多年以來(lái)，劉武、吳秀杰和他們?cè)谥锌圃汗偶棺祫?dòng)物與古人類研究所的同事們，都在苦苦尋求著有關(guān)東亞現(xiàn)代人起源的證據(jù)。這里所說的現(xiàn)代人，也可以稱為晚期智人，他們的骨骼和牙齒特征已和今天的人類非常相似。
我們究竟從哪里來(lái)？人類對(duì)自身歷史的認(rèn)識(shí)其實(shí)相當(dāng)晚近。直到18世紀(jì)，一般人還認(rèn)為人類只有幾千年的歷史，而在17世紀(jì)初，愛爾蘭阿爾馬區(qū)大主教厄謝爾（James Ussher）根據(jù)對(duì)《圣經(jīng)》的嚴(yán)格分析，將創(chuàng)世紀(jì)的日期定在公元前4004年。1865年，在德國(guó)杜塞爾多夫附近的尼安德（Neander）河谷采石場(chǎng)偶然發(fā)現(xiàn)的一塊人類頭骨，才使人們意識(shí)到，早在遠(yuǎn)古時(shí)代就存在與我們不同的人類。而隨后在非洲的一系列重要考古發(fā)現(xiàn)，將人類的歷史提前到幾百萬(wàn)年前，在所有人類的祖先南方古猿中，最著名的莫屬1974年在東非發(fā)現(xiàn)距今320萬(wàn)年的露西。據(jù)說，發(fā)現(xiàn)她時(shí)，科學(xué)家的營(yíng)地上正播放著《在鑲著鉆石的天空中的露西》這首歌曲。被考古發(fā)現(xiàn)所催生出的人類學(xué)，根據(jù)腦容量與所使用的工具，將人類分為南方古猿、能人、直立人、智人幾個(gè)階段。
考古隊(duì)員在湖南道縣的福巖洞內(nèi)初步篩選化石，之后再到洞外對(duì)其進(jìn)行水洗細(xì)選
學(xué)界對(duì)人類的起源與最初擴(kuò)散并無(wú)太多分歧，他們大致描述的情景是，起源于700萬(wàn)～600萬(wàn)年前非洲中北部的撒海爾人乍得種，在大約200萬(wàn)年前直立人出現(xiàn)，從中東向東南亞的爪哇不斷遷徙擴(kuò)散，并在此后幾十萬(wàn)年的時(shí)間里，占據(jù)了整個(gè)舊大陸。爭(zhēng)議的焦點(diǎn)是現(xiàn)代人的起源問題，論辯雙方為“走出非洲說”和“多地區(qū)進(jìn)化說”。前者認(rèn)為，現(xiàn)代人類源于20萬(wàn)～10萬(wàn)年前非洲的第二次遷徙，走出非洲的現(xiàn)代人完全取代了其他地區(qū)的古人類?！岸嗟貐^(qū)進(jìn)化說”則認(rèn)為，現(xiàn)代人類的幾大人種是由早先從非洲擴(kuò)散至不同大陸上的古人類獨(dú)立、連續(xù)地進(jìn)化而成。劉武的老師、中科院院士吳新智正是“多地區(qū)進(jìn)化說”的代表人物之一。
支撐這一學(xué)說的直接證據(jù)，來(lái)自各個(gè)地區(qū)所保存的從古人類各個(gè)階段直到現(xiàn)代人的化石記錄。然而在這些化石記錄中，尚缺乏其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在1997年的一篇論文里，劉武也坦率地指出：“必須承認(rèn)目前蒙古人種（東亞現(xiàn)代人）連續(xù)進(jìn)化理論還缺乏距今10萬(wàn)年到5萬(wàn)年前的人類化石證據(jù)，對(duì)現(xiàn)有的化石材料尚需進(jìn)行更為精確的年代測(cè)定?！?/p>
此后將近20年里，劉武一直在尋找著論據(jù)鏈條中所缺失的那一環(huán)，從2011年首次挖掘，直至2015年10月15日研究結(jié)論在《Nature》雜志正式披露，在湖南永州道縣樂福堂鎮(zhèn)塘碑村福巖洞里發(fā)現(xiàn)測(cè)年約為12萬(wàn)～8萬(wàn)年前的47枚人類牙齒，成為充實(shí)證據(jù)的關(guān)鍵。接受采訪時(shí)，劉武的態(tài)度顯得興奮而謹(jǐn)慎：“我們這次發(fā)現(xiàn)最大的意義，是發(fā)現(xiàn)了‘fully modern'（完全現(xiàn)代）的現(xiàn)代人，雖然還沒有直接觸及現(xiàn)代人是否起源于非洲的問題，但結(jié)合道縣以及這么多年國(guó)內(nèi)化石的發(fā)現(xiàn)，一個(gè)比較合理的推測(cè)是，中國(guó)乃至東亞人從當(dāng)?shù)仄鹪吹目赡苄愿笠恍?。?/p> 發(fā)現(xiàn)牙齒還要靠運(yùn)氣
