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周口店直立人研究取得一系列进展
存放在瑞典乌普萨拉大学的4颗周口店直立人牙齿-显微断层扫描及三维复原(潘雷供图)
周口店直立人肱骨-原件及显微断层扫描后的三维复原(邢松供图)
(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:作为最早的古人类家族成员之一,周口店直立人(猿人)的发现在很大程度上填补了人和猿之间的演化空白。人是由古猿演化而来这样一个今天为人熟知的理论,在周口店直立人发现之前还处于极大争论中。然而,绝大多数的周口店直立人化石在二战中不幸丢失,如今保存下来的仅有在1949-1966年发现的2件头骨片、1件下颌骨、6颗牙齿、2件肢骨,以及现存放在瑞典乌普萨拉大学的4颗从上世纪20年代初周口店第一地点堆积物中发现的牙齿。
近期中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邢松、潘雷与北京大学何嘉宁、复旦大学魏偏偏以及国外学者合作,对周口店直立人化石中的牙齿和肢骨开展了系列研究。所使用方法除了传统的形态观测外,还加入了显微断层扫描及三维重建、经典形态测量、几何形态测量等可以观测内部结构和量化研究对象的方法。相关研究结果分别发表在《Scientific Reports》, 《Journal of Human Evolution》,《PeerJ》上。
目前在中国科学院古脊椎动物与古人类研究所存放的6颗周口店直立人牙齿分别发现于1949-1953和1966年。在对其单独的研究中,研究人员加入了山东沂源直立人、安徽和县直立人、河南淅川直立人、安徽华龙洞古人类、欧洲先驱人、海德堡人、尼安德特人、早期现代人、近现代人等大批显微断层扫描数据。在多项周口店直立人牙齿的典型特征中,最具有特点的是其釉质齿质连接面(EDJ)面上出现大量相互交织的次级脊,形如“树枝”。这一“树枝”状的EDJ表面结构在沂源人、和县人、淅川人标本中也有发现,但在南方古猿和早期人属等早期古人类、以及近现代人标本中都没有发现。据此初步推断它可能属于东亚中更新世直立人的特殊性状或衍生特征。那么是什么因素导致的这一“树枝”状形态的出现呢?一种解释是:釉质和齿质受不同遗传因素控制,粗壮齿根所代表的较发育的齿质限制在一个缩小的釉质内部时,容易形成类似褶皱。另外一种解释是:复杂的EDJ在一定程度上能够增加牙齿抗磨损能力。不仅如此,周口店直立人牛型齿(taurodontism)的出现也被认为是抵抗牙齿磨损所产生的。此外,周口店直立人的髓腔远中齿尖点极低,这在一定程度上也增加了牙齿的齿质储备量,以抵抗磨损。
目前在瑞典乌普萨拉大学保存的4颗牙齿是迄今尚存的最早出土的周口店直立人化石。其中1颗上颌第三臼齿是1921年在周口店第一地点发掘时发现的,另外3颗牙齿都是从运往乌普萨拉大学的上世纪20年代初周口店第一地点堆积物中发现的(分别于1926、1952、2011年清理出)。在针对这四枚牙齿的研究中,研究人员主要将其与南非早期人属,印尼早、中更新世直立人,欧洲尼安德特人以及现代人作为对比。所研究内容包括釉质齿质体积比例、釉质厚度分布规律、釉质齿质连接面(EDJ)表面的三维形态、髓腔形状等。结果显示,在早-中更新世,东亚大陆及东南亚岛屿生活的古人类,牙齿形态存在地域差异和时序性变化。乌普萨拉大学馆藏的这四颗牙齿与国内所保存的周口店古人类牙齿化石标本及模型一样,表现出东亚地区中更新世古人类独有的复杂特征,并且还有一些接近印尼早更新世直立人的原始特征保存下来。这些发现对进一步认识东亚、南亚地区早-中更新世古人类的迁移与演化提供了帮助。
现存的两件周口店直立人肢骨化石为1件股骨和1件肱骨,是在1951年清理1937年以前在周口店第一地点发现的碎骨中发现的。研究人员使用CT扫描的方式获得了周口店直立人肱骨化石的横断面,并根据魏敦瑞编写的周口店直立人专著中一张X射线图复原了上世纪30年代发现的一件肱骨中段的横断面。在横断面上进行了生物力学分析后,得到周口店直立人肱骨的力学参数,并与非洲直立人或匠人、尼安德特人、早期现代人、中国近现代人进行了对比。结果发现:1)当用体重和肱骨长度标准化力学参数后,周口店直立人的肱骨粗壮度超过非洲直立人或匠人;2)周口店直立人肱骨粗壮度一般处于尼安德特人和早期现代人变异范围的下限;3)人类肱骨粗壮度并不是遵循从早到晚不断减小的时序性变化规律。此项研究发现直立人肱骨粗壮度的地域多样性可能要超过以前所认为的,这种多样性可能反应的是对不同环境的适应,也有可能是人类从事的上肢运动模式不同导致的。
