古脊椎所將幾何形態測量應用于古人類學研究取得系列進展

　　長期以來，對人類骨骼和牙齒的研究主要依靠形態描述、測量數據分析和微觀組織觀察等。這些方法一直是演化及分類學研究的基礎，在未來的研究中仍將發揮主導作用。然而，由于人類骨骼和牙齒自身的特點，上述傳統方法無法提取標本蘊藏的更多信息。如頭骨、肢骨和牙齒的形狀輪廓、對稱性、骨骼或牙齒不同組成部分的排列關系等。此外，骨骼和牙齒都是占有三維空間的物體，傳統方法無法獲得標本表面突起、凹陷、曲度，以及一些重要解剖部位的在三維空間的分布的信息。近10 余年來，幾何形態測量(geometric morphometric)作為一種新的生物形態分析方法發展迅速。這種基于對樣本標志點的分析方法，在數字攝影和圖像分析技術的配合下，能夠揭示傳統的形態觀察和線性測量無法采集的樣本形狀、輪廓對稱性、不同部位的排列和相對大小比例關系等方面的信息，使得量化分析復雜的形態特征成為可能，在古生物學和古人類學研究中逐漸開始發揮日益重要的作用。

　　近兩年來，中科院古脊椎動物與古人類研究所博士研究生邢松在導師劉武研究員指導下，系統學習并掌握了幾何形態測量的研究方法，與國內外同行合作對古人類化石和現代人標本開展了多方面的研究，取得了系列進展。在古人類化石方面，完成了對周口店直立人下頜前臼齒齒冠形態結構及其變異、湖北建始更新世早期人類牙齒齒冠形狀、山東沂源人牙齒形態特征、中國更新世中-晚期人類上頜第一臼齒齒尖大小、齒冠外輪廓形狀和齒溝走向等研究。其中，對周口店直立人下前臼齒的研究發現周口店直立人P3和P4齒冠保留了許多早期人類的原始特征, 包括齒冠舌側不對稱、明顯的頰側近、遠中垂直溝等。同時還存在明顯的內部變異，主要包括程度不同的頰側近、遠中垂直溝、輪廓對稱性、齒尖區相對于外輪廓的分布位置和跟座的大小比例。對比分析顯示，周口店直立人下前臼齒與歐洲更新世中期人類有相似的特征，但兩者之間的差別更大。邢松與劉武研究員及南非古人類學家Clarke教授合作，對分類地位存在爭議的三枚建始更新世早期人類牙齒齒冠形狀進行了研究，并與世界范圍內不同時代古人類和現代人類牙齒齒冠形狀進行了對比分析。這項研究發現建始人齒冠輪廓、對稱性以及齒尖排列與亞洲更新世早期和中期古人類的同類牙齒形狀接近。該研究未發現建始人牙齒齒冠形狀明顯不同于其它中國直立人，而與南方古猿及非洲早期人屬成員特別相似的證據。這兩項研究成果已經分別發表于《科學通報》和《中國科學》。此外，邢松還承擔了南京湯山直立人顱內模幾何形狀和廣西崇左古人類下頜骨化石斷面曲度的分析，相關論文即將在國外雜志發表。

　　在現代人牙齒研究方面，邢松與湖北省文物考古研究所周蜜等國內同行合作對中國近代和現代人群臼齒齒冠及齒尖絕對和相對面積、上頜和下頜前臼齒齒冠輪廓形狀及其變異等開展了研究。其中，對近代和現代中國人群上、下頜臼齒齒冠和齒尖面積的研究提供了可靠的現代中國人群臼齒大小數據。尤其首次調查了上、下頜臼齒各齒尖相對面積及異速生長的情況，為古人類學研究積累了重要的基礎數據。對前臼齒齒冠輪廓形狀和變異的研究揭示了現代人群上、下頜各前臼齒齒冠輪廓形狀類型、對稱性、齒尖排列、異速生長等方面的信息。此外，邢松還建立了準確分析人類骨性眼眶形狀的方法，并對采集的非洲、歐洲和亞洲世界各主要人群眼眶形狀差異情況進行研究。

　　上述這些研究拓展了中國古人類學和體質人類學的研究領域，引起國內外同行的關注，有力地配合了研究所的科研工作，為相關課題研究做出了重要貢獻。

圖1：前臼齒幾何形態測量分析

圖2：采用幾何形態測量方法研究古人類牙齒輪廓形狀