四川大学考古科学中心张帆团队：古DNA和同位素证据揭示了粟作农业转型的独特模式-四川大学考古科学中心

生命科学

2026年7月14日，四川大学考古科学中心张帆团队在Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology上在线发表了题为“Genetic continuity and dietary change during the emergence of millet farming in northern China”的研究论文。研究团队通过对河北康保兴隆遗址古人类遗存的古基因组与稳定同位素综合分析，提出了农业起源的“第三种路径”假说，为全球农业起源理论提供了来自东亚的关键实证。

长期以来，国际学术界关于农业起源与传播主要存在两类经典模型：一类是以欧洲为代表的“外来人群迁徙替换”模式，农业扩散伴随大规模人口更替；另一类是以西南亚为代表的“本地采集群内部剧烈分化与空间重组”模式。中国北方作为粟、黍旱作农业的起源中心之一，其人群动态与生业转型之间的关系始终缺乏直接的生物考古证据，致使东亚案例长期游离于全球比较视野之外。

研究团队聚焦位于蒙古高原东南缘的河北康保兴隆遗址，对距今约9000至5500年的11例人骨遗存开展了高通量古基因组测序和碳、氮稳定同位素分析。古基因组结果显示，跨越约1500年的兴隆个体在遗传结构上高度一致，代表一支全新世早期持续延续的本地祖源基因池，未发现外来人群大规模替换的迹象。同位素食谱重建则清晰呈现了生业模式的显著转折——距今约9000年时，先民食物来源以C₃类野生植物为主；至距今约7500年时，已明确转向大量消费粟、黍等C₄作物，这一结果与遗址中直接测年约7500年前的小米遗存完全吻合。两项证据共同表明，中国北方早期粟作农业的兴起，是在本地人群长期延续的遗传背景下独立完成的经济形态跨越，而非外来人口迁入所致。

这一路径的核心可概括为“人群连续性”与“生业本地转型”并行。欧洲模式以大规模人口替换为特征，农业扩散伴随外来人群对本地居民的更替；西南亚模式则呈现“定居先行、农业滞后”的序列——纳吐夫时期已出现大规模定居聚落，但全面驯化滞后数千年。兴隆遗址则截然不同：定居强化与粟作农业大体同步，人群在遗传连续与文化延续的框架下平稳过渡，既无人口替换，也无社会结构的剧烈重组。研究首次从直接古DNA证据层面证实，农业转型并非必然伴随大规模人口替换或社会结构剧变，修正了长期流行的学术假说。

研究还从古DNA数据中揭示了早期定居社会的组织结构与人口动态。亲缘关系分析显示，兴隆遗址同穴或同房址合葬的个体普遍存在密切血缘关系，可识别出母亲与子女、父母与儿子等核心家庭单元，表明以血缘为纽带的家庭结构已成为当时社会组织的重要基础。连续性纯合片段分析和有效群体大小估算则表明，该人群未出现近期近亲婚配现象，且在农业出现后约1500年间人口规模总体较低，并未立即爆发式增长，提示食物生产、定居生活与人口扩张之间并非简单同步。

在区域文化互动层面，研究发现兴隆人群与同时期黄河中游仰韶—龙山文化、黄河下游大汶口文化及西辽河红山文化人群之间存在明显的遗传差异性，表明中国北方农业的形成并非由单一中心辐射扩散，而是多个生态区内本地采集人群各自独立走向农业化进程。随着粟作农业的发展，这些原本分立的区域人群之间发生了长期、持续且平和的基因交流，仰韶与红山文化人群中均逐步融入了兴隆相关的祖源成分。这一互动模式未引发人群间的替代或冲突，为理解中华文明“多元一体”格局的形成提供了来自遗传学的新线索。该成果填补了我国北方旱作农业起源与扩散过程的关键科学证据空白，也为全球范围内理解早期定居社会、食物结构转变与人口动态之间的复杂关系提供了新的比较框架。

作者专访

Cell Press细胞出版社公众号特别邀请张帆副研究员代表研究团队接受了专访，为大家进一步详细解读。

CellPress：

您认为这项研究的主要亮点是什么？

张帆副研究员：

本研究的主要亮点是通过一个连续的考古遗址序列，同时揭示了人群遗传历史、生业变化和早期社会结构之间的关系。河北兴隆遗址保存了从狩猎采集到粟作农业发展的连续过程。通过对距今约9000年至5500年的人类遗存开展古基因组和稳定同位素分析，我们发现，距今9000年至7500年的兴隆人群具有高度相似的遗传背景，而这一时期恰好对应了遗址中饮食结构从以野生资源利用为主向粟、黍等C₄作物利用转变的阶段。也就是说，我们在同一遗址中观察到了人群遗传组成的连续性和生业方式的转变。此外，我们发现距今5500年前的兴隆人群已经出现来自黄河流域和东北亚北部的遗传影响，说明随着粟作农业的发展，区域间的人群交流逐渐增强。通过亲缘关系分析，我们还发现距今约9000年和7500年的住宅埋葬中均存在核心家庭结构，表明以血缘为纽带的家庭结构已成为当时社会组织的重要基础。

