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2020年人类骨骼考古:关注古代人类健康,复原社会文化

人类骨骼考古(Human Osteoarchaeology)是指以考古遗址出土的人类生物遗存—骨骼(包括牙齿)为主要研究对象

人类骨骼考古(Human Osteoarchaeology)是指以考古遗址出土的人类生物遗存—骨骼(包括牙齿)为主要研究对象,采用各种技术手段研究古代人类社会历史文化的学科,包括人类的起源与进化、古代人类的体质特征、生长发育、生活方式、健康状况、饮食结构、社会经济、人口结构、迁徙行为、社会冲突以及人群亲缘关系和遗传结构等,是考古学的一个重要分支。

经过近百年的发展,中国人类骨骼考古研究不断发展,从单一的形态学研究到不断引入多学科研究方法,从单纯的体质人类学研究到复原古代人类社会和文化,已经形成对人类骨骼多学科融合、多角度整合的研究模式。

2020年,由于新冠疫情,人类骨骼考古各方面的科研与学术活动受到一定影响,但总体上延续了往年的科研与学术,并展开对人类骨骼考古各方面的反思与学术史的探讨,走向不断创新之路,取得了辉煌的成绩。

骨骼形态学观察

骨骼形态学观察

以个案研究为基础,搭建古代人群体质特征的“时空框架”

古代人骨上呈现的形态特征是研究古代人群的基本特征,也是我们全面复原古代文化与社会的基础。2020年开展人骨考古研究的遗址有20余处。除了继承以往对中原和北方地区先秦时期人骨材料的研究之外,形态学研究的时空范围有了较大的提升。在时间上,新石器时代和夏商周时期的人骨材料仍然是形态学个案研究的重点,同时向前扩展到更早的旧石器时代晚期,向后扩展到汉代、北魏、元代和明代。

北京东胡林遗址是华北地区旧石器时代和新石器时代过渡阶段的重要遗址,遗址出土的人骨遗存为我们了解晚更新世到早全新世华北地区人类体质演变及古人生活、行为适应方式提供了重要材料。

内蒙古自治区乌兰察布市集宁路元代人骨的研究填补了内蒙古元代人骨研究的空白,对重新认识元代历史具有重要的作用。广饶县中南世纪城墓地出土的明代人骨开展了多方面的生物考古学研究,填补了黄河中下游地区明清时期人类的研究空白。

从空间上,中原和北方地区仍是个案研究的重点地区,但同时研究范围扩展至西北边疆和南方地区。过去由于南方环境的问题,人骨保存差,研究基础薄弱。2020年,人类学家和考古学家积极配合,在长江上游的成都新一村十二桥文化墓地、三峡地区的重庆巫山大水田大溪文化墓地、长江中游的湖北郧县大寺和店子河遗址、长江下游的海柘林遗址良渚文化墓地等采集和研究了大量人骨材料,在一定程度上填补了我们对长江流域古代人群认识的空白。

考古现场清理骨骼

考古现场清理骨骼

现代人类起源研究向纵深方向发展

人类起源研究一直是人类学研究的最重要问题之一。近年来,该研究逐步从宏观形态学向精细化、纵深化方向发展。安徽华龙洞古人类股骨性状研究显示,30万年前的远古人类已经与早期现代人接近,这对追溯现代人肢骨(股骨属于下肢骨)形态的出现模式具有重要意义。最新对距今近百万年湖北郧县梅铺龙骨洞出土的4颗古人类牙齿化石研究发现,该古人类演化上位于欧亚大陆早期直立人和晚期典型直立人从早期向晚期过渡的中间状态,弥补了对东亚古人类演化认识的不足。

贵州招果洞更新世晚期到全新世早期人类上肢骨研究发现,其特征表现出与典型的欧亚大陆旧石器时代晚期人类上肢骨一般形态最为接近的形态特征,这种现象表明在中国西南地区,人们以狩猎采集为主要生业的模式从更新世一直延续到全新世早期。该研究不仅为了解东亚全新世早期人群上肢形态提供了重要材料,对于揭示狩猎采集人群在中国西南地区、甚至整个东亚地区的人群行为模式、人群骨骼微形态演化均具有极其重要的意义。

同时,人类化石材料的专题研究也取得重要成果。有学者对门齿孔位置在中国古人类化石的表现特点及演化意义进行了专门探讨,认为门齿孔位置在人类演化过程中呈现较规律的变化。还有学者对东亚中更新世古人类下颌第二臼齿釉质-齿质连接面开展三维形状和釉质厚度分布进行研究,对认识东亚中更新世晚期人类的牙齿形态和解决古人类的分类地位具有一定意义。

