中国科学家研究发现「许家窑人」是 20 万年前颅容量最大古人类，这一发现有哪些重大意义？ 第1页

一、在理解这项研究的意义之前，我们要先厘清一下东亚古人类的演化顺序

从东亚最早的古人类化石-距今约170万年的元谋人，到现代人成为这片土地上唯一的人类，单从化石来看^[1]，大概可以分成四个阶段：

• 直立人（170-30万年）
• “古老型智人”（30万年-10万年）
• 早期现代人（13-7万年）
• 现代人（5万年至今）

直立人包括我们经常听说的元谋人、蓝田人和北京人，他们在非洲、欧洲和亚洲广泛分布，并不是都属于一个物种，而是从早期人属向尼安德特人和现代人共同祖先演化的阶段上不同物种以及他们祖先的集合，是一个并系群。

最近的研究表明直立人很可能曾多次走出非洲，到达世界各地，并不存在单一的直立人走出非洲事件（其实在直立人之前的人属可能已经开始走出非洲了，发现于陕西蓝田上陈地点212万年前的石器证明了这一点^[2]）其中演化成现代人的直立人类群也不一定一直存在于非洲，现代人的非洲祖先也可能是从欧亚大陆迁回非洲的。

“古老型智人”主要包括大荔人、金牛山人、马坝人、华龙洞人、哈尔滨发现的龙人、许昌人以及这项研究中的许家窑人，这些人分类位置不明，形态特征上区别于直立人但也区别于后来的现代人，存在镶嵌特征，一些成员兼有直立人、尼安德特人以及现代人的特征，这使得他们的分类位置一直成谜。近年来有不少学者认为，这些“古老型智人”中很多可能就是丹尼索瓦人在东亚的代表，这需要这些“古老型智人”的古DNA证据给予支持，因为丹尼索瓦人本身是一个靠古DNA研究建立的人类物种，而不是传统的依靠化石形态学建立的物种。当然，这些人相互之间也并不属于同一个类群，很可能代表了不同的古人类支系。

早期现代人是指那些在今天现代人主体祖先走出非洲之前（早于6万年）的现代人，解剖学意义上的现代人在30万年前就已经在非洲出现了，在出现之后他们就已经开始走出非洲，他们到达了欧洲、中东地区，甚至到达了我国南方，有四个遗址中产出了不少被鉴定为属于现代人的牙齿化石，包括广西崇左智人洞、湖北郧西黄龙洞、广西田东陆那洞以及湖南道县福岩洞，总体上这些遗址产出的化石年龄介于12-7万年前之间，由于这些化石只保存了牙齿，没有其他头骨和头后骨骼的产出，我们很难知道更多关于这些人的解剖学信息。

现代人就是指我们自己了，目前的化石证据表明，遗传上和东亚人相关的田园洞人大约在距今4.2-3.9万年生存今天的北京，山顶洞人要稍晚一些，大约是3.3万年前，这些人和我们今天的人在形态上几乎没有什么区别。

二、许家窑人是什么人

从年代上来看，距今20-16万年前的许家窑人属于“古老型智人”，但这一称呼并不准确，因为从化石的形态结构上来讲，许家窑人存在许多镶嵌特征，单就牙齿的形态来说就同时拥有有东亚直立人的原始特征、现代人常见的特征和尼安德特人的典型特征^[3]，也有学者认为许家窑人的牙齿形态和丹尼索瓦人比较相似^[4]，而许家窑人幼年个体的牙齿发育模式类似现代人^[5]，同时许家窑人的内耳迷路类似尼安德特人^[6]，所以将许家窑人简单归为“古老型智人”是不合适的。

那如此奇怪的许家窑人，在颅容量上和其它古人类以及现代人是什么关系呢？

三、许家窑人的颅容量

许家窑人类化石1976-1979年发现于山西省和河北省交界处的许家窑遗址（又名侯家窑遗址），化石比较破碎，包括18块头骨碎片和3颗游离的牙齿，代表大约10个以上的个体。^[7]

