中国乡村汉族男性头面部指标的聚类分析和主成分分析*

李咏兰

(内蒙古师范大学生命科学与技术学院,呼和浩特 010022)

人的容貌是进行个人识别的主要依据。头面部各部位形态特征的有机组合形成了人的容貌。“美容”主要是对头面部进行修饰。人种学对各个人种分类的依据也是根据头面部的特征[1]。头面部特征与体部特征相比,更多受遗传因素作用。头部、面部形态学特征的形成与遗传、环境因素有关。国外许多有关儿童体格发育的双生子研究资料显示,大多数头面部指标都具有同民族的类似性,而不同民族或种族间常具有一定差异[2],且头围、头长、头宽等头面部指标有一定的遗传倾向。Arya等[3]在印度地区的家系研究表明头长、头宽、面宽、鼻高和鼻宽的遗传度在21%～72%。目前尚未见对各个地区汉族头面部形态学指标进行多元分析。本研究以36个乡村汉族男性族群作为代表,对其主要头面部形态学指标的均数进行聚类分析和主成分分析,以探讨中国汉族头面部的特征,分析不同地区汉族头面部的差异。

1 材料和方法

2009年～2012年研究组测量了中国36个地区的8174例(北方、南方乡村男性分别为3841例、4333例)乡村汉族男性头面部形态学12项指标。12项指标包括头长(head length,HL)、头宽(head breadth,HB)、面宽(face breadth,FB)、下颌角间宽(bigonial breadth,BB)、眼内角间宽(internal breadth,IB)、鼻宽(nose breadth,NB)、口宽(mouth breadth,MB)、形态面高(face length,FL)、鼻高(nasal height,NH)、鼻深(nasal depth,ND)、上唇皮肤部高度(upper lip skin height,ULSH)、唇高(lip height,LH)。被测量者均为世居当地3代以上的乡村汉族男性成年人。

由于样本年龄分布会影响研究结果,取样时要求族群内20～、30～、40～、50～、60～岁各个年龄段样本量要基本一致。按着项目任务书,男性女性各年龄组样本量为40人。当年龄组人数达到45人时,不再进行这个年龄组的采样,以保证每个年龄组样本量基本一致。这样各个测量地点汉族样本量的年龄分布基本一致,可以进行横向比较。使用江西南昌青云谱计量仪器厂生产的直脚规、弯脚规进行长度、高度、宽度的测量。

测量严格按照Martin等[4]和《人体测量方法》[5]规定的方法进行。遵循知情同意的原则和随机取样,按照体质测量的规定进行测量和质量控制。调查数据采用Excel 2003、SPSS 17.0软件统计处理。多数学者认为,中国人可分为南方、北方两大人群[6-9]。按照中国北方、南方以地理学上秦岭、淮河为界的学术界共识来区分被测量者的北方、南方汉族身份。

2 结果

36个乡村汉族男性族群样本量见表1,乡村汉族男性头面部指标均数见表2,15个北方乡村汉族男性族群头面部指标均数见表3,21个南方乡村汉族男性族群头面部指标均数见表4,乡村汉族男性头面部指标聚类分析见图1,乡村汉族男性头面部指标主成分分析见图2。

表1 各地乡村汉族男性的样本量(n)Tab 1 The sample size of Han males in each rural area (n)

表2 乡村汉族男性头面部指标均数Tab 2 The mean values of head and face indexes of rural Han males mm)

HL：head length; HB：head breadth; FB：face breadth; BB：bigonial breadth; IB：internal breadth; NB：nose breadth; MB：mouth breadth; FL：face length; NH：nasal height; ND：nasal depth; ULSH：upper lip skin height; LH：lip height

表3 15个北方乡村汉族男性族群头面部指标均数Tab 3 The mean values of head and face indexes of rural Han males in 15 northern ethnic groups mm)

(续表3)

Each abbreviation of the indexes is the same as table 2

表4 21个南方乡村汉族男性族群头面部指标均数Tab 4 The mean values of head and face indexes of rural Han males in 21 southern ethnic groups mm)

(续表4)

Each abbreviation of the indexes is the same as table 2

2.1 36个乡村男性族群头面部指标均数值的排序

对36个乡村男性族群按照均数值大小排序,头长值1～8位的依次为绍兴、荆门、福州、景德镇、娄底、昆明、梅州、宁乡汉族,均为南方男性,29～36位的依次为突泉、晋中、琼海、武威、平凉、昌图、文昌、义县汉族,有6个族群是北方男性,2个族群是南方男性,显然北方男性头长值排序落后于南方男性。同样方法结果显示,总体来说北方男性头宽、面宽、鼻高值排序落后于南方男性。北方男性眼内角间宽值排序前于南方男性。下颌角间宽、鼻宽、口宽、形态面高、鼻深、上唇皮肤部高度、唇高排序结果显示南方、北方男性名次交错排序,比较接近。