更多的关注古代人类的健康问题

古代人骨是最能直接反映古代人类健康问题的材料。近年来,骨骼上反映古代人类健康问题的古病理学得到蓬勃发展,已经从简单的骨骼病理描述,发展到通过骨骼病理现象研究古代社会生业模式的综合研究。

河南郑州洄沟遗址(3900–2900 BC)出土了中国境内考古记录中最早、最完整的因难产而死亡的案例;郑州双槐树遗址(3500-2900 BC) 出土了中国境内第一例可能因巨大儿、胎位异常等因素而导致的难产死亡案例,为研究中国古代生育健康问题提供了重要参考。

部分学者对距今5000年前郑州地区古代居民的龋病状况进行了研究,认为郑州仰韶文化居民的龋齿罹患率水平较高,可能与种植农业的发展、聚落变迁、人口增长有关。

河南龙山文化晚期人群古病理学研究显示,他们的营养健康状况大体相似,都具有较高的婴幼儿死亡率、相对偏低的身高和牙釉质发育不良的高发病率,儿童时期均患有营养缺乏类疾病,承受了较重的生理压力。

陕西榆林五庄果墚人群古病理学研究显示,某些疾病的高发均与农业的起源和发展相关,研究揭示了五庄果墚先民健康状况背后潜在的农业因素,为探讨中国北方早期农业与人群健康间的互动关系提供了生物考古学的例证。

甘肃张掖黑水国遗址汉代人群有40.5%的个体上颌窦出现窦炎的骨形态改变,它的高出现率可能是多因素导致的结果,包括寒冷干燥的气候环境、空气污染、牙齿疾病以及病原微生物等。

山东曲阜战国至汉代墓地发现两例个体的颞骨上异常的骨瘘,可能是由乳突炎造成的,环境污染和生活条件较差可能是罹患乳突炎的潜在因素,这是中国首次报道的乳突炎病例。

有学者开始梳理国内外关于密螺旋体类疾病的古病理学研究成果,阐述了梅毒病的诊断方法、起源以及古病理分布,为开展专门的古病理观察和统计奠定了基础。

值得一提的是,人类学家过去对古病理学的观察与判断多根据经验和前人著述,缺乏统一的鉴定标准,世界古病理学教科书《骨骼疾病图谱》的翻译出版,以图谱的形式展示观察、分析骨骼标本的异常形态结构,进行骨骼疾病的病理学分析和诊断,为广大人类学家进一步开展研究提供了鉴定、判断和分析标准。

骨骼创伤研究也是人类学家关注的重点,它体现了中国古代的社会关系、暴力冲突、社会风俗以及医疗卫生状况等。距今40万年前的和县直立人头盖骨化石上骨骼病变最大可能因素是暴力性头皮拉伤导致,为探讨中更新世古人类生存环境和行为方式提供了新证据。

郑州汪沟遗址仰韶文化居民的创伤研究显示,汪沟居民基本不见因暴力冲突而引发的蓄意性伤害,推测汪沟居民在仰韶文化晚期阶段生存环境相对稳定,聚落或部族之间发生战争与暴力冲突的频率较低。北京延庆军都山墓地东周时期男性居民较高的颅骨创伤率和安徽六安的战国中晚期楚国将士斩首现象,则体现了东周时期的社会动荡和暴力冲突。新疆山普拉铁器时代墓地中人骨上的颅脑损伤出现了后期护理以及社会和康复方面的长期援助现象,体现了社会的护理水平和医学知识,帮助我们更深入地了解过去的社会关系、文化、群体和个人身份。

战国楚墓“斩首”现象

战国楚墓“斩首”现象

郑州双槐树仰韶文化遗址出现枕骨穿孔现象,通过三维建模和高精度CT扫描技术,分析颅骨穿孔的方法及工具、穿孔动机,丰富了史前人类开颅材料,对于阐明颅骨穿孔这一古老习俗在中国的起源和分布具有重要意义。

古代社会的人口问题是人类学家和考古学家的难点之一,人类学家利用墓葬出土人骨试图复原古代社会的人口规模、性别比例、人口发展等,但仍存在诸多不足。李楠首次采用“人口考古学”方法对周原西周人口进行了系统研究,提出周原地区西周时期的成人年龄、预期寿命、人口密度、人口发展以及人口健康等,对进一步开展古人口学研究提出了新的理论和方法。