周口店直立人作为世界上最早被发现的古人类化石之一,在研究中常常作为“标杆”出现。研究人员开展的这一系列研究使得我们进一步的认识了该人群的形态特征和行为方式,对未来相关研究能够提供必要参考。
该研究获得中国科学院和国家自然科学基金支持。
2018-02-09
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新发现的泰坦巨龙“曼苏拉龙”有助研究非洲恐龙史
新发现的泰坦巨龙“曼苏拉龙”有助研究非洲恐龙史
(化石网报道)据cnbeta:外媒报道,找到任何恐龙残骸仍然是非洲通常是值得庆祝的事情。由于严重缺乏化石,科学家们并不清楚在晚白垩世期间恐龙在非洲大陆上的情况,但是一项新的发现正在帮助改变这一点。最近古生物学家在撒哈拉沙漠中发现了一种全新的恐龙化石残骸,这种恐龙被认为相当庞大。
古生物学家已经将这种恐龙命名为“曼苏拉龙”(Mansourasaurus),这个名字来源于曼苏拉大学(Mansoura University)古脊椎动物学计划,它的发现者是参与该项目的一名成员,虽然人们对恐龙的习性知之甚少,但对其其体型和身体组成却相当熟悉。这项研究发表在《自然》杂志上。
Mansourasaurus被归类为泰坦巨龙,意味着其是一种蜥脚下目恐龙,依靠四肢行走,并且有一条长长的尾巴。这种恐龙体型大概是一辆公共汽车的大小,重量和非洲象差不多。这是巨大的,但肯定不是最大的泰坦巨龙。这种恐龙以树叶和其他植物为食,对肉类兴趣不大。
研究共同作者Eric Gorscak博士解释说: “Mansourasaurus shahinae是一种重要的新恐龙种类,是埃及和非洲古生物学的一项重要发现。非洲的恐龙研究仍然被打上巨大的问号。Mansourasaurus帮助我们解决关于非洲化石记录和古生物学的长期问题——这种动物居住在哪里,以及这些动物最密切相关的其他物种?”
2018-02-02
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辽宁建昌喇嘛洞九佛堂组发现新的蛙嘴翼龙类化石——喇嘛洞黄昏翼龙
(化石网报道)据科学网(唐凤):近日,由中国地质科学院地质研究所研究员吕君昌和北京自然博物馆研究人员等组成的研究小组,在辽宁建昌喇嘛洞九佛堂组发现一种新的蛙嘴翼龙类化石,将其命名为喇嘛洞黄昏翼龙。相关研究成果最近发表在英国伦敦地质学会《专刊》上。
吕君昌在接受《中国科学报》记者采访时表示,黄昏翼龙发现于早白垩世九佛堂组中,是目前世界上地质年代最新的蛙嘴翼龙类,它具有明显的尾巴,且独特之处在于其脚拇指呈対握状态,这在是蛙嘴翼龙也是翼龙类中首次发现。
“黄昏翼龙対握的脚拇指显示它可能具有适应抓握状的功能,适于爬树捕抓昆虫,弯曲的尾部也可能帮助其倒挂在树枝上,类似于现生的某些蝙蝠类。”吕君昌说。
据悉,蛙嘴翼龙是一类非常奇特的翼龙类群,它们的个体较小、头骨短而宽、吻端宽阔,有类似青蛙的嘴,嘴里长有类似针的牙齿,是适合以昆虫为食的翼龙类。它们的第五趾延长、颈部短等特征,类似喙嘴翼龙科。
蛙嘴翼龙类主要发现在德国、哈萨克斯坦、蒙古和我国辽西的中晚侏罗世至早白垩世的地层中。目前共发现5个属:蛙嘴翼龙、蛙颌翼龙、宁城翼龙、树翼龙及黄昏翼龙。
此次发现的黄昏翼龙头骨相对较小,长度与宽度之比为79.1%;头骨的后部圆滑,尾部具有小于15个尾椎;第I至III掌骨长度相等;第IV附跖骨短于第II及第III;乌喙骨稍微长于肩胛骨;肱骨、第3翼指骨及胫骨长度相当以及脚拇指呈対握状态。
本研究得到国家自然基金及地调项目的联合资助。
2018-02-02
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“物不稀仍贵”的腕足动物
朱氏豪伊特贝,泥盆纪,广西
鸮头贝(未定种),中泥盆纪,广西
(化石网报道)据中国科学报(张文静):“这些腕足动物化石作为一个整体,成为研究者们打开亿多年前远古时代面貌的钥匙,在地层划分对比、盆地分析、环境推测和矿产资源勘探等方面都具有重要意义。
俗话说:“物以稀为贵。”对于化石标本来说,常常也是如此。脊椎动物化石,尤其是人类化石,因其寥寥无几、难以寻觅,所以也异常珍贵、备受瞩目。而腕足动物化石则是数量较多有时甚至是极多的一类。在遥远的古生代,腕足动物曾经历过非常繁盛的时期,使得我们今天在古生代地层中能够见到它的化石数量蔚为可观。用中科院院士、我国腕足动物化石系统研究的奠基人王钰的话说,堪称“俯拾皆是”。
