田园洞人
田园洞人是在北京市房山区周口店田园林场洞穴发现的古人类化石,生存年代距今约4.2万-3.85万年,形态特征接近现代人,属晚期智人,并已开始大量摄取淡水鱼作为食物来源。2003年考古发掘出土下颌骨、肢骨等人类遗骸及26种哺乳动物化石,经DNA分析显示其遗传特征与现代亚洲人及美洲土著人存在密切联系。2017年,研究团队完成对田园洞人的基因组测序工作,得到第一个来自中国的古人类基因组数据,也是整个东亚目前最为古老的人类基因组数据。遗传研究表明,田园洞人已经是现代亚洲人群直接祖先群体中的一个成员,在美洲土著人群中,与亚马逊人的遗传关系最近。
该遗址于2001年因林场人员寻找水源时发现动物碎骨而启动考古,2003年系统发掘确认人类化石。2007年测年研究表明其生存年代距今约4.2万年至3.85万年前。2013年,科研团队突破性提取腿骨中仅占0.03%的人类核DNA,首次实现早期现代人核DNA获取,并拼接出田园洞人的第21号染色体。2017年,研究团队成功获取田园洞人的全基因组数据。2023年,4万年前的田园洞人和AR33K个体被确认属同一人群,其相关遗传成分在末次盛冰期后大范围消失。
发现与命名
2003年6月16日,田园洞人化石在距周口店北京猿人遗址约6千米的山洞中被发现。化石包括下颌骨(附多枚牙齿)、锁骨、肱骨、桡骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨等,属于同一个成年男性个体。科学家根据发现地将其命名为“田园洞人”。
2001年,田园林场工作人员在寻找水源时首次发现该山洞及动物碎骨。2003年,系统发掘确认人类化石。
形态特征与年代
田园洞人为一成年男性个体,身高约1.6米。在形态上与21世纪的现代人差别很小,属晚期智人。生存年代为距今约4.2万年至3.85万年前(通常简称4万年前),比同区域的山顶洞人早1万多年。田园洞人已经开始摄取大量的淡水鱼作为食物。
勘探过程
据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。
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。
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。
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。
遗传学研究
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。2017年,付巧妹团队利用“钓取”新技术,从仅占0.03%的人类DNA中成功获取田园洞人的全基因组数据(覆盖370万个变异位点),这是第一个来自中国的古人类全基因组,也是东亚迄今最古老的人类基因组数据。
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4万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。遗传学研究确认田园洞人属于古东亚人,且是遗传意义上的东亚人(现代亚洲人群直接祖先群体中的成员),但不属于当今东亚任何一个人群的直接祖先,而是一个对当今东亚人有遗传贡献的旁支。
当与古欧洲人的各个支系比对时,只有来自比利时的古欧洲人“跳了出来”,这35000年前的比利时古人GoyetQ116-1的父系单倍群为 C1a2。田园洞人与该比利时古欧洲人个体存在特殊的遗传联系,提示早期东亚人可能与一个未知的、与田园洞人和该比利时古人相关的人群发生过基因交流。
此外,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。在美洲土著人群中,田园洞人与南美洲的亚马逊人遗传关系最近,表明美洲土著至少由两种不同的亚洲祖先人群繁衍而来,其中一支与田园洞人有关。
此外,田园洞人相关遗传成分在末次盛冰期前曾广泛分布在欧亚大陆,但之后大范围消失。该研究填补了东亚地区在重要地理和时间尺度上的古人类遗传信息空白。