CellPress：

这项研究对于理解农业起源有什么新的启示？

张帆副研究员：

农业起源是人类历史上的一次重大转型，但不同地区的农业形成经历了不同的发展过程。过去的古基因组研究已经揭示了两种重要模式：欧洲模式以大规模人口替换为特征，农业扩散伴随外来人群对本地居民的更替；西南亚模式则呈现“定居先行、农业滞后”的序列——纳吐夫时期已出现大规模定居聚落，但全面驯化滞后数千年。而兴隆遗址显示，在东亚北方，农业形成可以建立在人群长期连续性的基础上。这里的变化首先表现为生业方式的转变——人们逐渐增加对粟作农业的依赖，而人群遗传结构保持相对稳定，既无人口替换，也无社会结构的剧烈重组。更重要的是，兴隆案例说明，全球农业起源研究需要关注不同区域自身的发展路径。中国北方粟作农业的形成并不是对其他地区模式的重复，而体现了一种独特的社会转型方式：当地人群、社会的连续和生业转变共同推动了农业社会的形成。

CellPress：

为什么选择Current Biology发表这项工作？

张帆副研究员：

我们选择Current Biology，主要是因为这项研究关注的问题具有广泛的科学意义，同时体现了生命科学与人文科学交叉研究的价值。农业起源是理解人类历史发展的核心问题之一，它不仅涉及植物驯化和食物生产，也涉及人口变化、社会组织和人类适应方式的转变。本研究通过古基因组、稳定同位素和考古学证据的结合，尝试从多个维度理解这一复杂过程。我们也希望通过Current Biology这样具有国际影响力的综合性生命科学期刊，让更多领域的研究者看到，古DNA研究不仅可以追踪人群迁徙和遗传历史，也能够参与解释人类社会发展中的重大问题。

作者介绍

张帆

副研究员

张帆，四川大学历史文化学院副研究员，四川大学考古科学中心副主任，长期致力于古DNA研究，主要围绕东亚史前人群迁徙与演化、基于亲缘关系的史前社会结构重建，以及致病菌传播与人群交流等问题开展工作；以第一作者或通讯作者身份在Nature、Current Biology、Journal of Archaeological Science等期刊发表多项成果。

庄丽娜

研究馆员

庄丽娜，国家博物馆研究馆员、考古学博士，研究方向为新石器时代考古。现任国家博物馆考古院党总支书记、副院长，兼任中国考古学会理事。研究方向为新石器时代考古，一直从事田野考古一线工作，2021年以来主持河北康保兴隆遗址的发掘，该遗址被纳入国家文物局“考古中国”重大项目。承担国家社科基金中国历史研究院重大选题项目“华北北部旧-新石器时代过渡模式综合研究”、教育部哲学社会科学研究重大专项“中国原生农业文明起源的路径”等多项重大课题子课题研究工作，参与国家重点研发计划“中国北方旱作农业起源、形成与发展研究（一）”工作。撰写考古简报及学术论文30余篇，出版专著1部。

宁超

研究员

宁超，北京大学考古文博学院博士生导师、德国马克斯·普朗克人类历史科学研究所客座研究员、国家海外优青、中国中医科学院兼职博士生导师。长期从事古DNA相关研究，在Nature（自然）Science（科学）等期刊发表论文40余篇。主持国家社科基金中国历史研究院重大历史问题研究重大招标项目、国家自然科学基金面上项目多项。同时担任Nature Anthropology（自然人类学）、International Journal of Archaeology（国际考古学杂志）等期刊编委。带领团队在古代社会结构、家族组织等关键学术问题上取得一系列突破性成果，为解读中国史前社会提供了全新的遗传学实证路径。

吕红亮

教授

吕红亮，四川大学历史文化学院教授、博士生导师，四川大学考古科学中心主任，教育部重要人才项目特聘教授，兼任东亚考古学会中国区总代表，四川省考古学会、历史学会副会长等职。

刘歆益

教授

刘歆益，美国圣路易斯华盛顿大学教授，人类学系副主任。博士毕业于英国剑桥大学，赴美前在剑桥麦克唐纳考古研究所工作。研究兴趣包括史前的全球化历程，动、植物驯化与传播。国际植物考古研究会（IWGP）常任委员。2015年获得上海考古论坛研究成果奖。