“老化石”里发现“新秘密”：新成果破解多项生命演化之谜

（来源：科普中国）

转自：科普中国

百万年前的破碎头骨如何改写人类家谱？被遗忘的“老古董”化石里藏着哪些新秘密？近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所陆续在国际学术顶刊《自然》《科学》发布两项研究成果，一批沉睡已久的老化石，正在新技术的“唤醒”下层层揭开生命演化的神秘面纱。

一块碎头骨：刷新人类演化谱系

人类对自身起源的探索是科学史上极富魅力的命题。

从南方古猿到能人，再发展为直立人，最终成为智人，是人类进化的完整历程。直立人标志着人类演化成直立行走的现代人形态。

直立人之后，人属家族逐渐“开枝散叶”，先后分化出了海德堡人、尼安德特人、龙人等人类支系。而智人，最早的化石记录距今约30万年，成为如今人属中唯一存活的物种。

1990年出土于湖北的郧县人2号头骨，曾因严重破碎变形被暂归为直立人。这块距今约100万年的化石，成了厘清人类演化谱系的关键。由中国科学院古脊椎所研究员倪喜军主导的研究团队将头骨重建后，发现了一个矛盾点：低平的额骨、突出的吻部类似古老的直立人或海德堡人；而颧骨扁平、后脑颅宽大且脑容量超1100毫升，又与较晚出现的龙人等化石相似。

矛盾点也是校准点。团队构建全新的人属系统演化树并推算出各人类支系的分化时间，发现智人、龙人、尼安德特人的分化早于现有化石记录，并证实了郧县人非直立人，而是龙人支系早期代表。

“这次研究刷新了人类演化的时间线，意味着100万年前人类祖先就已分化成多个群体。”倪喜军说。

两件老标本：厘清颌关节演化路径

中国科学院古脊椎所研究员毛方园团队长期聚焦早期哺乳动物演化，将目光投向更早的侏罗纪时代。通过对两件老标本的持续研究，团队历时十几年的研究有了新发现。

第一件标本是四川自贡的川南多齿兽化石，来自约1.6亿~1.68亿年前的中侏罗世。团队从这件老标本上取得新线索，川南多齿兽有着四足动物中从未见过的“齿骨—颧骨”关节，有和哺乳动物类似的咬合稳定性和咬合力。

据了解，爬行动物的颌关节像简单的“合页”，只能上下咬合，而哺乳动物演化出了能灵活转动的“齿骨—鳞骨”关节，可以高效咀嚼。

“这一转变被视为爬行动物和哺乳动物的关键区别特征。但由于化石材料的稀缺，能提供的实证很少。”毛方园说。

既往研究表明，川南多齿兽所属的三列齿兽类是植食性穴居动物，擅长挖洞，因有三排利于咀嚼粗纤维植物的“大牙”得名。研究人员推测，川南多齿兽的特殊颌关节是其适应掘穴生活的“秘密武器”，证明从爬行动物到哺乳动物的颌关节演化并非单一路径。

另一件老标本也为理解脊椎动物演化机制提供了宝贵案例。采自云南禄丰早侏罗世的禄丰曲髁兽，距今约2.01亿~1.84亿年。研究发现，和其他早期哺乳动物相比，其齿骨髁尚未膨大成球状，有着更原始的形态，恰好填补了颌关节演化形态的过渡环节。

技术创新：让老化石焕发新活力

古生物学除了需要“拿着锤子挖化石”，还需要新技术赋能。不论是郧县人2号头骨，还是川南多齿兽和禄丰曲髁兽化石，早已出土数十年。科研人员借助先进技术，让老化石焕发新的科学生命力。

为了还原郧县人2号头骨的本来面目，倪喜军团队采用高精度CT扫描与结构光表面扫描技术，清晰识别出其中的裂隙、矿物填充和未变形的骨片，并通过数字重建方法完成了头骨的精细拼接。为验证重建结果的可靠性，团队还开发出一套新型统计方案，进行了上万次模拟。

毛方园团队则借助高分辨率计算机断层扫描技术，通过三维重建和形态分析，实现了对化石的“重新挖掘”。

期待更多“沉睡”的化石被唤醒，继续刷新我们对生命历史的认知。