2.2 乡村汉族男性头面部指标均数的聚类分析

对36个乡村汉族男性头面部12项指标均数进行聚类分析,36个族群在聚合水平为9时可以分为6个组：第1组包括南阳、张家口汉族等7个北方汉族族群;第2组为平凉、武威汉族2个北方汉族族群;第3组为保定、资阳汉族(南方、北方汉族混合组);第4组为突泉、文昌汉族等4个族群(南方、北方汉族混合组);第5组为梅州汉族、漳州汉族等19个南方汉族族群;第6组为呼兰汉族、榆树汉族两个北方汉族族群。第1组与第2组在聚合水平为5时聚合为第一大组,第3组、第4组、第5组在聚合水平为4时聚合为第二大组,第一大组与第二大组在聚合水平约7时又聚合在一起。聚类分析结果表明,36个族群由于头面部特征的差异,大致可以区分为北方汉族、南方汉族两大类群。北方汉族的保定、突泉、晋中汉族的头面部特征相对接近于南方汉族,呼兰、榆树汉族的头面部特征与其他地区汉族差距较大(图1)。

2.2 乡村汉族男性头面部指标均数的主成分分析

主成分分析显示,前3个主成分贡献率分别是30.2%、19.3%、13.5%,累计贡献率为63.0%。第一主成分(PCⅠ)载荷大的指标为鼻宽(0.740)、面宽(0.721)、头宽(0.689),PCⅠ越大,鼻、面、头宽度越大。第二主成分(PCⅡ)载荷大的指标为上唇皮肤部高度(0.768)、鼻深(0.716)、形态面高(0.633)。PCⅡ越大,上唇皮肤部越高、鼻越深、面越高。主成分分析散点图显示北方男性中只有呼兰汉族、榆树汉族PCⅠ值大(鼻、面、头宽度大),少数族群PCⅠ值中等(包括突泉、潍坊、晋中汉族,鼻、面、头宽度中等),多数族群PCⅠ值小(鼻、面、头宽度小),特别是平凉、武威、张家口、南阳、新野汉族的PCⅠ值在36个族群中是最小5个族群,比如平凉汉族鼻宽值仅为37.4mm,头宽仅为149.9mm;张家口汉族鼻宽只有36.8mm,面宽只有123.4mm。北方汉族多数族群PCⅡ值较大,上唇皮肤部较高、鼻较深、面较高(图2),特别是晋中、突泉、锦州、榆树、昌图汉族PCⅡ值在36个族群中属于前5位。比如晋中汉族上唇皮肤部较高,均数高达18.3mm、鼻深达到17.8mm、形态面高达到126.8mm;再比如兴安盟突泉汉族上唇皮肤部较高均数高达17.6mm、鼻深达到17.7mm、形态面高达到126.6mm,在中国族群中表现出上唇皮肤部高度、鼻深、形态面高值大的特点。

图1 乡村汉族男性头面部指标聚类分析图Fig 1 Dendrogram of cluster analysis of head and face indexes of rural Han males

图2 乡村汉族男性头面部指标主成分分析散点图Fig 2 Principal component analysis of head and face indexes of rural Han males1：Chuzhou; 2：Fuzhou; 3：Zhangzhou; 4：Pingliang; 5：Wuwei;6：Huazhou; 7：Meizhou; 8：Anshun; 9：Qionghai;10：Wenchang; 11：Baoding; 12：Zhangjiakou; 13：Nanyang;14：Xinye; 15：Hulan; 16：Jingmen; 17：Jingzhou; 18：Loudi;19：Ningxiang; 20：Yushu; 21：Huaian; 22：Yichun;23：Ganzhou; 24：Jingdezhen; 25：Changtu; 26：Jinzhou;27：Tuquan; 28：Weifang; 29：Jinzhong; 30：Fuping;31：Pucheng; 32：Ziyang; 33：Chengdu; 34：Kunming;35：Jiaxing; 36：Shaoxing

南方汉族的PCⅠ值多较大(绍兴、荆门、荆州、福州、琼海、嘉兴汉族)或中等(漳州、景德镇、成都、宜春汉族),PCⅡ值多中等(新野、化州、漳州、资阳、荆门汉族)或小(安顺、梅州、昆明、淮安、绍兴、宁乡汉族)。这表明相对于北方汉族来说,南方汉族多为鼻、面、头宽度大或中等,上唇皮肤部高度、鼻深、面高值中等或较小。如绍兴汉族鼻宽高达40.5mm,面宽达到145.8mm;荆门汉族鼻宽高达40.3mm,面宽高达147.6mm。安顺汉族上唇皮肤部高度仅13.6mm,鼻深仅13.3mm,形态面高仅116.4mm。