然而,数量众多就不稀奇吗?其科学价值就会降低吗?当然不是。我国几代腕足动物学家丰硕的研究成果足以给出否定的答案。虽然不是单独拿出每件化石标本都珍贵无比,但这些腕足动物化石作为一个整体,成为研究者们打开4亿多年前远古时代面貌的钥匙,在地层划分对比、盆地分析、环境推测和矿产资源勘探等方面都具有重要意义。为了采集和研究它们,科学家甚至付出了很高的代价。
第一个向海洋更深处进发
约4.6亿年前,几乎所有的海洋生物都生存在近岸浅海地区,海面向下延伸60米,就几乎到了少有生命气息的死寂之地。这时,出现了第一个向海洋更深处进发的“勇敢者”——腕足动物叶月贝。
与这种“大无畏的探险精神”相对的是,叶月贝的体型非常小,一般在1~3毫米。所以当2007年中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南古所)研究员詹仁斌等人来到新疆塔克拉玛干沙漠东北部的库鲁克塔格地区野外考察时,是拿着放大镜在数百米的岩层中找到的叶月贝腕足动物群,发现化石的地点寸草不生,一片荒芜。
2014年和2017年,关于新疆塔里木叶月贝动物群研究的两篇论文分别发表,其科学发现令国内外同行震惊。在此之前,没人想到新疆沙漠地区存在着生活于较深水海洋底域的叶月贝腕足动物群。这些具有特殊学术价值和意义的腕足动物化石现在就以模式标本的身份保存在南古所的标本馆中,因为,根据这些材料,詹仁斌等在他们的科学论文中建立了一个腕足动物新种。
“虽然叶月贝及其常见的共生分子通常只在100米左右的海面之下生存,现在看来不算太深,但这个变化的意义是非凡的,它的出现表明地球海洋生态系统向更深的海洋底域拓展了,发生在奥陶纪的生物大辐射事件,一个主要表现就是生物开始占领较深水海洋生态底域。”詹仁斌告诉记者。
叶月贝所属的腕足动物门是一类海洋底栖无脊椎动物。它们通常固着在海底某个地方,终生不动,通过滤食水中的悬浮有机颗粒为生。有趣的是,腕足动物这个名字,其实来源于误解。最早的学者误以为这个“腕”与软体动物门的运动器官“足”相当,所以称其为“腕足动物”。事实上,这个“腕”是起呼吸和摄食作用的,与身体运动无关。虽然问题现今已经明晰,但这个“名不副实”的称谓却一直沿用至今。
在近3亿年的古生代中,腕足动物经历了多次盛衰变化。在海域深约200米内的陆表海、斜坡或台地平坦海底上,腕足动物经常是个体最丰富、分布最广的优势类群之一,它们牢牢占据着海底的统治地位。“也因其繁盛,我们在野外考察时经常会发现成千上万枚腕足动物化石个体,在岩层表面密密麻麻,俯拾皆是。”詹仁斌说。
后来,在经受了奥陶纪末和泥盆纪晚期弗拉—法门交界期以及二叠纪末大灾变之后,原有的优势不复存在。新生代开始,腕足动物的丰度和多样性锐减,分布范围已经碎片化、边缘化和深水化,它们曾经繁盛的海洋浅水底域已经被软体动物双壳类、腹足类等占据优势地位。
今天的海洋里,腕足动物只剩下110个属、近400种,只在新西兰、日本等少数地区存在,部分属种被迫向深海迁移,最深的超过了6000米。随着软体动物的繁盛,腕足动物逐渐衰落,零星的分布使其成为海洋无脊椎动物中的稀有代表。
“可以说,腕足类兴衰史是地球生物宏演化过程的一个缩影。”中科院院士、南古所研究员戎嘉余说。
艰险的寻石之路
詹仁斌师从戎嘉余院士,从1991年攻读博士学位开始,他就与腕足动物结下了不解之缘。詹仁斌还记得,自己在1991年随戎嘉余赴浙西和赣东北地区,了解熟悉当地情况。在4亿多年前,这里是涉及到华南古板块演化争论的重要地区。1992年,詹仁斌独自再次访问浙赣交界地区,一呆就是两个月,全面系统地发现并揭示了我国东南部晚奥陶纪凯迪晚期颇具地方特色的腕足动物群,后来在他发表的英文专著中,詹仁斌把它称作阿尔泰窗贝动物群。
中国是腕足动物化石产出的大国,从寒武纪到新生代都有化石记录。其中,以贵州和广西两省最为丰富,浙江和西藏次之。这些地方腕足动物化石标本的采集,凝聚了几代古生物学家的心血。
其实,最早记载的中国腕足动物并不是出自中国学者之手,而是比利时古生物学家康宁克描记的两种华南泥盆纪化石。最早以中国材料为模式标本建立的腕足动物属是二叠系标准化石、形态特化的蕉叶贝,是德国地质地理学家李希霍芬采集、古生物学家凯瑟描述的。
从20世纪20年代开始,中国学者开始取得早期里程碑式的成果,包括孙云铸、赵亚曾、黄汲清等。20世纪50年代初起,中国的地层与古生物研究进入了一个新纪元,王钰、杨遵仪对腕足动物等无脊椎动物的研究起到了引领和指导的作用。及至七八十年代,中国腕足动物属的创建达到了高峰期。此后,中青年研究者不断涌现,腕足动物研究专家在全国一度达到100多人。目前,现在又回落到不足20人。
