接,有一定的石化,似属一个男性成年个体。发现的人类化石的解剖部位包括:下颌骨(附多枚牙齿)、锁骨、肱骨、桡骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨。此外还有几枚零散的牙齿,似属另外个体。经过专家用同位素方法测定,初步确定化石的铀系年代为距今2.5万年左右,与周口店山顶洞人同期,系山顶洞人时期的晚期智人化石。

田园洞外景田园洞外景

担任此次野外发掘队队长的中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员同号文,饶有兴趣地向记者讲起“田园洞人”的发现和发掘过程。他告诉记者,2001年,北京市田园林场的工作人员在寻找水源时发现了一个山洞,洞内看起来很幽深。工作人员进去寻找水源,结果在洞内挖掘时发现了一些动物化石。随后,林场经理田秀梅就携带着部分动物碎骨到中科院古脊椎动物与古人类研究所请求鉴定。为了探明田园洞的科学资源和学术价值,尤其探明残存洞穴有无第四纪原生纪堆积,是否包含更多的动物化石和人类遗存,周口店古人类学研究中心于2002年底向国家文物局提出发掘申请,2003年5月获得发掘执照。

2003年6月,发掘取得了突破,周口店古人类研究中心在周口店遗址附近的田园洞出土了这批山顶洞人时期的晚期智人化石。田园洞由此也成为了周口店遗址群的第27个地点。

田园洞遗址田园洞遗址

中科院院士、著名古人类学家吴新智介绍说,人类的进化大致分四个阶段,第一阶段是早期猿人,第二阶段是晚期猿人,第三阶段是早期智人,第四阶段是晚期智人。田园洞人属于晚期智人,从形态上说,我们就叫他解剖学上的现代智人,就是说他的解剖学结构和形态学结构已经跟现代人基本是一样的了。而我们中国从2万年前一直到现在,没有任何证据表明人类有很大的迁徙活动。所以应该说,他就是我们的祖先。

在野外的发掘中,考古队还在扰乱层之下的由角砾和黏土构成的原生堆积中,发掘出土了一批古动物化石,已鉴定出哺乳动物化石26种,其中以鹿类化石为主,并有大量的豪猪化石。这些发现对研究该地区的哺乳动物演替及古环境变迁,具有重要意义。该地点的哺乳动物群与周口店山顶洞的相当一致,有63%的物种曾出现于山顶洞动物群中;而田园洞中出现的猕猴、猪獾、原麝等,是山顶洞动物群中所缺乏的。少量化石上有黑褐色斑块,疑为火烧所致。

周口店遗址是一处古人类文化遗址,位于北京市西南约48公里处的房山周口店龙骨山,是北京猿人和山顶洞人化石的发现地。山上有8个古人类文化遗址和哺乳动物化石遗存点。  1929年,中国古人类学家裴文中在龙骨山发掘出第一颗完整的“北京猿人”头盖骨化石,震撼了全世界。1936年,考古学家贾兰坡又在这里发现了3个“山顶洞人”头盖骨化石。20世纪60年代末,在这里又发现了距今10万年的“新洞人”遗址。此外,周口店还发现了“北京人”制作的大批石器和用火的证据。北坡山顶还发现动物化石118种。1973年,龙骨山的东南角,又发现一处古人类遗址,科学家称他们为“新洞人”。“新洞人”是介于“北京猿人”和“山顶洞人”之间的古人类。

田园洞勘察田园洞勘察

但截止到这批田园洞化石被发现前,除1949年以后发现的“北京人”7枚牙齿、一段上臂骨、一段腿骨化石外,此前发掘出的化石都在第二次世界大战期间遗失了。

吴新智兴奋地说,这次在田园洞的发现,是建国以来出土化石最丰富的一次,将弥补以前遗失化石的空白。该遗址的发现以及古人类遗存的发现,对东亚地区现代人的演化研究具有重要意义。

发掘工作仍在进行之中,遗址并未被全部揭露,尚不清楚洞穴的延伸范围及全部地层的厚度,且出土的化石数量有限,那具人类化石及其年龄仍需进一步测定。

吴新智在接受记者采访时说,因为田园洞里找到的有大腿、小腿、胳膊、手的化石,那么头骨的化石就有可能还在,有可能滚到洞里的其他地方去了,我们还没有挖到,所以我们会继续挖掘,有可能找到头骨。头骨相对于别的部位反映的信息更多,能够反映脑容量的大小,以及人与人之间、人与动物之间的区别,在古人类研究中至关重要。

3长什么样

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发现于1856年的尼安德特人是人类最早发现的古人类化石,也是最著名的古人类之一。发现于1856年的尼安德特人

