個體數(shù)據(jù)分析揭示漢族頭面部測量特征的南北差異*

殷 杏 魏偏偏 孫 暢 文少卿 萬雪嬌 譚婧澤△

（1 復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院現(xiàn)代人類學(xué)教育部重點實驗室、人類遺傳學(xué)與人類學(xué)系，上海 200438；2 云南中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿康復(fù)學(xué)院，昆明 650500）

漢族是中國的主體人群，占總?cè)丝诘?1.51%。Y染色體和線粒體DNA的研究表明，漢族存在明顯的南北差異[1]。通過Y-STR單倍型數(shù)據(jù)可以觀察到漢族人群連續(xù)的南北梯度變化[2]。全基因組分析顯示，漢族人群不僅存在南北差異[3-4]，還存在一個中間漢族群體[5]。同時，在體質(zhì)特征上，漢族內(nèi)部也存在南北地域之間的差異[6-9]。本研究基于個體數(shù)據(jù)分析廣西漢族和河南漢族的頭面部測量特征，探討漢族人群的地區(qū)特點和差異，為后續(xù)體質(zhì)形態(tài)特征的遺傳學(xué)機制研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 人群樣本

本研究于2017～2018年在廣西南寧市郊和河南鄭州市郊，開展了廣西籍漢族和河南籍漢族人群體質(zhì)形態(tài)特征的調(diào)查，隨機取樣，共調(diào)查了2 039例個體。其中廣西籍漢族1 017例，男性431例，女性586例；河南籍漢族1 022例，男性393例，女性629例。男性年齡分布為18～83歲，女性年齡分布為18～79歲?，F(xiàn)場采集了29項頭面部測量特征數(shù)據(jù)，計算獲得6項頭面部特征及23項指數(shù)。測量方法參照《人體測量方法》（第2版）[10]和《人體測量手冊》[11]。采樣工作人員進行過專業(yè)培訓(xùn)，并有專人進行質(zhì)量控制。本研究經(jīng)過復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有研究對象均為本選樣地居住5年以上健康成人，且均簽署了書面知情同意書。

1.2 統(tǒng)計學(xué)處理

統(tǒng)計分析采用Excel 2016和R 3.6.1分析軟件，具體操作如下：（1） 性別間的差異分析采用Wilcoxon秩和檢驗方法；（2）年齡間的相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)分析方法；（3）地區(qū)差異分析采用Wilcoxon秩和檢驗方法，分析2個漢族人群間的地區(qū)差異。并采用χ2檢驗對指數(shù)分型性狀進行地區(qū)差異分析；（4）基于個體數(shù)據(jù)分析2個漢族之間的群體關(guān)系，應(yīng)用主成分分析（principal component analysis， PCA）方法，分析2個漢族之間的地區(qū)差異，并找出兩者之間差異最顯著的特征。采用Wilcoxon秩和檢驗方法，分析2個漢族人群在第一主成分（first principal component，PC1）分布的地區(qū)差異。

2 結(jié)果和討論

2.1 性別差異分析

在35項頭面部測量特征中，所有樣本除面頰皮褶、唇高、下紅唇高度以及河南漢族的上紅唇高度，性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義之外，絕大多數(shù)頭面部測量特征均存在明顯的性別差異，且男性均值都大于女性（表1）。

在23項指數(shù)中，廣西漢族男性的額頂寬度指數(shù)、顴額寬指數(shù)、鼻寬深指數(shù)、容貌上面指數(shù)、面上面高度指數(shù)、面鼻寬指數(shù)、口裂鼻寬指數(shù)、眶寬指數(shù)的均值高于女性，而頭長寬指數(shù)、鼻指數(shù)、容貌耳指數(shù)、額面高度指數(shù)、鼻眶間寬指數(shù)、面眶寬指數(shù)的均值低于女性。河南漢族男性的頭面寬度指數(shù)、鼻指數(shù)、鼻寬深指數(shù)、面上面高度指數(shù)、面鼻寬指數(shù)、口裂鼻寬指數(shù)的均值高于女性，而額頂寬度指數(shù)、容貌面指數(shù)，頭面高度指數(shù)、顴額寬指數(shù)、口指數(shù)、容貌耳指數(shù)、鼻眶間寬指數(shù)、面眶寬指數(shù)的均值低于女性。這些性別間的差異，說明兩個人群在頭面部指數(shù)的男女分型結(jié)果上可能存在差異。