与其他野外科考一样,腕足动物化石的发现之旅也常常充满着艰险。1931年,赵亚曾在云南昭通野外考察途中被土匪残害,这位在国际学术界赢得声誉的中国学者把短暂的生命奉献给了我国的腕足动物和相关地质事业。到自然条件恶劣的地区考察对于古生物工作者而言是家常便饭。詹仁斌还清楚地记得,2009年他带队去西藏采集腕足动物化石,搭帐篷住在海拔5000多米的高原上,数十公里范围内不见人烟。在寸草不生、乱石嶙峋的山上每走上几步都要气喘吁吁,还得专心采集化石标本。然而,“回忆过去,这样的付出是非常值得的”。詹仁斌说。
对西藏腕足动物化石的研究结果2014年发表在英国《古生物学》杂志上,由于材料极难获得,且科学意义特殊而引起了学界的关注。詹仁斌等人的研究发现,西藏的腕足动物化石与华南板块同期地层中发现的化石非常相近。“说明在4亿多年前,藏南板块与华南板块是有联系的,两个板块海洋动物群的面貌非常相似。没有这些化石标本的发现和研究,就得不出这样的认识。”詹仁斌解释说。
标本保存现状不容乐观
对于腕足动物研究来说,化石标本的重要性不言而喻。据詹仁斌介绍,如今,中国腕足动物模式标本绝大多数散见于国内数十家单位,个别老标本则保存在英、德、意、日、澳、美等西方发达国家。由于种种原因,我国的标本存放状况差别很大,有些单位把大量信息录入数据库,查找简易便捷;有些缺乏规范整理或把标本转给其他单位,查找难度很大;有些因搬家转移,标本积压,石沉大海;有些还在个人手中,前途堪忧。
“总体上看,标本保存现状不容乐观。”戎嘉余表示,希望从国家层面上立法,无论是单位还是个人,都宜从长计议,精准地做好模式标本的规范保存与管理。“标本是自然和科学遗产,是全人类的宝贵财富,一旦毁坏或丢失,损失难以估量。”
如今对于腕足动物的研究,还有很多问题有待进一步探索,比如腕足类最大个体在地质时期的发育和变化。为什么壳长或壳宽超过100毫米的特大型腕足类的首现发生在奥陶纪大灭绝之后?为什么特大型腕足类几乎是古生代的专利,而在二叠纪末大灭绝后消失了?这是否还受制于和软体动物竞争的失败?生物受环境影响的因素甚多,除温度外,还有海水营养优化与可溶解氧浓度变化,生物摄食机制的适应等,内因与外因都可能起作用,哪个更重要?未来,古生物学家会从更多远古的石头中找寻答案。(《中国科学报》 (2018-02-02 第5版 文化)
2018-02-02
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是古人类近亲吗?700万年前股骨化石引发争议
是古人类近亲吗?700万年前股骨化石引发争议
(化石网报道)据科学网(晋楠 编译):当人类学家1月底在法国会面时,人类进化研究中最具争议性的化石之一并没有出现在议事日程上。这块距今约700万年的股骨十多年前由科学家在法国波瓦捷市研究过,但它至今尚未在已发表的科学论文中被彻底地描述过。
该化石可能属于已知的最早古人类,包括人类及已灭绝的近亲。几乎没有人接触过它,只有2004年对其进行简单分析的两位科学家对其做过初步描述。此次在波瓦层举行的由巴黎人类学学会组织的会议上,这两位科学家曾希望展示相关研究,但巴黎普瓦捷大学、法国国家自然历史博物馆古人类学家Roberto Macchiarelli和蒙奥班自然历史博物馆馆长Aude Bergeret的提议却被会议组织方谢绝了。
“这个标本非常重要,非常关键。”Macchiarelli说,他曾与《自然》杂志新闻团队分享了尚未发表的报告。他说,这个股骨很可能属于被称为“乍得萨赫勒人”的物种。这块骨骼很重要,因为正如其发现者在分析颅骨后所宣称的那样,它可以确定这一物种是否是迄今为止发现的最早的古人类。“这是一个非常好的机遇,可以告诉大家我们有什么以及对此有什么了解。”
巴黎人类学学会则表示,在65个报告概要中,它拒绝了其中的6个。该学会称:“这项工作是由一个独立的、公正的科学委员会进行的,该委员会的决定毋庸置疑。关于这一点的任何指责都不可能成立。”
已退休地理学家、带领野外团队发现该骨骼的Alain Beauvilain是一名见证者。他说,乍得萨赫勒人股骨是2001年7月19日早上在乍得北部德乍腊沙漠的一个遗址发现的,它的旁边还有一个磨损的颅骨和其他骨头。
普瓦捷大学古生物学家Michel Brunet曾带领乍得探险队发现了萨赫勒人的遗骸。他认为,该物种是已知古人类家族中最早的代表。
他的研究小组在2002年《自然》杂志的一篇文章中描述了被称为“图迈”的颅骨,其在乍得当地语言中的意思是“生命的希望”,这篇文章在科学界引起了轰动。随后,Brunet和团队对头骨和其他碎片的分析表明,“图迈”依靠双腿直立行走。Brunet却不愿对股骨的分析以及对Macchiarelli和Bergeret在普瓦捷会议上讲述相关成果做出评价。“我们的研究仍在进行中。”他在一封简短的电子邮件中写道,“在发表之前先保密。”
