新華社北京9月28日電 題：“老化石”里發(fā)現(xiàn)“新秘密”：新成果破解多項生命演化之謎

新華社記者劉禎

百萬年前的破碎頭骨如何改寫人類家譜？被遺忘的“老古董”化石里藏著哪些新秘密？近日，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所陸續(xù)在國際學(xué)術(shù)頂刊《自然》《科學(xué)》發(fā)布兩項研究成果，一批沉睡已久的老化石，正在新技術(shù)的“喚醒”下層層揭開生命演化的神秘面紗。

一塊碎頭骨：刷新人類演化譜系

人類對自身起源的探索是科學(xué)史上極富魅力的命題。

從南方古猿到能人，再發(fā)展為直立人，最終成為智人，是人類進(jìn)化的完整歷程。直立人標(biāo)志著人類演化成直立行走的現(xiàn)代人形態(tài)。

直立人之后，人屬家族逐漸“開枝散葉”，先后分化出了海德堡人、尼安德特人、龍人等人類支系。而智人，最早的化石記錄距今約30萬年，成為如今人屬中唯一存活的物種。

1990年出土于湖北的鄖縣人2號頭骨，曾因嚴(yán)重破碎變形被暫歸為直立人。這塊距今約100萬年的化石，成了厘清人類演化譜系的關(guān)鍵。由中國科學(xué)院古脊椎所研究員倪喜軍主導(dǎo)的研究團隊將頭骨重建后，發(fā)現(xiàn)了一個矛盾點：

低平的額骨、突出的吻部類似古老的直立人或海德堡人；而顴骨扁平、后腦顱寬大且腦容量超1100毫升，又與較晚出現(xiàn)的龍人等化石相似。

矛盾點也是校準(zhǔn)點。團隊構(gòu)建全新的人屬系統(tǒng)演化樹并推算出各人類支系的分化時間，發(fā)現(xiàn)智人、龍人、尼安德特人的分化早于現(xiàn)有化石記錄，并證實了鄖縣人非直立人，而是龍人支系早期代表。

“這次研究刷新了人類演化的時間線，意味著100萬年前人類祖先就已分化成多個群體。”倪喜軍說。

兩件老標(biāo)本：厘清頜關(guān)節(jié)演化路徑

中國科學(xué)院古脊椎所研究員毛方園團隊長期聚焦早期哺乳動物演化，將目光投向更早的侏羅紀(jì)時代。通過對兩件老標(biāo)本的持續(xù)研究，團隊歷時十幾年的研究有了新發(fā)現(xiàn)。

第一件標(biāo)本是四川自貢的川南多齒獸化石，來自約1.6至1.68億年前的中侏羅世。團隊從這件老標(biāo)本上取得新線索，川南多齒獸有著四足動物中從未見過的“齒骨—顴骨”關(guān)節(jié)，有和哺乳動物類似的咬合穩(wěn)定性和咬合力。

據(jù)了解，爬行動物的頜關(guān)節(jié)像簡單的“合頁”，只能上下咬合，而哺乳動物演化出了能靈活轉(zhuǎn)動的“齒骨—鱗骨”關(guān)節(jié)，可以高效咀嚼。

“這一轉(zhuǎn)變被視為爬行動物和哺乳動物的關(guān)鍵區(qū)別特征。但由于化石材料的稀缺，能提供的實證很少。”毛方園說。

川南多齒獸頭骨重建示意圖。（中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所供圖）

既往研究表明，川南多齒獸所屬的三列齒獸類是植食性穴居動物，擅長挖洞，因有三排利于咀嚼粗纖維植物的“大牙”得名。研究人員推測，川南多齒獸的特殊頜關(guān)節(jié)是其適應(yīng)掘穴生活的“秘密武器”，證明從爬行動物到哺乳動物的頜關(guān)節(jié)演化并非單一路徑。

另一件老標(biāo)本也為理解脊椎動物演化機制提供了寶貴案例。采自云南祿豐早侏羅世的祿豐曲髁獸，距今約2.01至1.84億年。研究發(fā)現(xiàn)，和其他早期哺乳動物相比，其齒骨髁尚未膨大成球狀，有著更原始的形態(tài)，恰好填補了頜關(guān)節(jié)演化形態(tài)的過渡環(huán)節(jié)。

技術(shù)創(chuàng)新：讓老化石煥發(fā)新活力

古生物學(xué)除了需要“拿著錘子挖化石”，還需要新技術(shù)賦能。不論是鄖縣人2號頭骨，還是川南多齒獸和祿豐曲髁獸化石，早已出土數(shù)十年?？蒲腥藛T借助先進(jìn)技術(shù)，讓老化石煥發(fā)新的科學(xué)生命力。

為了還原鄖縣人2號頭骨的本來面目，倪喜軍團隊采用高精度CT掃描與結(jié)構(gòu)光表面掃描技術(shù)，清晰識別出其中的裂隙、礦物填充和未變形的骨片，并通過數(shù)字重建方法完成了頭骨的精細(xì)拼接。為驗證重建結(jié)果的可靠性，團隊還開發(fā)出一套新型統(tǒng)計方案，進(jìn)行了上萬次模擬。

毛方園團隊則借助高分辨率計算機斷層掃描技術(shù)，通過三維重建和形態(tài)分析，實現(xiàn)了對化石的“重新挖掘”。

期待更多“沉睡”的化石被喚醒，繼續(xù)刷新我們對生命歷史的認(rèn)知。