2011年9月，由中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所、湖南省文物考古研究所、道縣文物管理局組成的聯(lián)合考古隊(duì)開始在福巖洞的第一次正式挖掘。湖南省文物考古研究所的李意愿當(dāng)時(shí)還是在讀博士，他的導(dǎo)師袁家榮因?yàn)樵?993、1995年兩次主持發(fā)掘道縣玉蟾巖遺址，發(fā)現(xiàn)目前世界上最早的陶片和水稻而蜚聲學(xué)界。
玉蟾巖距離福巖洞僅6公里，同時(shí)出土的大量舊石器向新石器過渡的文化遺物，也表明湖南道縣確是古人類活動(dòng)頻繁的區(qū)域。事實(shí)上，包括湖南、廣西、貴州、廣東在內(nèi)擁有眾多喀斯特巖溶（溶洞）地貌的華南地區(qū)，為古人類提供了生存繁衍的極佳場(chǎng)所，近年來(lái)在這些地區(qū)不斷發(fā)現(xiàn)的人類化石也證明了這一點(diǎn)。1992～2005年，中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的研究員黃慰文等人在貴州省盤縣大洞發(fā)現(xiàn)4枚人類牙齒化石，這些測(cè)年為30萬(wàn)～13萬(wàn)年前的牙齒，古老與現(xiàn)代特征并存。2007～2008年，劉武的同事金昌柱帶領(lǐng)的考古隊(duì)在廣西崇左木欖山智人洞發(fā)現(xiàn)一件古人類下頜骨前部殘端和兩枚牙齒，年代測(cè)定為距今11.3萬(wàn)～10萬(wàn)年前，智人洞的發(fā)現(xiàn)具有明顯現(xiàn)代人的特點(diǎn)，但仍呈現(xiàn)進(jìn)步與古老并存的混合特點(diǎn)。
與華南其他地區(qū)相比，湖南的特點(diǎn)在于處于喀斯特地貌發(fā)展末期，洞穴發(fā)育完全。促使考古隊(duì)選擇福巖洞的原因還在于，早在1984年10月，全國(guó)第二次文物普查期間，上述三級(jí)考古隊(duì)就曾在這里進(jìn)行過摸查與挖掘，并發(fā)現(xiàn)一些哺乳動(dòng)物化石。為求穩(wěn)妥，2010年10月，考古隊(duì)還去踩了點(diǎn)，再次發(fā)現(xiàn)大熊貓、野豬、獼猴、鼠類、長(zhǎng)臂猿等動(dòng)物牙齒化石。
回憶起幾年前的那次考古，李意愿現(xiàn)在仍很興奮。起初大家定了很高的目標(biāo)：發(fā)現(xiàn)古人類頭蓋骨、肢骨以及他們使用的石器工具。為此，考古隊(duì)成員的組合也堪稱夢(mèng)幻：中科院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的劉武和吳秀杰負(fù)責(zé)人類骨骼、牙齒化石的研究；來(lái)自同一單位的同號(hào)文和裴樹文分別負(fù)責(zé)哺乳動(dòng)物化石與地質(zhì)、地貌研究；李意愿負(fù)責(zé)石器方面的研究；來(lái)自中科院地球環(huán)境研究所的蔡演軍主要負(fù)責(zé)測(cè)年；道縣文物局副局長(zhǎng)楊雄心，則主要負(fù)責(zé)與各方面的聯(lián)絡(luò)及協(xié)調(diào)。
楊雄心聯(lián)系當(dāng)?shù)卮逦瘯?huì)，拉了一條100多米長(zhǎng)的電線進(jìn)洞，又雇用了4個(gè)民工，兩人負(fù)責(zé)洞內(nèi)挖掘，兩人負(fù)責(zé)化石淘洗，考古隊(duì)的挖掘工作就這樣開始了。
