47枚牙齿

陈晓舒 · 12/28

2009年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下简称:古脊所)收到一封邮件,来信者自称是内蒙古呼和浩特一位退休的地质工作者,说他在湖南的道县发现了古人类化石,信中还附上了两张人类顶骨和枕骨的照片。

古脊所的研究员吴秀杰看了这封邮件,她判断照片中的化石并不是古人类,而是距今不久的现代人。但出于谨慎,吴秀杰还是仔细询问了来信者的基本情况:他出生于湖南省永州市道县,早年离家前往内蒙,是个考古爱好者,但并不专业,这些“古人类”的发现就在他的家乡道县沙田村。

那一年,吴秀杰刚好在湖南。尽管邮件的线索不明确,但她想也许可以顺路去道县看看。

那段时间,古人类学界最轰动的考古发现,是在广西。古脊所的同事在广西崇左的智人洞发现了3件智人化石标本,经过测年,显示这几件化石距今11万年左右,是目前东亚地区最古老的早期现代人。

从地理上看,湖南道县距离广西并不太远,恰巧是个盆地,周边群山环抱,盆地的大山边零零散散地分布着一些喀斯特峰丛地貌。这些呈圆椎体的峰丛地貌,是石灰岩地貌的晚期特征。理论上而言,这种地貌的一大特点就是有山必有洞。在道县的洞穴里,也曾经有过考古发现。上世纪90年代,道县玉蟾岩就发现了目前世界上最早的人工栽培稻标本,距今1.2万-1.4万年,那里还发现过目前世界上最早的陶片和人工果实标本等等。

所有这些线索都意味着,道县是个值得探索的地方。

那年秋天,吴秀杰跟随那个退休老人前往道县。他们拜访了道县文物管理局的工作人员,也钻了老人推荐的两个洞穴,但洞里没有发现老人所说的古人类化石,而是一些近现代的摩崖石刻。这并不是吴秀杰想要的发现。

吴秀杰从2006年进入古脊所,一直从事古人类学的研究。湖北的黄龙洞、白龙洞,许多有人类线索的洞穴,她都曾探访过。对常年在野外考古的吴秀杰来说,没有收获,是考古工作的常态。在野外的发现,往往需要靠点运气。

但就在吴秀杰决定放弃退休老人提供的线索时,道县文管局一位老所长在闲聊中提供了另一个线索——在1984年第二次全国文物普查中,中科院古脊所的工作人员曾到过道县,考察队还在其中一个洞穴里发现过一些哺乳动物的化石。

吴秀杰随即查看了当年的普查资料,确认1984年古脊所的两个同事到过道县考察。如今,这两个人一个已经出国,一个已退休。他们当年也的确发现了一些哺乳动物化石,还写过一篇文章。

这无疑是个确定的线索。吴秀杰开始收集大量有关资料,并联合湖南省文物考古研究所、道县文物管理局三方,组成了一支考古队。他们决定在道县的大小洞穴中,进行一次筛选排查。

 

道县乐福堂乡塘碑村,是考古队考察洞穴的村落之一。村落不大,只有七百余村民,且都是熊氏家族,从村里残留的明末清初的宗祠可见,这里的居民扎根已久。

村庄的东边有一条小河沿村而过。村民们也说不清是哪个年代,这条河的上游就筑了一个水坝,将河水引入村里的每一户门前。村庄的南面,是一大片开阔的水稻田。

村后面有座山,当地人叫做后背山。后背山上有个洞,就在半山腰上,村民叫它后背山洞。山洞正对着村的北面,村民们祖祖辈辈都把这个洞当作是遮风避雨、小孩子玩耍捉迷藏、大人们搁柴火、关牲畜的好地方。

从吴秀杰的专业角度而言,后背山是一座灰岩山峰。而那个洞,官方名字叫福岩洞。吴秀杰观察,山洞朝南采光充足,地势高能避免洪水猛兽或其他聚落族群的伤害,边上有河流方便生存。所有这些,都十分符合古人类生存的条件。

