东亚中更新世古人类下颔第二臼齿釉质-齿质连接面三维形状和釉质厚度分布

东亚中更新世古人类在头骨、下颌骨、牙齿等解剖部位表现出不同程度的形态多样性,中期成员代表为直立人,而晚期成员的演化地位具有较大争议。为进一步了解东亚中更新世古人类内部的形态变异特点和为东亚中更新世晚期古人类分类提供依据,本文使用微分同胚的表面匹配（Diffeomorphic Surface Matching, DSM）和形态测量图（Morphometric map）对下颌第二臼齿（M₂）釉质-齿质连接面的形状和齿冠侧面釉质厚度分布模式进行了量化分析。结果显示：1）东亚中更新世古人类与晚期人属成员（尼安德特人和现代人）存在较明显的形态差别;2）该时段晚期的东亚古人类相对中期直立人在侧面釉质厚度分布规律上具有独特性,并在釉质-齿质连接面的三维形状上与晚期人属成员更加接近。本文在以往对东亚中更新世古人类牙齿内外结构单个性状研究的基础上,使用三维形态测量方法进一步量化了M₂釉质-齿质连接面三维形状和侧面釉质厚度分布模式两项重要特征的变异特点,这对未来该时段同类型牙齿的形态鉴定以及解决东亚中更新世晚期古人类的分类地位具有一定意义。     

沂源人牙冠的几何形态学研究

采用形态测量分析方法对上世纪80年代发现于山东沂源的6枚人类牙齿化石齿冠外轮廓形状进行了研究, 并与亚洲直立人、早期智人、晚期智人、南方古猿、非洲早期人属以及现代人进行了对比。本文发现:沂源人既保留了部分原始特征, 也表现出许多进步特征。颊侧尖基底轮廓原始特征主要表现在P3和P4近似蚕豆形的外轮廓及M1近中轮廓线的平直; 进步特征主要体现在: P3向近远中方向的明显扩展、颊侧尖向颊侧的突出程度减弱,P4外轮廓形状处于现代人分布范围的边缘,M1前后尖比例增大, M1颊侧外轮廓的圆隆以及下后尖的相对内缩等。中国更新世的古人类牙齿表现出很多一致性, 直立人和早期智人在牙齿齿冠轮廓形状上没有明显的差异, 沂源人也体现出了与这些古人类的一致性, 但是在这一组标本中, 沂源人齿冠形状处于比较进步的一端。此外,沂源人上、下M1的颊舌径非常大,这一特殊性状可能具有进化意义。     

肱骨骨干骨密质厚度的二维可视化及其定量分析

形态示量图是一种展示三维形态测量信息的二维可视化手段,能有效地反应骨密质厚度的分布特点。虽然现代人、更新世古老型人类和大猿的骨密质厚度分布存在差别,但全新世现代人内部是否有变异存在尚未被充分研究。本文选择全新世华中、华北地区的6个农业人群的34例右侧肱骨标本（23例男性、11例女性）,使用形态示量图对其骨干骨密质厚度的分布特征进行了全面分析。在方法上,本文比较了通过厚度最大值和生物力学长度对骨密质厚度进行标准化后分析结果的差别,并验证了主成分分析在形态示量图上的适用性。结果显示,在全新世华中、华北地区的农业人群中,男、女的厚度分布模式存在一定差异,而不同人群男性的差别并不明显。本文虽通过全新世华中、华北地区的农业人群揭示出全新世现代人在肱骨骨干骨密质厚度分布上存在一定程度的变异,但仍需在未来工作中依托本文方法,选择人群种类更丰富、标本量更大、个体变量控制更严格的材料,进一步验证或扩展本文所得结论。     

湖北郧西黄龙洞更新世晚期人类牙齿磨耗与使用痕迹

对2004—2006年在黄龙洞发现的7枚人类牙齿磨耗与使用痕迹的观察显示: 除具有正常牙齿相互接触造成的磨耗外, 黄龙洞人类牙齿还呈现出一些特殊的使用痕迹, 包括明显的前部牙齿釉质破损与崩裂、上颌侧门齿齿冠唇面釉质破损、上颌前部牙齿齿间邻接面沟等。根据这些牙齿使用痕迹集中在前部牙齿, 釉质破损与崩裂主要分布在靠近切缘的上颌门齿唇面及下颌门齿舌面的情况, 推测生活在黄龙洞的更新世晚期人类经常使用前部牙齿从事啃咬、叼衔、或剥离等动作, 并可能将前部牙齿作为工具使用。分布在前部牙齿的齿间邻接面沟提示当时人类经常从事剔牙活动。黄龙洞人类前部牙齿的使用痕迹与当时人类获取、处理及食用附着在骨骼上的筋或肉的动作密切相关, 当时人类的食物构成中可能包含有较多的肉类及粗纤维植物。     