表1 漢族人群頭面部測量特征的地區(qū)和性別差異分析（±s， mm）Tab 1 Statistical analysis of head-face anthropometric data of Han adults in Guangxi and Henan （±s， mm）

表1 漢族人群頭面部測量特征的地區(qū)和性別差異分析（±s， mm）Tab 1 Statistical analysis of head-face anthropometric data of Han adults in Guangxi and Henan （±s， mm）

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（續(xù)表1）

所有樣本的頭長高指數(shù)、頭寬高指數(shù)、形態(tài)面指數(shù)、顴下頜寬指數(shù)、下頜角面寬指數(shù)，以及廣西漢族的容貌面指數(shù)、頭面寬度指數(shù)、頭面高度指數(shù)、口指數(shù)，河南漢族的頭長寬指數(shù)、容貌上面指數(shù)、眶寬指數(shù)等性別差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

綜合廣西和河南漢族人群的比較結(jié)果，男性多項測量特征值高于女性，這與楊雷等[12]的研究基本一致。不同之處在于河南漢族唇高、形態(tài)面指數(shù)、顴下頜寬度指數(shù)不存在性別差異。本研究與鄭連斌等[9]的研究結(jié)果一致，即大多數(shù)頭面部測量特征存在明顯的性別差異，具體表現(xiàn)為男性眼裂更窄，鼻根更高，鼻背更挺，鼻翼更高、更闊，上唇皮膚部更高；女性則眼裂更向外上傾斜，顴骨更突出，鼻基部更上翹，上眼瞼有皺褶率、蒙古褶率更高。

2.2 地區(qū)差異分析

廣西漢族和河南漢族絕大多數(shù)頭面部測量特征和指數(shù)均存在顯著地區(qū)差異（表1、2）。

表2 漢族成年人頭面部指數(shù)分型及地區(qū)差異分析Tab 2 Classification of head-face indices of Han adults in Guangxi and Henan

2個漢族女性群體間比較，除乳突間寬、耳上頭高、形態(tài)面高、鼻下頦高、上紅唇高度、耳寬、容貌上面高、頭面寬度指數(shù)、頭面高度指數(shù)和口裂鼻寬指數(shù)不存在差異外，絕大多數(shù)特征都存在明顯的地區(qū)差異。廣西女性的全頭高、鼻寬、上唇皮膚部高度、全上唇高、口寬、眼裂長度等的均值高于河南女性，其余測量特征值都是河南明顯高于廣西。河南女性頭長寬指數(shù)、口指數(shù)、鼻寬深指數(shù)、顴面高度指數(shù)、下頜角面寬指數(shù)、鼻眶間寬指數(shù)等的均值高于廣西，其余指數(shù)均值均是廣西明顯高于河南女性。兩個漢族群體間的男性比較結(jié)果和女性基本一致，不同之處為男性的唇高、上下紅唇高度、額頂寬度指數(shù)和容貌耳指數(shù)無地區(qū)差異，但乳突間寬、耳寬、頭面寬度指數(shù)和頭面高度指數(shù)存在顯著地區(qū)差異，河南男性頭面部測量特征的均值均高于廣西。

相比較之下，河南漢族頭面部測量值多數(shù)大于廣西漢族，河南漢族的頭更長更寬，面較高，鼻長更長，鼻背較高，鼻更深，鼻翼高度較高，耳較大，頭圍和頸圍更大，面頰皮褶厚度更厚，額高及頦高更高，額最小寬、兩耳外寬、耳屏間寬、面寬、下頜角間寬、眼內(nèi)角間距等特征也均大于廣西漢族。而廣西漢族則頭較高，鼻更寬，上唇皮部高度較高，口裂寬度更大，眼裂更長。