这些破碎的化石为科学家们带来了难题，如何才能恢复许家窑人头骨的真正形态呢？只有恢复了头骨的立体形态，我们才能进一步对其颅容量进行估算。

研究者先是从18块头骨碎片中找到能拼在一起，属于同一个体的头骨碎片化石，总共有三块，然后对这三块化石进行计算机断层扫描(CT)，获得这三块化石的三维数据，之后将三维数据导入到计算机中，使用Mimics v. 20.0（一种交互式的医学影像控制系统）软件将这三块头骨的三维模型拼在一起，再对这些化石沿着顶骨的矢状缝合进行镜像处理，这样就得到了一个较为完整的许昌人头盖骨后半部分。

之后便可以获得许家窑人头盖骨内部表面的形态了，也就是颅内膜的形态，再结合相关计算颅容量的公式，研究者计算出了许家窑人的颅容量为1700cm3。这里要提醒一下，颅容量是根据颅骨内表面围绕的空间的体积估算的，和绝对的脑容量即脑的体积还是有差异的，颅容量要大于脑容量，但两者整体上还是呈现正相关的，即颅容量越大脑容量越大，毕竟脑子长在颅腔里，越大的脑子便需要越大的颅腔空间。

四、许家窑人的大脑子不是特例

纵观人类的演化历史，我们能够发现，从早到晚，人类的颅容量总体上是在不断变大的：

南方古猿颅容量为404－530cm3
能人颅容量为510－752cm3
直立人的颅容量为600－1251cm3
中更新世“古老型智人”的颅容量为1100–1450cm3
晚更新世早期的早期现代人以及尼安德特人的颅容量增大到> 1500cm3^[7]

尼安德特人和现代人具体的颅容量为：

• 尼安德特人男性颅容量平均为1600cm3，女性平均为1300 cm3，尼安德特人颅容量最大可达1756cm3
• 10万年前到3000年前，现代人男性的颅容量平均为1550cm3，女性平均为1500cm3
• 今天全世界现代人男性平均的颅容量为1440 cm3，女性的颅容量为1240 cm3

这次研究中许家窑人的颅容量达到了1700cm3，而距今12.5-10.5万年的许昌人的颅容量竟然达到了1800cm3，但与之相比：

2013年非洲发现的距今30万年左右的纳莱迪人（H. naledi），其颅容量只有560 cm3；2003年印度尼西亚发现的距今10-5万年的弗洛里斯人（H. floresiensis）颅容量只有400 cm3^[7]

这说明，在中更新世晚期到晚更新世早期（40-9万年），全球存在着多种多样的人类，他们的颅容量各不相同，有的颅容量超大，有的超小，这些可能与各种人类的生活环境有关，比如食物的多样性、环境气候的变化、以及行为的复杂化，可能也与他们的分类位置有关，那些到了中更新世晚期仍然维持着很小的颅容量的人类，有可能是比直立人还古老的人属的孑遗物种在局部地区的残存。

五、脑越大越好吗？

说到这里我们可以发现，今天的现代人，虽然是这个地球上最成功的人类，今天只剩下我们现代人这一个人类物种，但是我们的颅容量与过去的其他人类物种相比，甚至与我们3000年前之前的祖先相比，都是在变小的。这说明，人类的脑功能是否强大，颅容量只是一个方面。尼安德特人、许昌人和许家窑人虽然拥有比现代人大得多的颅容量，但是他们脑的形态却和现代人差别很大，体现在额头比较扁平，不像现代人拥有一个垂直方向上更大的额头，脑的前后方向上更长，而现代人的脑则在整体上偏向球状，这意味着尼安德特人、许昌人和许家窑人和现代人大脑的额叶、顶叶、颞叶和枕叶的形态可能都存在较大的差异，而这便会体现在我们现代人与这些人脑功能上的差异。

与尼安德特人相比，现代人的额头更大，前额叶更发达。

大脑的前额叶是我们额头及头顶前部区域所对应的脑区。它与全脑其他部位有广泛的双向链接。因此，前额叶主要接收和综合由全脑其他部位传入的各种信息，并能及时发出调控的指令（通常以抑制其他脑区活动为主）。所以说，前额叶对大脑整体有组织性、指导性和调节性的影响，是大脑真正的“中枢”，负责着记忆、判断、分析、思考、操作、决策等复杂高级的认知活动。^[8]

比例更大的前额叶决定了现代人有着更强的社交能力和思维能力，可以完成很多复杂的行为。

与复杂行为相关的还有人类的小脑，可能大脚都知道小脑与我们的运动技能有关，但除此之外，对现代人的研究表明，小脑也与认知信息处理能力有关，现代人的小脑比尼安德特人发达，意味着现代人可能又有更强的语言、社交和记忆能力。