起初,田园洞的地质年代被估计为约1.8万年,与毗邻的山顶洞遗址的年代相近,这令人十分兴奋。众所周知,山顶洞遗址出土的3个人类头骨与周口店的北京猿人头骨一起于抗战期间丢失,令中国古人类学家们扼腕相叹。在挖掘过程中,考古人员满心期待在田园洞能够发现人类头骨化石,来弥补山顶洞人头骨化石丢失这一巨大的遗憾。迄今为止,田园洞已经出土了大大小小的人类化石三十多件,大多比较破碎,除了一件不完整的下颌骨和几颗牙齿之外,没有发现头部骨骼。这些化石在形态上大多与现代人别无二致,但在某些化石上,研究人员还是发现了一些差别,这些差别意外的与欧洲现代欧洲人祖先的近亲,同样生存于晚更新世的尼安德特人化石的特征有着相似之处。

发现于1856年的尼安德特人是人类最早发现的古人类化石,也是最著名的古人类之一。一份2011年的研究表明,非洲之外的现代人都有保留了尼安德特人的遗传信息。

经过对一块人类骨骼化石的放射性14C年代测定,这批人类化石的地质年代被确定为距今4.2-3.85万年前。这个年代使得田园洞人代替了山顶洞人,成为欧亚大陆东部最早的在形态上与现代智人一致的古代人类化石记录。

人类的发展从距今六七百万年的撒海尔人(尚有争议),经历了地猿原初人南方古猿能人直立人,早期智人和晚期智人的发展过程。直立人以前的人类祖先一般被认为仅生活在非洲,从直立人开始离开非洲,来到了欧亚大陆。在中国境内发现的最古老的人类化石是云南省元谋县出土的距今约170万年的两颗门齿,和大家熟悉的距今50万年的北京猿人都属于直立人,大荔和金牛山人属于早期智人。晚期智人与现代人在体质特征上几乎没有差异,被称为“解剖学上现代的人”,在田园洞人发现之前,山顶洞人是最早的东亚晚期智人。现在,田园洞人以早于山顶洞人一万多年的年代当之无愧的取而代之。

4发现意义

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人类迁徙路线人类迁徙路线

对于人类进化来说,科学家们最感兴趣也最方便研究的是两条DNA,一个是单纯来自母系的线粒体DNA,另一个是只有男性拥有,单纯来自父系的Y染色体DNA。图中黄线和蓝线分别为这两种DNA显示的人类迁徙路线,遗传学研究结果显示:现代人类拥有共同的祖先,而“亚当”和“夏娃”生活在非洲。

在现代人类起源的问题上,非洲起源说认为,现在世界上各个角落的现代人都是非洲现代型人类的后代。这一理论因为得到来自遗传学方面证据的支持,也是目前有关现代人起源的最有影响的学说。田园洞人被发现以后,反对非洲起源说的考古学家认为,其或许可以扮演起“非洲起源说”挑战者的角色。因为中国在这段时期,没有足够证据表明人类有很大的迁徙活动,所以田园洞人可能就是现代中国人的祖先。

5住哪里

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田园洞位于周口店镇的田园林场内田园洞位于周口店镇的田园林场内

田园洞出土的大量化石为研究晚更新世东亚人类的形态提供了大量研究材料,除了对人类化石本身的研究,古代人类的生存环境状况也是古人类遗址的重要研究项目。古环境学要从遗址中寻找蛛丝马迹来推测当地古代的环境状况,是一门精细而前沿的学科。“周口店田园洞古人类生存环境研究”项目的负责人、北京自然博物馆的李潇丽博士向我们介绍了从田园洞遗址中得到的古代环境信息。目前,田园洞的古环境学研究主要集中在洞穴发育和环境变化方面。李潇丽说,除了出土的哺乳动物化石能反映当时的环境以外,洞中的地层沉积序列、不同位置样品的磁化率以及黏土矿物的种类等,亦可以揭示出当地气候在四万年前的变化情况。

距今大约4万年前的地球,正好处于末次冰期中一个相对温暖时期,相当于深海氧同位素第3阶段,这时候的北京-华北平原地区温暖湿润,有着大片的草甸草原和森林草原,出产各种鲜美的果实。这里的各种梅花鹿,豪猪等至少三十多种动物安适平和的生活着。田园洞是北京西山上一个并不起眼的小山洞,处在燕山山脉向华北平原过渡的丘陵地带,丰富的动植物和水资源为田园洞古人类的生息繁衍提供了难得家园。与周口店北京猿人相比,经过数十万年进化,田园洞古人类的身体与我们现代人已经没有太大差别,有着和我们大小相当的脑量。田园洞附近对他们来讲是一片各类资源丰富,气候适宜,更重要的是,他们可以在洞中躲避风雨和其他自然灾害。田园洞人在这里一代代的繁衍生息,直到大约2万年前,华北的气候发生了变化,末次冰盛期的到来使得气候变得寒冷,很多动物都离开了,洞穴中的空间也逐渐减小,田园洞人也随之远离了这里。