人类学家一直关注古代人群的身高、体重和体型的变化以及原因的探讨,个案研究中也都关注特定人群的身高问题。豫北商周成年居民身高研究显示,豫北地区男性居民身高从新石器至商代呈下降趋势,从商代至汉代呈增加趋势,女性居民的身高保持稳定。商周时期两性居民身高的性二型性增加,或许在一定程度上说明商周时期女性的家庭与社会地位逐渐下降,两性不平等现象加剧。

山东焦家大汶口文化人群内部存在男少女多的性别比例失调问题,与多数遗址不同,原因不明。体型方面,两性身高差异指数不大,说明焦家两性在社会地位、营养摄入等方面差异不大,不同阶层的人身高并没有显著性差异。但是,焦家遗址两性出现了初步的分工。

骨骼形态与人类社会文化现象

某些社会文化现象或社会风俗在一定程度上会引发骨骼的变化,人类学家通过骨骼的变化试图复原古代社会文化的变迁与交流发展。

山东大汶口文化人群有口颊含球的习俗,导致口腔和牙齿变形,研究认为这可能是大汶口人群中少数女性特殊地位的一种象征或标志,该行为很可能对后世给死者口内含贝币、玉琀等饭含葬俗产生了深远影响,对于了解新石器时代人群行为、社会等级的起源与发展、新石器时代社会复杂化进程、文明进程的发展层次具有重大意义。

人骨上跪踞面痕迹在商周时期比较普遍,反映了普遍性的跪坐习俗,与性别、社会等级无关,与年龄呈现正相关关系。相关研究进一步丰富和完善对跪坐姿势下人骨变异情况的认识,以及所反映出来的古人生活状况。

山东北部辛置墓地和天津蓟县桃花园明清时期墓地女性缠足导致足骨形变研究结果显示,不同个体骨骼形变类型和程度不同,但是缠足后所有女性的两足运动生物力学都受到了很大影响。同时总结了判断缠足的依据,功能压力分析能够有效地解释缠足个体足骨形变的成因及过程。

郑州双槐树和南阳八里岗仰韶文化人群中的头骨枕部变形现象受到了山东大汶口文化的影响,同时该文化习俗向河南淅川下王岗、湖北房县七里河以及四川、贵州传播,形成了完整的文化传播链。

人类骨骼考古的专题研究也有所发展。新疆扎滚鲁克墓地古代儿童牙齿磨耗研究,对扎滚鲁克古代儿童的食物成人化倾向、食物结构以及可能存在的牙齿工具性使用行为和社会分工进行了综合分析和探讨。扎滚鲁克墓地古代儿童头骨投影面积的年龄变化与生长发育的比较研究,展示了该人群儿童头骨的生长发育模式,对了解古代儿童头骨的生长发育、健康状况等具有重要的意义。

研究理论、方法和技术的进步

现在的人类学研究除了传统的形态学观察、测量、统计分析外,更多的借助解剖学、病理学、计算机技术、高分辨率 CT 扫描技术、三维模型复原等新技术,并利用多元统计分析等多种计算机软件开展多学科研究,且逐渐成为人类学的主流。

利用计算机技术对山顶洞101号男性头骨的三维颅面虚拟复原,再现了更新世晚期人类的脑颅及面部的形态特征,为古人类颅面复原的研究提供了技术支持和参考资料。同时,需要反思虚拟复原精度的差异对头骨测量数值的影响。

高分辨率工业CT扫描四川资阳人头骨化石,更清晰地观察资阳人头骨内部解剖结构,对重新认识资阳人在人类演化中的地位具有重要意义。

经锥形束计算机断层扫描(CBCT)后完成三维重建,利用影像学资料观察不同横截面的二维形态,发现焦家遗址大汶口文化居民C型根管形态的发生率为51.47%,首次指出该地区古代居民C型根管的高发生率,填补了考古研究中根管形态方面的空白。

三维技术对安徽白鹭洲战国墓墓主开展容貌复原工作,对于展示和认识当时人群的容貌具有重要作用。

对全新世华中、华北地区的农业人群的肱骨骨干骨密质厚度的二维可视化及其定量分析,揭示出全新世人群在肱骨骨干骨密质厚度分布上存在一定程度的变异。

基于三维人脸模型图像,利用曲率和邻域信息,结合人工测量数据分析中国人群面部表型的性别差异,结果显示男性的鼻部整体比女性更大更前凸,而女性的面部更为扁平。

个体数据分析揭示汉族头面部测量特征的南北差异较大,以广西为代表的南方汉族和以河南为代表的北方汉族头面部测量特征存在明显的地区差异,这种差异主要表现在面部区域,以鼻部特征最为明显。