考古队找来一些村民帮忙,准备进洞。其中两名年龄大的村民,碰巧在1984年的文物普查中也参与了挖掘工作,当年他们还都是年轻力壮的小伙子,现在已50余岁。

1984年,文物普查的工作者来到这个村子时,也注意到了这座山峰。普查队员是打着火把进到洞里的。宽敞的里洞让他们吃惊,特别是脚下厚厚的堆积层。在简单的试掘中,他们就收获了哺乳动物的化石。因此,此洞进入了文物普查名录,具备了以后正式发掘的条件。

道县文管局的人还回忆起另外一次考古行动。1988年,湖南省文物考古研究所副所长储有信曾带队进洞,他们点着蜡烛,在洞内开了一条长约四米、宽约九十公分、深约1米的探沟,最后发现了约二十余种哺乳动物化石。

现在,轮到吴秀杰的考古队了。当他们走到这个洞穴的外洞时,能闻到一股牛屎的青草味,也能听到牛的咀嚼声,外洞已经被村民的牛棚杂物占满。洞口砌筑了两个石门——建于文化大革命时期,进洞的路也铺了青石板。考古队仔细观察了一番,外洞的大小可以砌十来间牛圈,非常宽敞。但从外洞往里走,越走越黑,村民们平日很少进去。

考古队沿着黑路往里走,拿灯照亮,发现那是一个不小的里洞,感觉能容纳上百人。

曾参与1984年发掘的那两个村民,指着里洞里的某个位置回忆说,他们就是在那里发掘的,应该也是在那里发现了化石。

但这一次,考古队只是简单在里洞探测了一下。研究人员对地层、地貌等进行了专业判断,一致认为,福岩洞是个值得深入的考古挖掘。他们决定来年秋天再回道县,试掘福岩洞。

后背山和后背山洞。

杨雄心是道县文物管理局的副局长,也是一个考古爱好者。他当过钳工、粮仓保管员,没受过任何的正规文物考古教育。进入文物局之后,杨雄心的日常工作就是讲解道县的历史文化。考古并不是基层文物局的常态,但他工作不忙时,总会喜欢跑到野外去考察。

2010年秋天,有天领导突然叫上杨雄心去陪客。客人来自北京,都是考古专家。有吴秀杰,还有古脊所古人类研究室的主任刘武。刘武是国内顶尖的古人类学学者,追踪人类的起源与演化已有30多年。

一见面十分客套,互相介绍,吴秀杰告诉杨雄心,他们此行的目的是寻找古人类化石。 那时吴秀杰已回到道县,试掘了福岩洞里洞,他们发现了不少哺乳动物的化石。见面那天,她手中正巧拿着一块刚从某个山洞中捡来的陶片。杨雄心拿过陶片,看了一眼,随手丢掉了。吴秀杰有点吃惊,杨雄心说:“这个陶片不过是普通老百姓家里盛水用的,现在还有生产的,并不是什么文物。”

这次见面给杨雄心带来了一个新任务。考古队预备第二年正式发掘福岩洞,而文物局派出的代表,就是杨雄心。

2011年9月,考古队再次来到福岩洞。吴秀杰任考古队队长,负责野外发掘;刘武负责化石的研究;古人类室的研究员裴树文负责研究地质和地貌发育;同行的还有湖南省文物考古研究所的研究人员,杨雄心也是考古队成员之一。

考古队租住在塘碑村村支书熊辉乃家中。房子有两层,像个老式的单位办公楼。一楼右边是客厅和村支书一家人的房间,左边有大小两间房,吴秀杰住在小房,大房铺了六张床,考古队的男教授们都挤在那里。杨雄心和道县文管所的同事住在楼上,房租总共一个月600元。