6吃什么

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吃饱肚子也许是史前人类面临的最重大问题,田园洞人是如何觅食为生的?人骨中的稳定同位素分析可以为研究古代人类的饮食成分提供线索。饮食组成的研究主要包括C, N, S三种元素,分析δ13C可以了解古代人类的碳元素主要来源于C3植物还是C4植物;分析δ15N能够为古代人类主要以素食还是肉食为主提供线索;对δ34S分析则能够了解他们的食物来源是以陆生还是海生生物为主。

中科院研究生院胡耀武博士的研究表明,田园洞人的骨骼元素成分分析结果显示,其食物中包含了少量的C4植物,而淡水鱼可能在田园洞人的食物中占了主要位置。在时间和空间上都与田园洞人距离不远的山顶洞遗址中,不少鱼类遗存的发现也表明,这里的水域曾为晚更新世时期的古代人类提供了食物来源。在晚期智人的发展中,水生食物是否起到了推动作用?目前,学界对此尚存争议。但胡耀武认为,无论怎样,这样的结果已经表明,在人类食物结构的演化过程中,欧亚大陆上的晚期智人——也就是我们的老祖宗,此时已经由简单的狩猎-采集模式转变为多种资源的综合利用。

7DNA分析

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2013年1月,由中国科学家带领的国际团队成功提取到田园洞人的核DNA和线粒体DNA。分析表明,田园洞人只携带着少量古老型人类——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA,更多表现的是早期现代人的基因特征,且与当今亚洲人和美洲土著人(蒙古人种)有着密切的血缘关系,而与现代欧洲人(欧罗巴人种)的祖先在遗传上已经分开,分属不同的人群。同时最终确定为生存于距今4万年的古人类。

来自中科院古脊椎动物与古人类研究所和德国马普进化人类学研究所的科学家,从4万年前生活在田园洞的一个人类个体上成功提取到核DNA和线粒体DNA,从分子生物学角度辨识出了现代亚洲人群直接祖先群体中的一个成员。DNA测试进一步表明,田园洞人与许多现代亚洲人以及美洲原住民间存在遗传学上的亲缘关系,但已与现代欧洲人的祖先分离。相关成果日前发表于《国家科学院院刊》杂志上。

田园洞人是最早生活于东亚地区的现代人类之一,其化石于2003年在北京周口店西南6公里的田园洞洞穴地层中被发现。2007年在对田园洞人骨骼化石进行放射性碳定年法分析后表明,田园洞人的生存年代距今约4.2万年至3.85万年,比发现地点相近的山顶洞人早1万多年,是至今为止欧亚大陆东部最早的现代人类遗骸。

长期以来,化石形态的对比研究是古人类学研究的主要手段。新兴的分子生物学技术为古人类学发展注入新的活力。不过,相关研究主要围绕现生人群的遗传变异研究进行溯源推导,从古人类化石上提取DNA进行测序分析则具有极大难度。

我国古人类基因组研究取得新进展我国古人类基因组研究取得新进展

此次对田园洞人的DNA分析样品取自一块腿骨。样品前处理和DNA提取、扩增工作在中国进行,测序和分析工作在德国完成。研究人员成功提取到该人体的核DNA和线粒体DNA。为将古人类DNA与大量来自土壤细菌的DNA相区别和分离,该研究进行了新技术的尝试并获得突破,将含量仅占0.03%的人类DNA成功辨识提纯出来,从而使田园洞人成为第一例被获取核DNA的早期现代人。

DNA成功提取测序

我国古人类基因组研究取得新进展我国古人类基因组研究取得新进展

近日,我国科学家和国外团队通过对距今四万年的一具男性个体基因组研究分析,获取了第一个中国地区古人的基因组,这也是整个东亚目前最为古老的人类基因组。这一成果北京时间2017年10月13日在国际学术期刊《当代生物学》上发表。

中科院古脊椎所和德国马普进化人类研究所等团队合作,对出土于北京房山田园洞的一具距今四万年前男性个体基因组进行了研究分析。通过最新的古DNA技术,研究团队将仅有0.03%的古人类基因组从富含细菌和真菌DNA污染的古人类DNA样品中捕获出来并测序。通过比较田园洞人和未混入古老遗传成分的欧洲人的基因组数据,确定了四万年前的田园洞人确已呈现亚洲人遗传特征。虽然田园洞人是古东亚人,但他并不是现代东亚人的直接祖先,暗示了四万年前亚洲人群的多样性。

研究分析进一步显示,这个距今四万年前的田园洞人和一个来自比利时三万五千年前的古欧洲人有着遗传上的联系。这两个古人个体之间的遗传联系,为欧洲人和亚洲人具有复杂的遗传历史提供了有力的直接证据。

虽然欧洲和西伯利亚地区都有一些古人类样本基因组被测序,但是在东亚,尤其是中国地区,被测序的古人类基因组样本非常少。作为整个东亚目前最为古老的人类基因组数据,这一成果也为东亚史前人群多样性研究提供了支撑。

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标签: 古人类 化石 考古

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  • 更新时间:2017-10-13
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