3 讨论

遗传因素、环境因素、营养水平影响着人的头面部发育。饮食成分、营养状况、环境因素会对头面部皮肤、皮下脂肪、弹力纤维的发育产生一定影响,也会影响头面部细胞生理功能[10]。环境因素更多影响到成年以后人体软组织的成分及含量的变化。

3.1 中国汉族两大人群的形成

汉族的主源为炎黄、东夷,支源有苗蛮、百越和戎狄[11]。上述群体通过漫长的历史融合,最后于汉代形成了稳定的共同体—汉族。这是中国各地汉族族源的共同之处。但由于各地汉族在各自发展过程中,分别与其周边的其他民族或多或少发生过基因交流,所以各地汉族的族源也略有不同。中国汉族南北两大人群是伴随着中国历史的发展而形成的。北方汉族的形成过程中曾经吸纳了大量的蒙古人种北亚类型族群的人口。北狄、匈奴、鲜卑、突厥、奚、女真、蒙古、羌族诸民族都有人口融入北方汉族之中。北方汉族与生活在东北地区、蒙古高原周边的阿尔泰语系的少数民族发生了基因的交流,一部分北方汉族融入北方少数民族,更多的是北方少数民族融入北方汉族。应该说,在上古时期,中国南方生活着百越、三苗、百濮人等南方土著民族。秦汉时期汉族扩展到江南一带。这些南方的土著民族(操壮侗语族、藏缅语族、苗瑶语族语言的各个族群有一部分融入汉族。南方汉族另一个族源是因为躲避战乱曾多次大量举族南迁的北方汉族。南方、北方汉族族源的差异会造成两者头面部指标值的差异。总的说来,目前学术界主流的观点是中国人从体质特征来看可以分为北方人群和南方人群。至于这两个人群划分的地域界限,尚无统一意见。本研究采用地理学上的规定,以秦岭、淮河为界。

3.2 中国两大人群体质存在差异

中国人体质特征南北分布研究已有报道。从生物化学分析角度研究,赵桐茂等[6]研究血液Gm因子在我国各民族的分布情况时提出以北纬30度为界将中华民族分成南北两大人群。张振标[7]从人体测量的结果,提出以长江为界将现代中国人分成南北两个类群。刘武等[8]的研究支持这种南北类型的划分,但强调南北类型具有很大的交叉重迭范围,存在着由北向南的过渡变化。罗金斯基[9]也将中国人分为中国北方人和中国南方人,分别讲述这两部分人的体质差异。

3.3 遗传因素对中国汉族体质形成的影响

国外许多有关儿童体格发育的双生子研究资料显示,身高、体质量、头围、头长、头宽等头面部指标有一定的遗传倾向[12]。随年龄增长,人的头面部形态特征会发生规律性的变化[13]。Arya等[3]在印度地区的家系研究表明考虑到社会经济状况和营养状况的交互作用时,头长、头宽、面宽、鼻高和鼻宽的遗传度在21%～72%之间。

学者通过对中国26个省市1700多例汉族人全基因组数据进行群体结构分析[14],显示汉族人群结构非常复杂,可粗略分为北方汉族、南方汉族和中部汉族。文波等[15]从分子人类学研究中国人群,显示几乎所有的汉族群体的Y染色体单倍群分布都极为相似,而北方汉族与南方汉族的线粒体单倍群分布非常不同。这表明南方汉族的群体混合过程有很强的性别偏向。李辉等[16-17]分析了现代汉族中的闽语族群、客家人分子遗传学特征,认为闽语人群基本都是来源于北方的汉族移民。客家人与中原汉族最近,又偏向于苗瑶语族群中的畲族,不同于其他南方汉族偏向于壮侗语族族群。

3.4 环境因素对中国汉族体质形成的影响

北方汉族、南方汉族体质差异形成的原因很复杂。人体的多数形态学指标都有一定的遗传点,也就是说或多或少受到遗传因素的影响。有些指标的遗传度较高。如身高可以达到0.8,也就是身高变异的80%是由遗传因素决定的。此外,很多表型都是多基因决定的。目前还很难明确指出南方、北方汉族头面部差异的遗传基础。这些正是目前中国分子人类学研究的目标。人的表型除了受到遗传因素的作用,还受到天气、降雨量、日照强度、湿度、年平均温度、经济发展水平、饮食成分、劳作强度等因素的影响。对于南方、北方汉族的头面部差异也只能粗略分析。当然,人的体部指标相对于头面部来说更容易受到环境因素的作用。人的头面部指标的测点很多都是骨性测点,所以比体部指标更多受到遗传因素的影响。

参 考 文 献

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(编辑: 刘 芳)