9月10日,考古队正式进洞。大家一起对1984年和2010年试挖掘的区域勘查了一番。在后来的描述中,研究员裴树文看到的洞穴场景是:“进深大概100m以上,平面空间大概超过了3000m2,有一条近南北向约5m长、1.5m宽、50cm深的小探沟,那是1984年发掘留下的,探沟下和周围均为原生堆积,其他部位也未经过后期的人为破坏,均属原生堆积。”

杨雄心感受则较为直观:“整个后背山像个被掏空的鸟笼子一样。”

大家在洞里比划着,从什么地方拉照明电线进洞,需要多少民工帮忙。商议妥了,开始去县城采购。发掘要用到手铲、锥子、剔针、刷子、牙刷等工具。编织袋可以用来装挖掘出来含有化石碎屑的泥土;铁丝网制作成不同孔径的筛子,发掘出来的堆积物需要进行两到三次的筛选;大盆子用来盛水淘洗化石。考古队还从北京托运来各种大、小标本箱,由一辆皮卡车拖了满满当当一车,拉进村里。

工具齐全后,考古队开始选定发掘区域,考古的术语是“布探方”。所谓的探方就是把发掘区划分为若干相等的正方格,每个方格为一探方,分工发掘。用裴树文的话说:“发掘区域一般选在洞穴堆积物富集区,要结合洞穴的地形和空间特点,又要考虑不同发掘区的地层对比,以及发掘堆积物筛选的位置等。”总之,划定发掘区域是个专业的技术活。

吴秀杰和裴树文选定了两个发掘区域,考古队从1区开始挖起。考古发掘有专业的发掘方法,队员们首先要分辨出地层的不同层位,在同一个层位内以3-5cm为一个水平层向下发掘。同时,他们需要拿摄像机记录下完整的发掘过程。

在1区没挖多久,考古队就有了收获。挖到了一些哺乳动物化石,有食草类、食肉类等等,以牙齿和碎肢骨为主。他们对这些化石进行编号,把发现化石的三维坐标记录下来,对重点化石进行绘图、照像。

对考古队来说,哺乳动物化石的出土,无疑是个好开头。动物化石的发现有可能会伴随古人类的化石,尤其是人类牙齿——因为有釉质的保护,容易保存下来。发掘开始的前几天,考古队信心满满,洞里每天都欢声笑语,大家互相调笑是在“满地找牙”。

考古队清晨7点开工,中午12点收工吃饭,下午3点再挖到晚上6点出洞。每天在洞里呆上8、9个小时,干的都是体力活。村子里每三天赶闹子,吴秀杰都会抽出时间跑到集市上去大采购,买回各种鱼肉菜,把房东家的冰箱塞得满满的。房东太太是村里的计生专干,考古队发工资聘请她为厨娘,每次看到吴秀杰买来这么多菜,都嘀咕菜买得太多,“放冰箱里又不好吃,可惜了。”

考古队在高强度的工作中挖了差不多20天,但还是只有哺乳动物化石。1区已经挖完,仍没有找到人类化石。队员们已经没有起初的兴奋。大家干脆开始挖计划中的第2区,结果十字镐一下去,火星、石渣乱飞。

杨雄心在边上看着,暗想:“这个点根本不具备作业的条件嘛。”他偷偷看了一眼吴秀杰,她的脸已经晴转阴,甚至有些沮丧。

 

野外考古队在南方出没的时间往往是一年的秋季,九月底十月初,南方暑热刚退,也是避开雨水的季节。

当那天的考古进展不太顺利时,已是十月。第二天再进洞,考古队员们决定,把1区的扫尾工作做完,就转点到洞外其他地方挖掘。吴秀杰判断,外洞如果不是因为人为破坏,应该会有不少考古发现,它更像是人类居住的地方。做完决定后,大家默默站在挖了20多天的1区探方前,没有一个人说话。

对杨雄心来说,如果不出意外,他配合做好扫尾工作,也许就可以领上补助回家了。但就在那个时刻,他鬼使神差地站了出来,冒出一句话:“不能撤!”