其他研究人员质疑“图迈”是否确实是形成人类世系的一部分,并指出最近在埃塞俄比亚和肯尼亚发现的化石是已知最早古人类的更好的竞争者。作为对此争议的回应,Brunet团队始终坚持“图迈”的地位,并在随后发表的一篇文章中描述了其下颌骨和牙齿。尽管存在争论,但发现化石使Brunet在法国变得出名,在普瓦捷尤其如此,那里的一条街道也用他的名字命名。
Beauvilain说,股骨和其他材料一直留在乍得,直到2003年才被船运至普瓦捷,它们被储存在此行的动物骨骼碎片收藏品中。2004年,当时仍在普瓦捷大学读研究生的Bergeret在分析收集的其他动物骨骼时,发现了被熏黑和严重受损的骨头。“我偶然发现了股骨。”Bergeret说。
Bergeret找到这个股骨时,Brunet和团队其他成员回到了乍得。因此,她请普瓦捷大学地球科学系主任、研究人类进化的Macchiarell帮助分析它。她表示自己仔细研究了好些天,把它和其他古人类化石作了比较。“我记得和另一个学生开玩笑,他告诉我‘你发现了图迈的股骨!’”Bergeret说,“当我看到Roberto Macchiarelli时,我意识到这个笑话可能是真的。”
美国马萨诸塞州剑桥大学古生物学家David Pilbeam是2002年和2005年描述“图迈” 的论文的共同作者,那两篇文章表述了“图迈”的颅骨和下巴。他表示,十多年前在普瓦捷拜访Brunet时,他见到过这个股骨,但并未参加任何分析。他说:“我能回忆起的是,它没有末端,而且非常黑。”
在其对股骨的简短描述中,Macchiarelli和Bergeret认为,这一骨骼与2000年在肯尼亚发现的距今约600万年的古人类骨骼有很大不同,那里被称为奥罗里图根西的古人类据认为依赖双足行走。Macchiarelli推测萨赫勒人是一种古人类,但他认为只有在对包括股骨在内的所有遗骸进行更仔细的研究后才能够得出结论。
乔治华盛顿大学古人类学家Bernard Wood说,股骨和萨赫勒人的其他遗骸对于确定该物种的地位至关重要,因为单个解剖部位往往会对进化史产生误导。他说,即便这一物种最终被证明并非是古人类,它也会是一个非常重要的化石,因为它可能有助于分辨曾经在非洲大陆驰骋、但现在已经灭绝的类人猿世系。
纽约石溪大学古人类学家Bill Jungers说,描述该股骨的论文“早就应该有”。“我们不知道为什么要对它保密。说不定它根本不是古人类。在有人解开谜题之前,谁会知道答案呢?”
2018-02-02
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《Trends in Genetics》:古基因组洞察现代人的史前史
(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:过去十年里,古DNA研究领域日益兴盛,并在古人类样本的全基因组数据测序方面取得前所未有的成功。大多数研究将目光聚焦于古代人类,包括与现今某个或多个人群有密切联系的现代人,亦有如尼安德特人等已灭绝古人类。
来自不同时间和地点的古代人类的基因组数据不断涌现,随之带来的是从时间和空间上大规模研究人类史前史的更多可能性与发展趋势。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所分子生物学实验室的付巧妹研究员和Melinda Yang博士于1月26日在Cell子刊《Trends in Genetics》上发表综述文章《古基因组洞察现代人的史前史》(https://doi.org/10.1016/j.tig.2017.11.008),在大量已有研究的框架下,全面阐述了史前时期现代人群遗传演化的主要特征。
该文章阐述了过去几年来发现的史前人类的演化谱图,重点展开对农耕文化出现之前距今7,500年至45,000年间现代人的遗传演化研究。
通过对3.5-4.5万年前现代人的古DNA分析,显示出欧亚古代人群的多样性。这些迄今为止所获取的最古老的现代人的基因组数据表明:当时存在多种不同人群;其中有一部分对现今人群有遗传贡献,如俄罗斯和比利时的个体与当代欧洲人关系最密切,中国北部的个体与当代东亚人最为亲近;而其他个体则把焦点指向一些已消失的人群,如该时段的至少两个个体(西伯利亚西部和罗马尼亚)显示其代表人群对现今欧亚人没有遗传贡献。