進(jìn)洞后，大家首先選取了幾個(gè)堆積好、地形寬敞的地方布方。所謂“布方”，就是設(shè)置考古挖掘的基本工作單位。可是挖了十幾天，結(jié)果并不理想，除了大量動(dòng)物化石，并沒有發(fā)現(xiàn)絲毫人們期待中的人類化石或石器。距離考古計(jì)劃已近過半，大家開始動(dòng)搖，有了轉(zhuǎn)點(diǎn)的想法。就在這時(shí)，“半路出家”的楊雄心建議大家去Ⅰ區(qū)右邊一個(gè)狹窄的支洞挖掘，因?yàn)槟抢镫m然不利于布方，但看起來(lái)更加干燥，而且堆積保存很好。
半信半疑之下，領(lǐng)隊(duì)吳秀杰決定讓大家在那里試試。沒想到在第二天快中午的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)了第一枚牙齒。剛發(fā)現(xiàn)時(shí)，大家還不敢確定是不是人類牙齒，拿給吳秀杰一看，她激動(dòng)地說：“沒錯(cuò)，這是人牙！”這些牙齒與現(xiàn)代人的幾乎沒有區(qū)別，隊(duì)員們的心里有些打鼓，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)第一顆牙齒時(shí)沒有太在意層位，仍不敢確定是否為古人的化石。
在后面的挖掘中，大家非常注意牙齒發(fā)現(xiàn)的層位，隨即發(fā)現(xiàn)的另外4枚牙齒打消了大家的疑慮。福巖洞的地層保存完好，分為清晰的四層。第一層是灰白色的碳酸鹽鈣板層，厚約10厘米左右；第二層為黃褐色的黏土堆積層，厚30多厘米；第三層為礫石堆積層，厚80多厘米；第四層是灰黃色的粉砂黏土層，厚度超過1米。發(fā)現(xiàn)人類牙齒的地層是第二層。
發(fā)現(xiàn)牙齒后，蔡演軍從西安趕了過來(lái)，做了最初的取樣測(cè)試。2011年時(shí)，根據(jù)最初的年代上限的取樣測(cè)試，牙齒年份初步判斷不老于14萬(wàn)年。2012、2013年秋天，考古隊(duì)又接連進(jìn)行了兩次挖掘，每次發(fā)掘的問題意識(shí)都很清晰，一方面為了尋找更多的人類化石，另一方面也要在測(cè)年方面做進(jìn)一步的研究與判斷。2012年，考古隊(duì)又挖出來(lái)20多枚人類牙齒，加上2013年的發(fā)現(xiàn)，三年總共發(fā)掘47枚人類牙齒。在論文發(fā)表前的此后兩年，大規(guī)模挖掘的意義已經(jīng)不大，考古隊(duì)除了少量的取樣工作，將更多的精力放在化石的研究與分析上面。
李意愿感到有些遺憾的是，他們最終沒有在洞里發(fā)現(xiàn)人類其他部位的骨骼化石和他們使用的石器。隨著對(duì)洞穴地質(zhì)與環(huán)境的不斷了解，這樣的結(jié)果似乎也在情理之中，與其他洞穴相比，福巖洞比較特殊，這里并不是古人生活、死后埋藏的地方，牙齒化石更可能是在人死之后，通過水流搬運(yùn)進(jìn)洞，不斷沉積而成，搬運(yùn)過程中，其他部位的骨骼可能已經(jīng)腐爛掉了。
驚喜來(lái)自測(cè)年數(shù)據(jù)的不斷更新，每次發(fā)現(xiàn)牙齒后，蔡演軍都要從西安飛到桂林，然后再坐長(zhǎng)途汽車來(lái)到這里取樣。正是在2014年最后一次取到滿意的樣品后，蔡演軍將牙齒化石的年份定在12萬(wàn)～8萬(wàn)年前，這樣一來(lái)，發(fā)現(xiàn)的意義便大不相同了。
鈾系測(cè)年法
“我的任務(wù)很簡(jiǎn)單，就是采一些樣品，幫助他們測(cè)年。”盡管蔡演軍非常謙遜，但誰(shuí)都知道，決定一次人類化石考古的意義如何，往往在于所得到的比較可信的測(cè)年數(shù)據(jù)。
人類化石的測(cè)年極其復(fù)雜，隨著各個(gè)學(xué)科的發(fā)展，測(cè)年的方法也日趨豐富和先進(jìn)?！胺侵奁鹪凑f”的重要證據(jù)，正是來(lái)自分子人類學(xué)的研究成果。1987年，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的生物化學(xué)家阿倫·威爾遜和他的研究小組，分析了來(lái)自亞洲、歐洲、非洲、新幾內(nèi)亞以及澳洲土著在內(nèi)182人的線粒體DNA。線粒體位于細(xì)胞核與細(xì)胞膜之間的細(xì)胞液中，每個(gè)線粒體含有一條或多條攜帶人類遺傳特征的DNA鏈，只能由母親傳給孩子。觀察不同人群線粒體中DNA的突變情況，威爾遜繪制出了線粒體DNA的系統(tǒng)樹，其根部出現(xiàn)在非洲，時(shí)間約距今20萬(wàn)年。對(duì)此威爾遜詼諧地說：“我們也許可以將這位幸運(yùn)的女性稱為夏娃，她的世系一直延續(xù)至今?！边@一著名的“線粒體夏娃”學(xué)說，也招致了一些批評(píng)，因?yàn)橹亟ㄗV系圖有很多種方法和很多可能的不同結(jié)果。
