2024年4月29日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、南京师范大学和中国科学院地质与地球物理研究所组成的研究团队,与柳州白莲洞洞穴科学博物馆以及澳大利亚人类演化研究中心的研究人员合作,在《自然-通讯》杂志上在线发表了题为“New Late Pleistocene age for the Homo sapiens skeleton from Liujiang southern China”的研究成果。通过地层与年代学综合研究,解决了长达66年的关于柳江人的年代学疑团,柳江人是国内迄今发现的最为完整的早期现代人化石之一。该项综合研究进展,有助于将柳江人化石真正归入全球早期现代人演化序列,为探讨整个欧亚大陆现代人的迁徙扩散模式提供关键新数据。

柳江人是在1958年发现于广西柳州市柳江区通天岩洞,化石材料包括一件基本完整的颅骨和17件后肢骨,其中包括胸椎、腰椎、肋骨、骶骨、盆骨、股骨。这些化石经鉴定属于一个约40岁的男性。柳江人的脑颅呈圆隆形态,脑容量相对较大(1567毫升),面部尺寸减小且扁平化,体型纤细,牙齿咬合面简单,因此被归类为现代人;然而,柳江人还具有一些早期现代人的特征,如面部低矮、眼眶低矮、眉弓突出等;综合考虑,柳江人属于早期现代人。柳江人是中国地区迄今发现的最为完整的化石人类骨架之一,其完整程度在整个东亚和东南亚地区均较罕见,对研究大区域内现代人的演化和扩散模式起到关键作用。

自发现以来,不同学者使用包括碳十四和铀系等方法对地层堆积物进行测年,认为柳江人的生活时代至少可追溯到6.7万年前,甚至可能早至13.9-11.1万年或更久远至15万年前。然而,由于柳江人化石出土层位信息模糊,这些地层年代能否真正代表柳江人的实际年代尚且存疑。此前,曾有学者尝试对柳江人的股骨进行直接的碳十四测年,但未能获得足够的骨胶原,使得对柳江人化石年代的直接碳十四测年并未实现。

为解决柳江人的年代问题,研究团队历时4年,开展了一系列放射性年代测定和地层沉积学等综合工作。

首先,研究团队采集了从柳江人左侧股骨掉落的骨头碎屑,使用铀系法测定其年代约为2.3-2.2万年。之后,团队又对颅骨上中门齿掉落的牙齿碎屑进行铀系测年,得到了更加年轻的结果,约1.9万年,这一差异可能是齿质更长时间处于开放体系中所致。尽管这种方法获得的年代代表着柳江人的最小年代,但与已经发表的6.7万年、13.9-11.1万年和15万年的时代相差甚远。研究团队意识到这种年代的差异可能源于对柳江人出土地层的记录和判断不准确,也就意味着已发表的年代数据大概率不能有效指示柳江人的真实年代,需要开展新的工作内容确定其出土位置。

那么柳江人到底出土自通天岩洞穴地层沉积序列中的哪一层呢?经过仔细观察,团队成员在柳江人左侧股骨的髓腔中发现了红棕色的黏土质沉积物,在颅骨的鼻腔中也发现了同样颜色和质地的沉积物。接下来,将这些人骨上粘连的沉积物与洞穴地层沉积物进行比对,就有望真正揭示出柳江人具体的出土层位。于是,研究人员首先对洞中沉积序列进行了详细的地层划分和描述,在此基础上,对人骨中沉积物以及通天岩洞穴堆积逐层开展了详细的粒度、颜色、常量和微量元素分析和对比,最终发现柳江人最可能出土自通天岩第三沉积单元的第2层。这是一层红棕色的黏土,颗粒较细,反映的是一种搬运动力非常弱的埋藏环境,这与柳江人胸椎和腰椎、腰椎和骶椎被发现的时候仍然关联在一起的状态是吻合的。也就是说,柳江人死亡后几乎是原地埋葬,没被明显搬运过。

在确定了出土地层为第2层之后,研究团队着手对该层沉积物及整个堆积序列进行了系统的碳十四、铀系和光释光年代测定,结果显示第2层距今约2-3万年,与初步的化石铀系测年不谋而合。随后对柳江人左侧股骨进行了更为详细的微损取样和铀系直接测年,从而得到化石最终的铀系年龄范围约2.3-2.1万年。如上所述,人骨的直接铀系法获得的年代代表了标本的年代最小值,这与沉积物测年所得到的年代区间相符。此项综合研究系统性地完善了柳江人化石的年代学研究工作。

柳江人化石在国内外学术界知名度较高,但在被发现的66年里,由于出土地层不甚明确,其生活时代一直存在争议,导致对其演化地位的解释难以被广泛接受。在3.3-2.3万年这一新的年代背景下,柳江人的演化意义需要重新审视。目前的证据表明,在距今4-3万年前,早期现代人在欧亚大陆经历了广泛的迁徙扩散,而柳江人,连同距今约4.1-3.8万年的北京田园洞人和距今约3.9-3.6万年的山顶洞人都是这一事件的重要参与者,而非距今10万年前更早的迁徙人群的成员。过去的形态研究显示,柳江人与欧洲同时代的早期现代人,特别是距今3.3-3.1万年的法国克罗马农人相似度较高,这可能反映了距今3万年前早期现代人的快速在欧亚大陆迁徙扩散以及当时人群之间并未发生像现今这样的显著特征分化。

通天岩所在地区属于热带和亚热带气候,3.3-2.3万年这一年代将柳江人置于深海氧同位素3和2阶段交界处。在这个时期,全球气候变冷变干,导致了一些斑块化生存环境的形成。中国北方地区普遍流行石叶和细石叶技术,并以细石叶技术的快速拓展为特征,与同期快速发展骨器加工、装饰品(颜料)利用,共同反应现代人群在更加开放的环境下快速迁徙和扩散的场景。而南方这一时期所用工具类型比较多样,一方面砾石工具依然占相当高比例、另一方面小石片工具以及细小化石器在部分遗址中也大量出现,尤其是在柳江人遗址附近的鲤鱼嘴和白莲洞等,与此同时骨器在南方洞穴遗址中变得更加普遍。这种多样的文化适应和小型工具的发展反映的是当时古人类对斑块化生存环境的适应性和潜在的迁徙互动。本研究所提供的新的年代数据,将为今后更多的区域性及全球性的现代人人群动态、行为适应提供重要的科学依据。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-024-47787-3

图. 柳江人骨架、洞穴以及研究人员采集样品