中国近代人群上颌前臼齿釉质-齿质连接面形状的三维几何形态测量

牙齿的釉质-齿质连接面(EDJ或Enamel-dentine junction)是釉质表面(OES或Outer enamel surface)形态的发生基础,其形态特征在牙齿发育早期形成,与遗传因素密切相关。为探讨EDJ形状在近代人群中的变异特点,本文使用显微断层扫描技术(micro-CT或micro-computed tomography)扫描了100例采自华中地区近代农业人群的上颌前臼齿(P~3和P~4各50例),并复原了EDJ表面三维结构。采用基于30个标志点(landmark)和半标志点(semi-landmark)的三维几何形态测量量化了上颌前臼齿EDJ表面形状。结果显示,牙齿内部舌侧尖区域变异程度较颊侧尖大。在人群内部,上颌前臼齿的变异方式主要表现在1)颊舌尖相互靠近或远离造成的咬合面深浅的差别;2)颊舌尖齿质最高点(dentine horn)相对高度的差异;3)舌侧尖近远中方向尺寸的变化;4)P~3颊侧尖近中脊的内收与外扩造成的整个轮廓形状的对称性变化;5)P~4整个咬合面轮廓MD/BL比值的大小差别。基于以上发现,本文进一步探讨了上颌前臼齿EDJ形状在两性或不同时代标本之间是否存在差异。平均形状的比较发现男性上颌前臼齿的舌尖相对较宽,颊侧尖近中脊相对较低。但主成分分析(Principal component analysis)和置换检验(Permutation test)显示两性差异未达到显著水平。同样,从新石器时代以来的各样本组之间在EDJ形状上的差别也没有达到统计上的显著水平。这一结果提示中国近代人群上颌前臼齿EDJ表面形状的变异特点至少可以追溯到全新世早期(本文使用标本最早来自距今6000-7000年前的新石器时代阶段)。未来EDJ的三维几何形态测量可通过扩大标本数量进一步探讨不同性别、不同地区人群、不同演化阶段之间的差异。     

卡氏尖在中国古人类化石中出现及其演化意义

欧洲与亚洲古人类之间的关系一直是人类演化研究的关注点。基于对化石形态的研究,一些学者认为中国与欧洲古人类之间在更新世中、晚期存在一定程度的基因交流,并提供了支持基因交流的系列形态证据,但古人类学界对其中一些形态特征的人群属性、功能意义及形成机制存在不同认识。本文采用釉质外表观察和CT扫描方法对卡氏尖在98枚中国古人类上颌臼齿化石的出现和表现情况进行了数据统计和分析,并与非洲和欧洲古人类进行了对比。本研究发现卡氏尖在中国古人类具有较高的出现率(27.6%-62.5%)和多种形态表现。此外,在多枚中国古人类上颌臼齿发现两个通常只出现在在黑猩猩和非洲早期人类的原始卡氏尖表现:齿带-原尖脊和齿冠舌侧横行沟及屋檐状结构。基于这些发现,作者支持卡氏尖是从猿类,经过不同演化阶段的古人类,一直延续到现代人的一个古老特征的观点。卡氏尖在中国古人类的表现特点提示出现在中国古人类的卡氏尖更有可能是古老原始特征的残余。本研究显示,卡氏尖在中国与欧洲古人类都具有较高出现率,而卡氏尖在中国古人类的表现程度较同时期欧洲古人类更为显著。因此目前还没有足够的可信证据支持卡氏尖是中国与欧洲古人类之间基因交流的造成化石形态特征。     

现代中国人群形成与分化的形态证据——亚洲与非洲现代人群上颌第一臼齿齿尖相对面积的对比分析

现代人群形成与分化造成的具有地域差别的人群标志性体质特征是研究人群之间关系的重要信息。作为臼齿形态测量的组成部分,上颌第一臼齿齿尖相对面积在人类演化以及现代人群关系上的研究价值已经引起了人类学界的关注。然而,迄今对上颌第一臼齿齿尖相对面积在世界各地的现代人群之间是否具有地域性差异还不是很清楚。本文对代表亚洲和非洲现代人群的208枚上颌第一臼齿齿尖相对面积的研究发现,上颌第一臼齿四个主要齿尖相对面积在亚洲和非洲现代人群之间都存在明显差异。亚洲现代人上颌第一臼齿近中齿尖(原尖和前尖)相对面积较大,而远中齿尖(后尖和次尖)相对面积较小。非洲现代人上颌第一臼齿各齿尖相对面积均较亚洲人群具有更大的变异,尤其在原尖和次尖相对面积上。采用判别分析可以将69.2%的标本正确地判别归入其原来所属的组群。通过与化石人类相关数据的对比发现,非洲现代人比亚洲现代人在原尖和次尖相对面积以及前尖/后尖相对面积比例上更加接近于人类演化的早期形式。现有的证据显示,亚洲和非洲现代人群在齿尖相对面积的分化至少可以追溯到全新世早期,更加精确的分化时间需要结合更新世晚期甚至中期化石人类数据去获得。本研究揭示出的非洲现代人上颌第一臼齿齿尖相对面积的高异质性(heterogeneity)和相对原始性在现代人形成与分化方面的作用尚需进一步的研究。     