按照頭面部分型標(biāo)準(zhǔn)，在女性中，河南漢族的特長頭型、長頭型、中頭型率小于廣西，而圓頭型、超圓頭型、特圓頭型率則大于廣西；2個漢族均以高頭型為主；河南漢族中頭型和闊頭型率均高于廣西，而廣西漢族狹頭型率最高；河南漢族的闊面型和超闊面型率均大于廣西，而中面型、狹面型和超狹面型率均小于廣西，且廣西女性以中面型率最高；廣西漢族中鼻型率最高，河南漢族的狹鼻型率明顯高于廣西，而闊鼻率明顯低于廣西；2個漢族的上紅唇高度均以薄型為主，上唇皮膚部高度和口寬均以中等為主。男性的結(jié)果和女性基本一致，主要區(qū)別是廣西男性以闊面型率最高，以較闊口寬為主。

2.3 與年齡的相關(guān)性分析

兩地漢族的絕大多數(shù)頭面部測量特征均與年齡存在相關(guān)性（正相關(guān)或負相關(guān)）（表3）。而且相比男性，女性隨年齡變化的特征更多一些。

表3 漢族成年人頭面部測量特征與年齡的相關(guān)性分析Tab 3 Correlation analysis of the head and face of Han adults with age in Guangxi and Henan

（續(xù)表3）

女性樣本中，2個漢族人群與年齡呈正相關(guān)的特征和指數(shù)有頭長、鼻寬、上唇皮膚部高度、口寬、耳長、耳寬、容貌上面高、全上唇高、形態(tài)面指數(shù)、鼻指數(shù)、顴下頜寬指數(shù)、容貌上面指數(shù)、面鼻寬指數(shù)等；廣西漢族的乳突間寬、容貌面指數(shù)，和河南漢族的下頜角間寬、形態(tài)面高、鼻高、鼻下頦高、頸圍、面頰皮褶、頦高、頭面寬度指數(shù)、頭面高度指數(shù)、面上面高度指數(shù)、眶寬指數(shù)等。2個漢族人群與年齡呈負相關(guān)的特征和指數(shù)有頭寬、額寬、兩耳外寬、耳上頭高、全頭高、眼內(nèi)角間寬、眼外角間寬、唇高、上紅唇高度、下紅唇高度、頭長寬指數(shù)、頭長高指數(shù)、口指數(shù)、下頜角面寬指數(shù)、鼻眶間寬指數(shù)等；廣西漢族的面寬、鼻深、頭圍、眼裂寬、鼻寬深指數(shù)，和河南漢族的耳屏間寬、額高、頭寬高指數(shù)、顴額寬指數(shù)、額面高度指數(shù)、口裂鼻寬指數(shù)等。但容貌面高、鼻長、鼻翼高、額頂寬度指數(shù)、耳指數(shù)、面眶寬指數(shù)等特征及指數(shù)在女性群體中與年齡沒有相關(guān)性。

男性樣本中，2個漢族人群與年齡呈正相關(guān)的特征和指數(shù)有鼻下頦高、上唇皮膚部高度、耳長、耳寬、容貌上面高、全上唇高、容貌面指數(shù)、形態(tài)面指數(shù)、頭面高度指數(shù)、顴下頜寬指數(shù)、容貌上面指數(shù)、面上面高度指數(shù)、面鼻寬指數(shù)、眶寬指數(shù)等；河南漢族的頭長、容貌面高、形態(tài)面高、鼻高、鼻長、鼻寬、鼻深、口寬、頦高、頭面寬度指數(shù)等。2個漢族人群與年齡呈顯著負相關(guān)的特征和指數(shù)有頭寬、額寬、面寬、耳上頭高、眼內(nèi)角間寬、眼外角間寬、唇高、上紅唇高度、頭圍、頸圍、下紅唇高度、頭長寬指數(shù)、頭長高指數(shù)、口指數(shù)、鼻眶間寬指數(shù)等。廣西漢族的兩耳外寬、全頭高、鼻深、面頰皮褶、耳指數(shù)、鼻寬深指數(shù)、下頜角面寬指數(shù)，和河南漢族的乳突間寬、耳屏間寬、額面高度指數(shù)、口裂鼻寬指數(shù)等。但兩耳外寬、下頜角間寬、鼻翼高、額高、眼裂寬、頭寬高指數(shù)、額頂寬指數(shù)、顴額寬指數(shù)、鼻指數(shù)、面眶寬指數(shù)等在男性群體中與年齡沒有相關(guān)性。