吴秀杰有点惊讶,她问为什么。

杨雄心说:“两个原因,第一、架根电线进来好难。第二、转点到外面其它地方,我也不知道哪个地方有挖的,万一没有,还是要回到这个地方来。”他进一步解释,“主要是你们选的点不好,这里布满了钟乳石,也就意味着这个点一直受洞的裂隙水的浸蚀,化石的保存度不高,即便有,也被侵蚀得差不多了。应该挖我们这个探方右上边的那个支洞。”

杨雄心所指的那个支洞,当时的堆积体离洞顶只有约五十公分的空隙,厚度最少有二米多,宽度也有一米多,而且因洞顶无任何裂隙水流侵蚀迹象,十分干燥,“那里具备了出土化石的最佳条件,这是我的老师告诉我的经验。”杨雄心说。

杨雄心所指的“老师”,就是书。书是陪伴他多年的老师。

考古队员们用手中的强光手电,一起照向那个三米外的支洞。那个支洞的堆积体,实际上跟考古队挖的探方是连在一起的,只不过位置略高。在杨雄心看来,它的底,就是考古队已挖完的探方的顶。

吴秀杰仔细观察这个点,有点动心——挖好像是可以挖,问题是不好布方。杨雄心鼓动她:“据我了解,世界上几乎所有的重大考古发现,都是不好布方挖出来的。”

正是在杨雄心所指的那个位置,考古队挖到了第一枚人牙。第一颗牙齿的出土是在中午,在一堆动物化石中,吴秀杰看到了它。她拿到灯光下认真查看后不敢相信,跑到洞穴外,在阳光下又细细打量这枚牙齿,万分确认是一枚牙冠处有龋洞的人牙化石。

随后,他们又挖出了4枚牙齿。考古队又兴奋起来,意味着这个点挖对了。

人牙化石出土,就需要测定年代的研究员出场了。蔡演军是中科院地球环境研究所的研究员,他和古人类团队的第一次合作就是在广西崇左,智人洞的化石标本,就是由蔡演军负责测年,来判断化石所处的年代。

蔡演军接到刘武的电话后,从西安飞往桂林,再从桂林坐了3个小时的长途大巴前往湖南永州。出发前,他并没有太了解福岩洞的情况,一路都在想,那地方到底是什么样,值得他这么折腾跑一趟。

进了福岩洞,蔡演军觉得这不过又是一个普通的洞穴。他平时所研究的范畴是古气候和古环境,钻洞穴是他的家常便饭。他需要做的,是在洞里采集适合测年的样本。他发现福岩洞的地层,清晰地分为四层,人类牙齿的发现是在地层的第二层,他需要在最接近的地层中寻找到满足测试的碳酸盐样品。

采集样本看似简单,但并不是简单掬一钵土或者小石子,需要非常专业的判断。用蔡演军的专业分析来说,采集的样本要和化石层位的关系非常明确,“要知道样本和化石的关系,是在化石之前形成的,和化石一起埋藏的,具体位置在什么地方。”他还要判断采集的样本适不适合测年,能不能给出一个可靠的结果。

那时,吴秀杰和蔡演军都还没意识到,杨雄心也许真的说中了——“世界上几乎所有的重大考古发现,都是不好布方挖出来的。”

考古队在洞穴里。刘武(左一)、蔡演军(左二)、吴秀杰(右一)。

在国际学术界,现代人(解剖学意义上完全现代形态的人)从何而来,一直是个重要的学术课题。主流的有“非洲起源说”,认为最早的现代人起源于20万-10万年前的非洲,向欧亚扩散并取代当地古老人类。