利用传统形态测量、CT扫描重建、三维几何形态测量以及生物力学分析等方法,结合方差分析、相关性分析等统计手段研究现代人股骨远端形态变异及其功能适应性,对于了解人类股骨的功能和适应变化以及人类直立行走等具有一定的借鉴意义。

疾病和创伤研究中一般会采用肉眼观察、显微观察、计算机断层扫描、高分辨率CT扫描的等技术和方法,相互结合,多视角、多技术联合攻关。

多学科和科技手段为支撑,开展综合研究

碳氮稳定同位素分析,从食物来源角度揭示了人与环境以及生业模式之间的复杂关系。

通过对广西邕宁顶蛳山遗址距今约9000-7000年的个体进行了同位素和人口学分析,表明顶蛳山文化居民对淡水资源的依赖,与同期农业人口的比较也揭示了顶蛳山文化渔猎采集者的平均预期寿命似乎更高。

对河南南洼遗址二里头至东周时期人骨同位素研究发现二里头至东周时期人食用的C3作物比例有所上升,表明农业体系的多样化。

河南城阳城等遗址同位素研究,揭示出贵族肉食摄入水平超过其他社会阶层,贵族在饮食上也存在地域性差异。

山西金茂园遗址人骨同位素研究,揭示了粟作为主的农业和多样化的动物饲养方式,揭示了鲜卑和汉族的融合过程。

新疆阿依托汗一号墓群的研究,在揭示当地先民以畜牧业为主的经济方式的基础上,为粟黍沿亚洲内陆山区走廊的传播提供了新的证据。

内蒙古福路塔墓地人和动物骨骼的C、N稳定同位素,提出该地先民的生业经济以农耕为主,兼营畜牧业和狩猎经济。这可能与秦汉时期迁徙大量中原农耕人口到内蒙古地区进行北方边地的开发有关。

黑龙江省绥滨县东胜明代墓地人骨的C、N稳定同位素数据,重建了该遗址先民的多元生业经济,探讨了明代东北边疆的生业经济情况。有学者梳理了北方多个遗址的同位素数据,讨论了中国北方主粮由粟到麦的过程和生业模式的转变。

除了对国内考古遗址出土骨骼材料的研究外,跟随中国考古学家国外考古的脚步,中国学者也开展了国外考古材料的分析研究。相关学者利用碳氮稳定同位素分析方法,揭示乌兹别克斯坦拉巴特墓地先民的食谱特征是以动物蛋白为主,植物性食物来自麦作等C3类植物,不同个体之间食谱特征没有明显差异,这代表了牧业为主的农牧混合经济模式。

同时,同位素研究也呈现多学科融合的趋势。学者通过对大汶口文化遗址进行了动物考古、植物考古、同位素研究的综合分析,分别探讨了古代人群的性别、年龄、社会地位、种族等与饮食的差异性关系等。四川大邑高山古城遗址出土的人骨和牙齿同位素分析表明该人群主要以C3类食物为食,而牙本质序列分析结果表明粟黍作物在其先民断奶过程和童年早期起到了重要作用,该人群断奶行为在2.5~4岁之间完成。同时,该研究为探讨稻粟混作区的粟作农业在先民生活方式中的重要地位以及其向南方传播和扩散的进程提供了新的研究视角。

值得一提的是,两本同位素分析研究的专著的出版。屈亚婷的《稳定同位素食谱分析视角下的考古中国》,以我国古代饮食文化为背景,以考古学文化发展为脉络,深入解析我国不同地区人类社会经济的演变规律,并提出有关稳定同位素食谱分析的新见解。周立刚的《举箸观史:东周到汉代中原先民食谱研究》,以人骨和动物骨骼的稳定碳氮同位素数据为基础,结合历史和考古背景材料,对东周到汉代中原地区先民的食谱特征展开综合研究。该研究一方面说明东周到汉代发生的社会变革对先民食谱产生了显著影响,另一方面也体现了稳定碳氮同位素分析这一科技考古手段在历史时期考古研究中的巨大潜力。

锶同位素分析广泛应用于不同地质条件下的示踪人类或动物迁徙行为研究。王学烨等人建立了中国第一张适用于生物领域的锶同位素等值线图。该研究认为,受到各构造块体不同地质条件的驱动,中国的锶同位素比值分布范围大且呈现出明显的区域性特征。因此,锶同位素物源分析在中国古代人群和动物迁移行为研究中大有可为。