綜上，絕大多數(shù)頭面部測量特征與年齡存在相關(guān)性，與鄭連斌等[9]研究結(jié)果基本一致，但男女有所不同，表現(xiàn)為男性的面寬、耳上頭高、眼內(nèi)角間寬和頭圍隨年齡增長呈線性下降趨勢，容貌面指數(shù)、形態(tài)面指數(shù)、頭面高度指數(shù)隨年齡增長呈線性上升趨勢，而女性的上述特征與年齡之間則沒有呈現(xiàn)這種相關(guān)性；女性的頭長、鼻寬、口寬、鼻指數(shù)隨年齡呈上升趨勢，而男性沒有。

2.4 基于個體數(shù)據(jù)分析2個漢族之間的群體關(guān)系

對廣西漢族和河南漢族進行了地區(qū)間差異分析（表1），在35項頭面部測量特征中，女性有28項特征在2個地區(qū)的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，男性有29項特征的差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。在23項指數(shù)中，男女均有20項差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。對在2個漢族中具有差異的測量特征和指數(shù)，基于個體數(shù)據(jù)按女性、男性分組分別進行主成分分析（PCA），并對PC1的分布進行了地區(qū)差異檢驗，分析結(jié)果見表4、圖1。

表4 PC1分布的廣西和河南人群間差異檢驗P值Tab 4 P value of difference test for the distribution of PC1 between Guangxi and Henan

結(jié)果顯示（表4），廣西漢族與河南漢族在PC1上存在顯著的南北地區(qū)差異。

在男、女分組分析中，基于個體數(shù)據(jù)的PCA分析結(jié)果基本一致（圖1），以廣西漢族為代表的南方漢族人群和以河南漢族為代表的北方漢族人群，存在明顯的南北地區(qū)差異。

結(jié)果顯示（圖1A），第一主成分載荷較大的特征是面寬（0.823）、兩耳外寬（0.816）、頭圍（0.798）、頭寬（0.694）、頸圍（0.677）。河南女性的PC1值較大，其面寬等特征均大于廣西女性。第二主成分載荷較大的特征是上唇皮膚部高度（0.813）、全上唇高度（0.625）和鼻寬（0.556）。廣西女性的PC2值較大，其上唇皮膚部更高、鼻更寬。

結(jié)果顯示（圖1B），第一主成分載荷較大的指數(shù)是面鼻寬指數(shù)（0.747），鼻眶間寬指數(shù)（-0.688）、形態(tài)面指數(shù)（0.612）。廣西女性的PC1的值較大，其中面鼻寬指數(shù)和形態(tài)面指數(shù)均大于河南女性，鼻眶間寬指數(shù)小于河南，說明廣西女性面更狹窄。第二主成分上2個人群有一定的區(qū)分，其中載荷較大的指數(shù)是鼻指數(shù)（-0.765）。河南女性的PC2值較大，鼻指數(shù)相對于廣西女性更小，說明河南女性鼻更狹。

結(jié)果顯示（圖1C），第一主成分載荷較大的特征是面寬（0.833）、頭圍（0.832）、兩耳外寬（0.814）、頸圍（0.690）、頭寬（0.686）、額寬（0.634）、眼內(nèi)角寬（0.604）。河南男性的PC1值較大，其面部、額部等特征均大于廣西男性。但第二主成分上2個人群幾乎分不開。