1984年,中国科学院院士吴新智与两位外国学者联合发表论文,依据当时掌握的化石证据,对东亚和东南亚地区古人类演化进行分析论证,列举了支持这一区域古人类连续进化的化石形态证据,创立“多地区进化说”。他们认为,在东亚的现代人有可能是古人类独立进化而成。自此,“非洲起源说”和“多地区进化说”一直是考古界的两派相争。

吴新智今年已经87岁,他大半辈子都在中科院古脊所做研究。刘武就是他的学生,在他的门下学习、工作近30年,追随他探寻“多地区进化说”的证据。但直到上个世纪末,也没有明显的进展。考古团队在中国发现了40余处更新世晚期人类化石地点,这些化石大多是牙齿,保存比较完整的头骨并不多,可被归入晚期智人或解剖学上的现代人。但在测年上,这些人类化石大多缺乏准确的年代测定数据,个别被认为年代较早(5万年前)的化石,也存在数据争议。

几十年来,在中国的考古学界,学者们根据自己的发现不同,都对起源说各执一词。且不论东亚的现代人是否真从非洲而来,有学者甚至认为,距今10至3万年在中国生存的人类究竟属于哪个阶段还是个谜。

2000年后,国内古人类学界对现代中国人起源研究开始予以特别的关注。古脊所的研究员们一直都在努力追踪现代中国人起源的线索。2003年,古脊所的研究员同号文等人在周口店附近的田园洞发现34件人类化石 。同号文发现,田园洞的人类化石已经具有一些现代人的衍生特征,也有一些常见于古老型智人和尼安德特人的特征。田园洞的发现虽然还不足以论证“多地区进化说”,但却是“非洲起源说”的一大质疑。

2004年,湖北黄龙洞出土了7枚距今7.7万-10万年前人类牙齿。刘武、吴秀杰和裴树文等人都参与了那次考古。黄龙洞的人类牙齿形态,与现代人相似,但某些方面仍然不同于现代人。2007年至2008年间,古脊所的金昌柱带领的野外队,在广西崇左的智人洞发现了一件古人类下颔骨,2枚牙齿,测定此处古人类生存年代在11.3万-10万年前。但智人洞的发现也属于古老型智人向现代智人演化的过程中,不属于现代人。

古脊所的研究员们一直在等待新的考古发现,直到他们在福岩洞找到了47枚牙齿。

考古队在淘洗出土的化石。

2011年秋天,蔡演军在福岩洞采样了几天,就赶紧离开了道县,他需要赶往美国明尼苏达大学同位素实验室对样本测年。这是国际顶尖的测年实验室,那时中国还没有实验室具备这个测年条件。

那一次的发掘历时40天,考古队一共发掘出5枚人牙化石。吴秀杰把它们和动物化石分装进不同标本箱带回北京,她要在实验室里对人牙化石进行清洗和加固。那些化石在洞穴里呆了太长的时间,放在干燥的环境尤其容易裂开,需要在化石上面涂上加固剂。

人类的进化有大概规律,古人类的牙齿和现代人类的牙齿从形态尺寸上都不一样。在随后对牙齿的研究中,刘武发现,这5枚人牙多数保存完好,和现代人类更接近,牙齿尺寸也在现代中国人牙齿变异范围。有4颗属于上颌齿,1颗下颌齿,根据牙齿磨痕程度,判断这些牙齿所代表的个体死亡年龄均在35岁以内。由于对人类牙齿的研究还需要比较国外牙齿标本和数据,古脊所邀请了国际团队加入共同研究。

至于那些动物的化石,研究发现,不少化石是已灭绝的动物,如巴氏大熊猫、剑齿象和巨貘等等。出土的哺乳动物群中,中大型及特大型动物偏少,研究人员认为,这说明当时的动物群已受到人类活动的极大影响。

很快,蔡演军的测年结果也出来了,样本的年龄不老于14万年。综合这些研究,人类在福岩洞的活动时间大致发生在晚更新世晚期——在东亚,这一时期的现代人发现并不多见。

刘武对这个测年结论有些不可置信。在过去的考古研究中,在中国发现的早期现代人化石都是在10万年之内。据他研究,道县福岩洞的人牙化石是完全现代形态(fully modern)现代人的牙齿。他问蔡演军,为什么测年的结果会这么老?蔡演军也疑惑:“是不是还没有采到合适的测年样本?”