而熱釋光法和電子回旋共振法，則在確定非洲和西亞一些更新世晚期（約12萬(wàn)～1萬(wàn)年前）的人類化石年代方面發(fā)揮了重要作用。在以色列斯庫(kù)爾（Skhul）和卡夫扎（Qafzeh）發(fā)現(xiàn)的人類化石，在20世紀(jì)80年代中期前被測(cè)定為距今約6萬(wàn)年前，近年來(lái)根據(jù)上述兩種方法，其測(cè)年被提前至距今12萬(wàn)～8萬(wàn)年前。
熱釋光法和光釋光法，更適合測(cè)定在高溫或光照暴露之后再被埋藏起來(lái)的化石。對(duì)于南方喀斯特地貌的巖溶洞來(lái)說，鈾系測(cè)年法是最好的辦法。鈾系測(cè)年法的原理與碳14法類似，都利用了自然界中同位素原子衰變過程中的半衰期測(cè)年。蔡演軍在此次道縣的測(cè)年中，采用了230Th -234U不平衡鈾系法測(cè)年，他進(jìn)一步解釋道，鈾的衰變是一個(gè)多衰變而且不平衡的過程，由于半衰期比較長(zhǎng)，可以測(cè)距今數(shù)十萬(wàn)年的年代?！?38U像一個(gè)非常大的水庫(kù)，往下流水到234U的水池，再往下流到230Th的水池。234U的半衰期為24.56萬(wàn)年，230Th的半衰期為7.56萬(wàn)年，碳酸鹽開始沉積時(shí)，不含230Th和234U，我們可以測(cè)定碳酸鹽樣品中238U、234U和230Th等的含量，進(jìn)而計(jì)算經(jīng)過了多少年?！?/p> 蔡演軍的方法是在發(fā)現(xiàn)人類牙齒的第二層上面的鈣板層和下方的礫石層，尋找到滿足測(cè)試的碳酸鹽樣品，以此卡住牙齒化石的年代范圍，因?yàn)槎逊e層越往下年代越老，越往上則年代越輕。
樣品的選擇是測(cè)年的關(guān)鍵。每挖掘出一個(gè)新鮮面，蔡演軍都要去挑選適合測(cè)量的樣品。碳酸鹽樣品的純度越高，含鈾量越高，測(cè)年越準(zhǔn)確，誤差最低可達(dá)到千分之五。
符合要求的樣品并不好找，蔡演軍先后在第二層和第三層找到9塊次生碳酸鹽碎屑樣品，它們的年代從12萬(wàn)年到大于50萬(wàn)年前不等，從而提供了化石不老于12萬(wàn)年的數(shù)據(jù)。然而，確定化石最年輕年齡的樣品卻一直沒有進(jìn)展，直到在2014年的一次取樣中，蔡演軍才找到了一個(gè)生長(zhǎng)在第一層上的小石筍，這個(gè)小石筍的兩個(gè)年代確定了牙齒化石老于8萬(wàn)年。至此，牙齒的年代范圍才終于被卡定在12萬(wàn)～8萬(wàn)年前。
“fully modern”的東亞人
測(cè)年結(jié)果的確定，意味著這47顆人類牙齒化石，是迄今為止在東亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最早的現(xiàn)代人化石。這一時(shí)間，比現(xiàn)代人在西亞和歐洲出現(xiàn)的時(shí)間至少提前了3.5萬(wàn)～7.5萬(wàn)年。
據(jù)吳秀杰介紹，迄今為止，在亞洲和太平洋地區(qū)發(fā)現(xiàn)的早于4.5萬(wàn)年前年代確定、保存良好，而且可以將其明確歸入更新世晚期的現(xiàn)代人極少。此前在中國(guó)華北田園洞、南亞尼阿洞以及澳大利亞蒙哥湖發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)代人化石均在5萬(wàn)～4萬(wàn)年前，讓劉武激動(dòng)的是，與此前在廣西崇左智人洞發(fā)現(xiàn)的測(cè)年為11萬(wàn)年前的化石相比，此次發(fā)現(xiàn)的人類牙齒化石是“fully modern”的，具備完全現(xiàn)代形態(tài)人類的典型特點(diǎn)。