山东新泰乌珠台人类牙齿的形态学特征

近些年在东亚发现的晚更新世现代人化石及其研究使得关于该地区现代人起源问题更加复杂,更多该时段人类标本的研究有助于对其有更清晰的认识。1966年在山东新泰乌珠台发现一枚古人类下颌臼齿,吴新智和宗冠福(1973)对其进行了报道,而后再无详细研究。本文将使用牙齿非测量性状的半定量化(分级)、齿冠外轮廓形状的几何形态测量、基于显微断层扫描(Micro-computed tomography 或micro-CT)的釉质厚度、釉质厚度分布规律和齿质表面三维结构复原等方法对乌珠台人类牙齿进行综合研究,进而对东亚晚更新世古人类牙齿形态特征变异有一个进一步的了解。结果显示,乌珠台人类牙齿的形态特征基本与现代人接近,但其所表现出的三角座横脊、Y型齿沟排列、原附尖在现代人中出现率较低,而更多发现在直立人或尼安德特人中。相对于东亚其他晚更新世现代人,乌珠台M3所表现出的特征组合具有特殊性,增加了东亚晚更新世现代人的牙齿形态特征多样性。未来研究可尝试测定乌珠台人类牙齿的绝对年代,以更好的将其归入到现代人演化序列中去。     

湖北郧县青龙泉新石器时代居民牙齿磨耗及健康状况

位于湖北省郧县境内的青龙泉遗址出土有仰韶、屈家岭和石家河等不同文化类型遗存, 被认为是中国新石器时代南、北文化交流的过渡地带。有关学者通过考古发现和同位素测试分析认为, 生活在青龙泉遗址的新石器时代居民已经具有发达的农业、家畜饲养业和渔猎,稻粟农业和肉类对居民的食物构成都有贡献, 但并不确定农业或渔猎是否占主导地位。本文通过对87例个体1075枚青龙泉新石器时代居民牙齿的磨耗、龋齿病、牙齿生前脱落、颌骨粗壮程度的观察、分析和对比, 试图从另一个侧面提供当时居民食物构成和经济模式的信息。本研究发现, 相比于其他中国新石器时代人类, 青龙泉居民的牙齿磨耗程度总体偏轻、臼齿磨耗角度多呈倾斜状、龋齿病出现率高、与生活状态相关的牙齿生前脱落出现率低、颌骨粗壮程度不明显。这些发现提示居民的食物较精细,加工程度高, 富含碳水化合物。基于本文发现, 作者认为农业经济在距今5000年左右的长江中游地区已经比较发达, 在居民食物构成中居主导地位,居民可能已经具有较高的食物制作加工技术。     

中国人牙齿形态测量分析——近代人群上、下颌前臼齿齿冠轮廓形状及其变异

采用基于标志点的几何形态测量方法对在河南和湖北地区考古遗址出土的291颗近代人群上、下颌前臼齿(P1=72; P2=72; P1=73; P2=74)齿冠轮廓形状(包括外轮廓及内轮廓形状) 进行了分析。结果显示: P1齿冠轮廓基本对称, 颊侧部分向近远中方向突出; 齿尖夹角区呈不规则狭长菱形, 舌侧尖向近中方向偏移。P2齿冠轮廓对称,颊侧部分向近远中方向的突出程度存在明显的个体差异; 齿尖夹角区由于舌侧尖向近中方向偏移而呈不规则菱形。P1和P2内外轮廓形状具有明显的重叠范围。P1齿冠轮廓不对称, 齿冠近中舌侧部分内缩; 齿尖区靠近近中舌侧, 近似方形。P2齿冠轮廓基本对称; 齿尖区靠近齿冠中央, 因近中舌侧尖向近中方向偏移而呈不规则狭长菱形。P1和P2内外轮廓形状重叠范围很小。P1、P2齿冠和齿尖夹角区各个部分所表现出来的变异大小、方式基本相同; 依据齿尖与齿冠基底边缘的距离大小可以将P1分为两种类型, 依据颊侧部分向近远中方向的突出程度可以将P2分为两类。P1、P2变异相对于上颌两颗前臼齿来说较大, 且变异主要集中在齿冠的近远中舌侧、齿尖夹角区的后凹点和舌侧尖;两者的变异大小范围稍有差别; P1和P2主要分为三类, 区别在于颊舌径和近远中径的大小比例、齿尖区后凹点和舌侧尖的位置上。异速生长分析显示所有四颗前臼齿的大小变化对轮廓形状的影响不大。