古DNA田野采样

古DNA田野采样

古DNA是利用现代分子生物学的手段,提取、分析保存在古代人类和动植物遗骸中的古DNA 分子以解决考古学问题。20世纪80年代,PCR扩增技术的出现使得对残存在古代生物遗骸中的遗传物质DNA的提取和分析成为可能。特别是下一代测序技术(Next Generation Sequencing,NGS)具有通量大、时间短、精确度高、信息量丰富等优势,可以在短时间内提供大量的基因组数据,所需样本量较少,尤其适于考古遗址出土的珍贵遗物。

人类起源问题仍然是古DNA研究的热点问题之一。随着古DNA新技术的不断发展,尼安德特人、丹尼索瓦人等古人类化石的基因组已经获得,这就避免了由现代人的遗传信息分析来推断古代人类群体的遗传结构和进化模式的方法所具有的局限性。兰州大学和中科院青藏高原研究所研究团队,对青藏高原东北部白石崖溶洞的夏河人下颌骨化石开展多学科研究,古蛋白分析表明其为丹尼索瓦人,铀系测年方法将其年代确定为距今至少16万年,并成功获取丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列,揭示了丹尼索瓦人在晚更新世长期生活在青藏高原的证据,进一步证实丹尼索瓦人曾广泛分布于欧亚大陆东侧,对重建青藏高原古人类活动历史和厘清东亚古人类演化历史具有重要意义。

青藏高原古代和现今生活的人群之间的遗传关系分析图

青藏高原古代和现今生活的人群之间的遗传关系分析图

大规模中国南北方史前人类基因组分析显示,在中华民族探源方面,中国、东亚主体人群连续演化是主旋律,中国南北方古人群早在9500年前已经分化,至少在8300年前南北人群融合与文化交流的进程即已开始,4800年前出现强化趋势,至今仍在延续。明确了中国福建及周边距今8400年的古南方人群是南岛语系人群(现今主要生活在台湾岛及太平洋岛屿等地)的祖先来源;整个东亚沿海族群之间都存在遗传联系,这为修正此前流行的该地区古人群来源的“两层假说”提供了遗传学基础,并为农业-语言传播模式及相关研究提供重要证据。

欧亚大陆全新世与遗传证据相关的主要人群迁徙情况

欧亚大陆全新世与遗传证据相关的主要人群迁徙情况


古代亚洲人群之间的系统发育图

古代亚洲人群之间的系统发育图

对中国石器时代以来的中原地区的黄河流域、东北地区西辽河流域以及黑龙江流域的古人群开展了古基因组研究。从遗传学、考古学、历史比较语言学等多学科视角,探讨了新石器时代农业革命以来中国北方地区的人群互动,为探讨中华文明的起源、形成和发展提供重要证据。

此外,适逢新冠疫情,人类学家纷纷撰文,在出土的人类遗骸上寻找古代瘟疫的线索,希望对现今的疫情有所借鉴。同时,一批人类学家也开始利用自己的专业技能,为社会服务。西北大学、郑州大学、中山大学、复旦大学等相关学者积极参与民间组织的“让抗战老兵回家”的公益活动中,针对一些匆忙埋葬的抗战老兵的遗骸开展收集、整理、基因鉴定和复葬的工作,帮助抗战老兵魂归故里,得到社会各界的赞誉。

此外,为了迎接2021年中国考古百年,人类骨骼考古专家总结中国体质人类学发展的心路历程与中国考古之间的密切联系,反思中国人类骨骼考古的未来发展趋势和总体方向。

过去的一年,人类骨骼考古学虽经历疫情影响,但仍呈现蓬勃发展势头,主要有以下几个特点,一是学科内各领域在深度和广度上都较往年有较明显的提升;二是人类骨骼考古学研究继续坚持以考古学为导向,力图解决考古学问题;三是学科各领域联系和融合性增强,逐渐呈现各领域研究相融合的趋势;四是人类骨骼考古的理论反思和公众服务意识增强,社会认可度逐渐提高。

总之,多学科融合是人类骨骼考古的新的学术增长点。多年来,人类骨骼考古一方面聚焦具体遗址出土人骨的全面研究,不断拓展人骨研究的时空范围和框架,丰富了人骨研究的内涵和外延;另一方面在人类起源、形态学、骨骼病理学、文化行为对骨骼的影响、研究技术、同位素分析、古DNA研究、古蛋白质考古等多种方法应用于人类骨骼研究。随着研究的深入和学科的进步以及研究方法的精进,视野的日渐拓展和研究方法的日益精进,中国人骨考古学研究的前景将无比广阔。

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