末次盛冰期的人群分化、迁移、部分或全部更替通常是区域性人类史前史的普遍主题。文章用该时期约1.5-3.5万年前的人类样本直观体现出欧亚西部人群的情况。一距今3.5万年的比利时个体不同于其他欧洲早期现代人分支,他所代表的人群之后并没有消失,相关遗传信息在1.9-1.4万年前再次扩散。这可能代表着在冰期后期从欧洲西南部来的难民进一步在大陆上寻找栖息地,进行人类群体的扩张。在欧亚东部,贝加尔湖区域发现的距今1.7-2.4万年的个体有着与欧洲早期现代人群相似的遗传成分,该人群分布在欧亚北部地区,如今已经消失;同时,这些“North Eurasians”(欧亚北部人)与美洲土著人群有很大程度上的遗传联系。
随着末次盛冰期后气候变暖,大约1.4万年前,欧亚之间出现更多交流。西欧古人群与当代东亚人群和近东人群显示有少量联系,一些东欧古人类个体也显示含有“欧亚北部人”的遗传成分。高加索地区个体开始发现具有与“Basal Eurasian”(古欧亚人)相关的遗传成分,该人群还没有直接存在的样本,他在欧亚人群分离之前,没有经历最后一次走出非洲,在目前欧洲人群和近东人群中都发现有这种“古欧亚人”的遗传成分。
研究还深入分析了欧亚人群的外观与遗传变异之间的联系,得到一些令人惊奇的结果:7,500年前的欧洲人还是深色皮肤,蓝眼睛在1.4万年前才开始出现。例如,发现西班牙距今7,500年的个体,不仅携带欧洲人深色皮肤基因,而且拥有蓝眼睛的基因。
目前,欧亚西部与北部的相关研究比较全面,对于东亚、非洲和美洲人类的古基因组研究也在持续增多。所有研究都有一条共同路径,即我们可以通过人类古基因组,来揭示世界各区域人类在史前时代迁移、分化与交流的复杂历史。
文章讨论的另一研究方向,是通过对现代人的基因组分析,探讨现代人群与已灭绝的古人类之间有什么关系,相互之间有什么影响。一些早期现代人个体,已证实现代人群已灭绝的古人类之间确实发生过基因交流;通过对这些早期现代人所含有的尼安德特人基因序列的比例和长度的大量研究,明确尼安德特人与非-非洲的现代人群之间的基因交流发生在约5-6万年前。
对已灭绝古人类和现代人的基因组研究表明,人类史前时期发生过多次已灭绝古人类与现代人之间的基因交流事件。罗马尼亚距今3.9万年前的个体就揭示出古人群之间发生过很近的一次基因交流,即这个早期现代人个体4-6代前的祖先存在有尼安德特人;现今大洋洲的部分人群与丹尼索沃人之间有亲近性。丹尼索沃人和尼安德特人是两种不同的已灭绝古人类,他们在现今人群中单一或混合遗传的比例程度不一,这也暗示着有这些人群之间还有更多基因交流的可能性。
虽然针对少数人类古基因组分析极为有用,文章也强调了研究多个不同时期的人类基因组的重要性。此前所进行的相关研究工作表明,现代人群中已灭绝古人类遗传成分的比例在早期一段时期内逐渐下降,其中不适于现代人群生存的部分被自然选择去除了。
文章在突出研究所发现的早期现代人的演化模式之外,还强调了取样地点的重要性,并提出一些关键问题。欧亚西部以外地区更大范围的取样将助于更好揭示人群遗传演化的动态过程,以及全球范围内史前人群之间基因交流的类型。同一区域和时段内更多样本的发现,则将利于开展对史前人群遗传变异分布的研究,从而帮助我们了解该人群的延续性和环境适应能力。现有人群中所含有的古人群基因的含量,也暗示我们将通过史前人类样本揭示这些古人群来自的地方与年代。文章虽向我们展示了该领域丰富的研究成果,然而要了解人类史前史的全貌,前方仍是长路漫漫。
该研究由国家重点科研项目、中国科学院、国家自然科学基金委、美国霍华德·休斯医学研究所资助。
2018-02-02
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一亿年前白垩纪缅甸琥珀中首次发现介形类
缅甸丽足介类标本轮廓图(绘图/ Benjamin Sames)
扫描式电子显微镜下的希氏弯喉海萤(Vargula hilgendorfii)(供图/Mark Williams)
(化石网报道)据新浪科技:中奥加等国的古生物学家在维也纳宣布,他们在一枚距今约一亿年的白垩纪琥珀中首次发现介形类,这是一种非常特别的甲壳动物,该成果于今日发表在Nature出版集团旗下开放获取期刊《科学报告》(Scientific Reports)。
该研究由中国地质大学(北京)万晓樵教授、席党鹏副教授、邢立达副教授,维也纳大学本杰明·詹姆士(Benjamin Sames)博士和加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞安?麦凯勒(Ryan C. McKellar)教授等学者共同研究。