結(jié)果顯示（圖1D），第一主成分載荷較大的指數(shù)是形態(tài)面指數(shù)（0.703）、面鼻寬指數(shù)（0.660）、鼻眶間寬指數(shù)（-0.658）、容貌上面指數(shù)（0.653）、面眶寬指數(shù)（0.648）。廣西男性的PC1值較大，其中形態(tài)面指數(shù)、面鼻寬指數(shù)、容貌上面指數(shù)、面眶寬指數(shù)均大于河南，鼻眶間寬指數(shù)小于河南，說明廣西男性的面寬小于河南男性。第二主成分載荷較大的指標(biāo)是頭面高度指數(shù)（-0.760）和鼻指數(shù)（0.710），PC2越大，鼻指數(shù)值越大，頭面高度指數(shù)越小。廣西男性的PC2值較大，鼻指數(shù)高于河南，頭面高度指數(shù)小于河南，說明廣西男性的鼻寬大于河南男性。綜合顯示，廣西漢族的面部較河南漢族更狹窄，而鼻部較河南漢族更寬闊。廣西漢族女性的上唇皮膚部更高，河南漢族男性的額部更寬、眼內(nèi)角間距離更大。

河南漢族的頭面部測量特征值多大于廣西漢族，但有些特征廣西漢族則更大，例如頭高、鼻寬、上唇皮部高度、口裂寬度、眼裂長度。這與鄭連斌等[9]的結(jié)果基本一致，不同點為他們發(fā)現(xiàn)南方漢族頭更長，面更寬，鼻更長。在指數(shù)分型方面，本研究結(jié)果與鄭連斌等[9]研究結(jié)果也基本相似，不同之處是他們認為北方漢族的狹頭型率和超狹面型率均高于南方漢族。

圖1 基于28項（A）、29項（C）測量特征的主成分分析散點圖和基于20項指數(shù)的主成分分析散點圖（B，D）Fig1 Individual-PCA based on 28 （A），29（C）metric features and individual-PCA based on 20 indices（B，D）

基于個體數(shù)據(jù)的主成分分析得出的結(jié)論也與其他學(xué)者的觀點基本一致，即在中國漢族人群中南北人群的差異確實存在。本研究中廣西漢族（長江以南）和河南漢族（長江以北），其頭面部特征上的確有各自的特點，存在明顯差異，一定程度上反映了南北差異。已有研究表明，中國農(nóng)業(yè)最早約一萬年前出現(xiàn)在中國北方[13-14]，伴隨農(nóng)業(yè)社會的發(fā)展及其生產(chǎn)優(yōu)勢，黃河流域的狩獵采集部落基本被農(nóng)業(yè)社會取代，至此以華夏文明為代表的漢民族初步形成[14]。由于長江、淮河等東西方向的河流所形成的地理障礙在一定程度上阻礙了南北人群之間的交流，南北差異逐漸形成[5，15]，同時，歷史上北方漢族多次南遷與南方原住居民基因混合形成了現(xiàn)在的南方漢族[1，15]。遺傳學(xué)研究方面，有學(xué)者認為南北漢族是以長江為界劃分[16-17]，更有學(xué)者準(zhǔn)確地提出以30°N為界[18-19]。體質(zhì)人類學(xué)方面，張振標(biāo)等[6，20]認為中國漢族以長江為界分為南北兩大類型，這種南北差異始于新石器時代，李詠蘭等[21]提出這種差異是由于新石器時代居民與周邊各原住居民不斷交流和基因融合過程中逐漸形成。張海國等[22]基于膚紋分析提出南北民族應(yīng)以長江或北緯30°～33°為界。杜抱樸等[23]則認為“中國南北氣候分界帶”（秦嶺-淮河）這一南北方的自然分界線作為劃分現(xiàn)代南北方人群的分界線更為適宜。分子人類學(xué)證明漢族人群確實存在南北遺傳分化[2，24]。不僅如此，據(jù)全基因組分析顯示，可能還存在一個介于南北漢族的中間漢族群體[5]。

綜合本研究的分析結(jié)果，表明廣西漢族（南方）和河南漢族（北方）在頭面部特征確實存在差異，主要表現(xiàn)在面部，以鼻部特征最為明顯。這種差異可能是受到基因和環(huán)境的共同影響。