同时现代人的顶叶和尼安德特人相比更大且更健壮，顶叶与视觉空间功能有关，如视觉想象力和操控性，以及处理大脑与身体和外部环境之间的关系，包括手眼关系和手和工具之间的协调。有发达的顶叶可能意味着有更强的工具制作能力和使用能力。

所以说，与尼安德特人颅部形态类似的许昌人和许家窑人也可能面临着这些问题，虽然他们脑的大小大于现代人，但是关键的和促进文明发展的脑的区域，可能没有现代人的脑发达。这些人可能在现代人到达东亚之前或者到达不久之后就消失了，也可能融入到了东亚人当中。

六、许家窑人和许昌人的身份之谜

中科院古脊椎所研究团队表示，许家窑人、许昌人二者头骨的形态非常相似，都是大头、低颅，并且都具有尼安德特人特有的内耳迷路模式，二者可能是同一人群。考虑到许家窑人的年代早于许昌人（距今12.5-10.5万年），有可能许家窑人是许昌人的直接祖先，在距今30万至10万年左右，中国境内可能生存着这一类体质特征特殊的“大头人”。
他们认为，近年来，国际上的一些古人类学者围绕热点的丹尼索瓦人提出假说，可能丹尼索瓦人就存在于中国的化石记录特别是许昌人、许家窑人中，若是如此，丹尼索瓦人的颅容量可能也很大。^[7]

其实，生活在东亚30-10万年之间的这些“古老型智人”，是否是丹尼索瓦人，还没有确切的证据，必须真的从这些“古老型智人”中的某一个或者某几个化石中检测出了丹尼索瓦人的遗传成分，再结合化石的形态学，我们才能讨论他们和丹尼索瓦人的关系，丹尼索瓦人的化石是在是太少了。但是根据牙齿的形态、夏河人的古蛋白质组研究以及几个月前哈尔滨龙人的研究，这些人类属于丹尼索瓦人的可能性还是挺大的。如果这些“古老型智人”真的属于丹尼索瓦人，那么结合丹尼索瓦人与尼安德特人有更近的亲缘关系，他们类似尼安德特人的特征比如内耳迷路、头骨和牙齿的某些形态，可能是他们和尼安德特人共同祖先的衍征，这将有助于我们了解尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先是什么样子。

幸运的是，不论是许家窑人还是许昌人，他们的化石都保存了颞骨岩部这个结构，也正是因为颞骨岩部化石的存在，我们才能研究许昌人和许家窑人内耳迷路的形态，因为内耳迷路是埋藏在颞骨岩部内面的结构。而颞骨岩部是古人类化石中古DNA保存最佳的部位^[9]，从中提取到古DNA的概率较大，希望有一天，通过分子人类学手段，我们能够确定许昌人和许家窑人等“古老型智人”的身份，让东亚这片土地上人类演化的历史变得更为清晰明了。

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参考

1. ^ 注意是单从化石来看，如果从考古文化上看并不一致
2. ^蓝田旧石器遗址研究：黄土高原212万年前已现人迹 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1606012926609207146&wfr=spider&for=pc
3. ^古脊椎所等对许家窑人类牙齿化石形态取得新进展 http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201811/t20181103_5155389.html
4. ^Nuclear and mitochondrial DNA sequences from two Denisovan individuals https://www.pnas.org/content/pnas/112/51/15696.full.pdf
5. ^东亚古人类牙齿生长发育研究取得进展 http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201901/t20190117_5230817.html
6. ^我国学者在东亚古人类中发现 “尼人内耳迷路模式”化石证据 http://www.ivpp.cas.cn/xwdt/kyjz/201811/t20181103_5155370.html
7. ^^abcd我国学者发现中更新世颅容量最大的古人类——许家窑人 http://www.ivpp.ac.cn/xwdt/kyjz/202201/t20220112_6339803.html
8. ^前额叶-大脑的终极进化 https://zhuanlan.zhihu.com/p/456825056
9. ^A minimally-invasive method for sampling human petrous bones from the cranial base for ancient DNA analysis https://www.future-science.com/doi/10.2144/000114558