介形类的属于甲壳类,也被称为种子虾或介形虫,它们的体型非常微小,通常为0.5至2毫米长。介形类的整个身体被包裹在两片介壳当中,背部长有铰合结构,可以自由开闭。由于介形类在地史上延续时间长,种群数量大,分布广泛,钙化的外壳很容易被沉积物掩埋形成化石;更重要的是,它们的介壳在不同的演化阶段存在一些微小的差别,特定的种类会出现在特定的地质时期。于是,介形类化石便成为了非常重要的标准化石,常常被用来判定地层的年龄。
此次新发现的介形类标本来自著名的琥珀产区,缅甸北部克钦邦胡冈谷地。据火山灰测定,此地的琥珀距今约一亿年前,属于白垩纪晚期的最早期。该时期生活在缅甸北部潮湿的热带环境中的动植物,常常被松柏类所流下的树脂包裹,在漫长的地质年代中形成琥珀,并一直保存至今。
“作为典型的水生动物,介形类在琥珀中非常罕见,而且目前仅有的介形类琥珀记录都出现在新生代,如俄罗斯的始新世琥珀,墨西哥的中新世琥珀。”邢立达告诉记者,“我们此次发表的介形类是中生代琥珀首次记录该类动物,而且,其最特别之处是其巨大的体型。”
相比于0.5至2毫米长的介形类,缅甸标本的长度逼近13毫米,这么大型的介形类是非常罕见的。在分类上,缅甸标本被归入介形类丽足介目。“丽足介目的动物全为海生,它们的壳体较大,钙化弱”,介形类专家本杰明·詹姆士博士介绍道,“缅甸标本为单瓣的蜕壳,本身非常脆弱,得益于树脂这种优良的保存介质,才能留存至今。”
在这个珀体中,除了介形类,还包裹了虫粪颗粒,以及卵蛛科的残骸,但介形类与其它包裹物之间由明显的流纹分割。这表明,树脂先包裹了地面的介形类,经过干燥后另一股树脂袭来,包裹了虫粪和卵蛛科。
邢立达还介绍道,缅甸标本与丽足介目中的海萤科物种非常相似,一些海萤科介形类在受刺激时,从体内排出来的某些腺体中含有发光物质,产生浅蓝色的冷光,营造出壮丽的生命景观——在夜色下,整片海域都闪耀着这种清亮的光芒。虽然琥珀化石不能展露这个生物特性,但这仍然是一个潜在可能。
缅甸海萤科介形类标本的发现,表明了当地的树脂产生于边缘海环境,进而包裹了完全海生的海萤科介形类。这些信息这对我们理解缅甸琥珀森林的古环境,以及的介形类演化有着非常重要的作用。
2018-01-25
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古生物学家发现1.61亿年前的彩虹恐龙
古生物学家发现1.61亿年前的彩虹恐龙
(化石网报道)据cnBeta:古生物学家揭示了令人振奋的新发现。他们已经发掘了一个以前未被发现的彩虹恐龙几乎完整的化石。这个野兽有许多独特的特征,但只有一种特殊的特征才能帮助科学家为它起名。这个古代生物体头部和颈部有丝带般闪光的羽毛。这就是为什么科学家们选择了彩虹恐龙这个名字。
目前尚不清楚其颈部彩虹羽毛的用途,但古生物学家推测,它可能有助于这种有翼的恐龙吸引配偶。其余的羽毛被认为主要用于保温,尽管它带有翅膀和羽毛,但是是否可以进行空中飞行目前还不得而知,第一批已知的鸟类在这种特殊的恐龙灭绝1100万年后才出现。
中国科学院古生物学家邢旭告诉路透社记者:“这种恐龙与一些早期鸟类如始祖鸟是非常相似的。始祖鸟是鸟类的第一个已知的例子,它生活在1.5亿年前。它的前肢像翅膀一样。老实说,我不确定羽毛有什么功能,我不认为可以完全排除它飞入天空入的可能性。”
2018-01-25
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发现距今1亿多年前的马鬃龙“食谱”:禾本科植物至少在早白垩世晚期就已经出现
(化石网报道)据中国科学报(胡珉琦):最近,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴妍、尤海鲁和李小强合作发现的一份距今1亿多年前的马鬃龙“食谱”,引起了很多人的关注。有意思的是,这只恐龙所吃的和人类的主食水稻、小麦、玉米,同属禾本科的植物。恐龙的食物种类本来就是化石研究的难点,那么,这份食谱背后透露出哪些重要讯息?
植硅体锁定植物类型
想要知道古动物到底吃什么,除了从保存极少的粪化石推测外,常见的方法就是从它们的牙齿化石中寻找答案。
比如说,古生物学家会观察牙齿的大小、排列等形态特征,通过一些微小划痕或者缺口,分析牙齿磨损情况,从而得到古动物的饮食直接信息。
可这些方法有着相同的局限,科学家依靠它们得到的信息相对比较粗糙。除了判断肉食还是植食,一些进食方式,对植食性的物种而言,很难具体到某一科,甚至是某一属、某一种植物。
不过,这一次,中国的科学家居然知道了马鬃龙的食谱里有禾本科植物,难怪大家好奇得不得了。这些科学家到底用了什么方法来锁定植物类型?