事實(shí)上，學(xué)界對(duì)從古老向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變的早期現(xiàn)代人，尚未形成統(tǒng)一判斷標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說，人們會(huì)把一些現(xiàn)代人才具備的人類特征作為判斷依據(jù)。劉武舉了幾個(gè)例子：“比如下頜骨的形態(tài)，現(xiàn)代人的下頜聯(lián)合中間部分的角度成直角或大于直角，而更古老的人類如北京猿人的下頜骨角度是傾斜的。再比如，北京猿人的頭骨是低平的，現(xiàn)代人則呈隆起。”
從牙齒判斷現(xiàn)代人的特征，則相對(duì)容易。劉武稱，早期人類的牙齒很粗壯很原始，有許多復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與紋路特征，尺寸也比較大，而此次在道縣發(fā)現(xiàn)的47顆牙齒，尺寸明顯小于歐洲、非洲和亞洲更新世中晚期人類，具備簡(jiǎn)單的咬合面和齒冠側(cè)面形態(tài)、短而纖細(xì)的齒根等典型現(xiàn)代人特點(diǎn)?！芭c廣西崇左智人洞的發(fā)現(xiàn)相比，更現(xiàn)代了，我們可以說又前進(jìn)了一步?！?/p>
劉武將此次發(fā)現(xiàn)的意義總結(jié)為以下幾點(diǎn)：首先，在華南地區(qū)發(fā)現(xiàn)東亞最早的現(xiàn)代人牙齒化石，說明這里可能是東亞現(xiàn)代人起源、演化、擴(kuò)散的中心；其次，對(duì)比同處更新世晚期的華北地區(qū)比如許家窯等地發(fā)現(xiàn)的人類化石，道縣發(fā)現(xiàn)的人類化石形態(tài)則比較現(xiàn)代，說明人類演化的不同步，以及中國(guó)古人從華南向華北擴(kuò)散的可能；此外，在劉武看來(lái)，盡管47枚牙齒還不足以完全推翻現(xiàn)代人均源于非洲的判斷，但結(jié)合國(guó)內(nèi)近年來(lái)人類化石的發(fā)現(xiàn)，中國(guó)從直立人到現(xiàn)代人進(jìn)化鏈條上的人類化石無(wú)疑越來(lái)越豐富，當(dāng)?shù)仄鹪吹目赡苄砸沧兊酶蟆?/p>
對(duì)于47顆牙齒的重大意義，不少學(xué)者也做出了自己的解讀。德國(guó)馬普所考古遺傳學(xué)系、美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系博士后王傳超在一篇文章中，做出幾種可能的解釋：一是“多地區(qū)進(jìn)化說”，中國(guó)乃至東亞古人類是連續(xù)進(jìn)化的，但這一論斷尚需更多不同時(shí)間尺度的化石證據(jù)支持；二是現(xiàn)代人從非洲起源，但分子生物學(xué)的時(shí)間估算過于晚近，其實(shí)在非洲演化出的現(xiàn)代人在十幾萬(wàn)前已到達(dá)東亞，因?yàn)榉肿隅娀谕蛔兟?，如何得到非常?zhǔn)確的突變率至今仍很困難。此外，尚不確定這些早期到達(dá)東亞的現(xiàn)代人對(duì)我們是否有以及有多少基因貢獻(xiàn)。無(wú)疑，這些推測(cè)還需要生物分子學(xué)方面的進(jìn)一步研究與判斷。
論文發(fā)表后所引起的熱烈關(guān)注與探討，在劉武看來(lái)，無(wú)疑會(huì)極大推動(dòng)他們對(duì)于人類起源演化問題的深入研究。而在道縣的發(fā)掘與研究告一段落后，劉武和他的團(tuán)隊(duì)在2014年便轉(zhuǎn)戰(zhàn)安徽省東至縣，在那里，一個(gè)直立人的化石地點(diǎn)，更多的發(fā)現(xiàn)正等待他們續(xù)寫新的故事。
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