2012年秋天,考古队再次进入福岩洞。这一次,他们挖掘出了20多枚牙齿。从“满地找牙”变成“满地捡牙”,大家的目标也更进了一步,他们甚至希望能发现人类的头盖骨。但在后来的研究中发现,福岩洞里洞在10万年前并不属于人类生活或死亡的地方,洞穴属于大型管道型溶洞,10万年前洞内有流水,经过流水的搬运,堆积物在洞内堆积起来,牙齿化石也是由流水搬运进洞内,除牙齿外的化石,很有可能早已被流水腐蚀。

裴树文研究10万年前的当地地貌和气候,发现福岩洞处于北亚热带南部,10万年的气候特点和现在状况差不太多。现在此地是个多雨地区,裴树文推测,10万年前的降雨量和湿度可能比目前还要大。

2013年秋,福岩洞进行第三次正式发掘。吴秀杰的发掘团队在这三年间总共出土了47枚人牙化石,在北京实验室进行研究后,大致可以判断这47枚牙齿归属于十几个不同的个体。

每次牙齿的出土,蔡演军都会前往道县进行标本采集。2012年,他还是只测到样本“不老于多少年”,从没测出过“老于多少年”。2013年,蔡演军在地层的第一、二层取到一个小石笋,人牙化石不可能比第一层更年轻。小石笋送往明尼苏达州大学检测,终于得出结论,样本“老于8万年,不老于12万年”。

依据国际上已有的科学研究,最早的完全现代类型人类在西亚和欧洲出现的时间在5万-4.5万年前。福岩洞的发现证明,具有完全现代形态特征的人类在东亚大陆的出现时间,要比西亚和欧洲更早,已向前推进到12万-8万年前。

研究结论一出,媒体纷纷大问号报道:挑战“非洲起源说”?中国现代人从哪里来?但福岩洞的考古团队甚为谨慎。在蔡演军看来:“这是一个非常微妙的年代,走出非洲十几万年前就可以走出来,我们发现是8万到12万年,这里面时间还有重叠。”

“道县福岩洞发现的意义,是在东亚发现最早的现代人,但从化石本身来讲,道县现代人的发现并不能说明它从哪来的,也没有直接证据证明不是来自非洲的,我们的研究中没有触及推翻非洲说。”刘武说。

2014年,福岩洞的考古团队把这个考古发现投向了国际学术杂志《自然》。杂志的审稿人提出,能否将考古证据再确认一次。

今年,刘武、吴秀杰的考古团队又一次回到道县福岩洞,再次进行拍照,地层确认。10月,这一考古发现的论文发表在《自然》杂志,文章的署名作者一共14个人,包括刘武、蔡演军、裴树文、吴秀杰等等,其中也包括杨雄心。

在四年前,福岩洞第一次正式发掘结束后,吴秀杰就对杨雄心说,将在论文上给他署名。杨雄心谦让说,他只不过做了一些辅助工作,“如果我拍的照片,论文能用上,写上杨雄心摄影就可以了。”考古团队承认了他的贡献——他对地形的熟悉、关键性的一指,让化石提早出土了,由此,他的名字出现在了世界最好的科学杂志。这位以书本为师、精力充沛的考古迷非常开心。

论文发表后,刘武、吴秀杰和蔡演军忙着在安徽发掘华龙洞,那里刚刚出土了直立人头骨化石,他们希望几年后研究出炉,也许又是一个重大发现。而杨雄心,也在寻找下一次考古的机会。

 

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题图:CFP;其他图片作者:杨雄心。

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