法宝就是植硅体。“植硅体是微体植物‘家族’的重要成员。有些高等植物从地下水中吸取了可溶性二氧化硅,它们会沉淀于植物细胞内或者细胞外部位置,从而形成含水非晶态的二氧化硅颗粒。”中科院古脊椎所副研究员吴妍解释。
在大自然中,植硅体分布很广,因为它会通过各种方式从其有机体中释放出来,比如在植物死亡和腐烂以后,向土壤剖面或者沉积物中释放出硅质体,也可以通过动物的粪便或者大火进入到环境中。从高山到平原,从湖泊到海洋,从森林到草原,凡有植被的地方就有植硅体的存在。
“而它最重要的特征是,不同的植物会产生不同的植硅体形态组合和独特的个体形态。所以,科学家可以根据植硅体的形态特征来区别不同的植物细胞或者组织类型,进而对植物种类进行鉴别。不仅如此,植硅体的性质也很稳定,耐腐蚀、耐高温,而且原地沉积,可以在一个地方保存很长时间。”吴妍表示。
正是由于植硅体强烈的指示性和易于保存,它从20世纪50年代起,就被科学家们应用到考古学和地质学的研究中。
古动物研究新应用
植硅体一直是吴妍的主要研究方向。过去两年里,她参与海南岛史前农业活动的研究,在考古遗址中发现了水稻植硅体,证明早在5600年前,稻作农业已经扩散至海南。她还在新石器时代的墓葬中,找到大量特殊形态的植硅体,确认它们是紫草科的叶子。
不过,把植硅体应用到古生物学,特别是恐龙身上,还是很少见的,这也是这项研究的独到之处。
虽然现在看来,植硅体用于植食性动物的食性判断有着独特的优势,但想要在那么久远的物种身上找到它们并不容易。
吴妍告诉《中国科学报》记者,研究团队试过很多恐龙牙齿化石,都没有成功,最后找到了马鬃龙,并且通过反复提取才拿到足够的植物表皮和植硅体残留物。
然后,科学家们对它们进行了分析和对比研究,确认含有短细胞对的表皮细胞和哑铃型结构的植硅体属于禾本科。经过推断,马鬃龙吃的很可能是一类已经灭绝的,与现今生活在巴西亚马逊热带雨林中的禾本科类柊叶竺类似的植物。
“这个发现其实带有偶然的因素。”之所以这么说,吴妍认为一部分原因是植硅体在植物界中的分布是不均匀的。它在草本植物中含量要高于木本植物,其中在禾本科植物中含量最高。同时,禾本类又是目前科学家研究得比较清楚的植硅体类型。
更有意思的是,研究团队在马鬃龙的牙齿里发现了更多分类位置尚不明确的植硅体类型,禾本类反而是少数。也许,这只马鬃龙只是偶然吃到了一口禾本科植物,却凑巧被1亿年后的人类发现了。
无论如何,吴妍相信,有了这次发现,证明植硅体这一微体化石指标在脊椎动物化石记录研究中,具有很大的潜力。
禾本科起源新证据
知道恐龙吃什么是一件有趣的事,但这不是科学家的最终目标。事实上,从一开始他们就有更复杂的设想。
从侏罗纪一直到白垩纪都有植食性恐龙的存在,但在不同的时代霸主位置曾发生变化。在白垩纪晚期,鸭嘴龙类取代了蜥脚类恐龙的地位,科学家也好奇这种转换背后的原因。
有一种推测是,跟它们所能得到的食物有关。因为在白垩纪早期,被子植物开始出现和兴起,并且迅速成为了主宰性种群,它们分化成很多类型,存在于地球上几乎所有已知的栖息地。而触发这一剧烈变化的原因,是植物和动物独特关系的发展。
马鬃龙是白垩纪早期发现的一种鸭嘴龙类恐龙,因此,科学家是有意从它的身上寻找被子植物的起源问题。
禾本科是单子叶被子植物中最重要的一类,人们所吃的水稻、小麦和玉米等都属于禾本科。而在马鬃龙牙齿里发现的并非一般的禾本科植物,它是禾本科最基干类群。
吴妍表示,在此之前,禾本科植物的起源一直存在争议。过去,最早的禾本科化石记录是在印度被发现的,那是距今7200万~6600万年的晚白垩纪。但现代分子生物学研究认为,这个时间应该介于早白垩世到新生代的古新世之间。
这只马鬃龙的食谱透露了,禾本科至少在距今1亿多年的早白垩世晚期就已经出现了。这给禾本科植物起源研究提供了非常重要的证据。
2018-01-25
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俄罗斯发现1.2亿年前恐龙新物种——西伯利亚泰坦巨龙
(化石网报道)据中新网:俄媒报道,俄罗斯圣彼得堡国立大学近日发布消息称,该大学联合托木斯克国立大学学者描述了科学未知的蜥脚下目物种,这是1.2亿年前居住在地球上的恐龙,新物种被命名为西伯利亚泰坦巨龙(Sibirotitan astrosacralis)。
消息称:“这是第二个在俄罗斯获得学名的蜥脚类生物,也是在亚洲发现的最古老的泰坦巨龙类物种。新物种因其庞大的身形和奇特的骨骼结构得名Sibirotitan astrosacralis。”
据悉,西伯利亚巨龙属于蜥脚类巨龙物种。研究人员指出,新发现的巨龙并不是该物种中体型最大的,它有一条巨大的长尾巴、细长的脖子、体重约10吨、身长12米左右。西伯利亚巨龙用四足行走,为食草恐龙,由于其身形巨大很少受到攻击。
据了解,在俄罗斯最著名的恐龙遗址之一——克麦罗沃州,在不同时期发现的牙齿、椎骨和长约半米的骶骨,为科学家们描述新的蜥脚类物种提供了帮助。
目前,化石保存在托木斯克国立大学,而骶骨陈列在学校的大厅内。
2018-01-15