贝叶斯模型揭示非洲全新世早期陶器技术的多源起源与扩散路径

本研究针对非洲早期陶器技术起源的单中心与多中心争议，通过贝叶斯统计分析整合855个放射性碳测年数据，首次构建了陶器技术扩散的时空模型。结果表明非洲陶器技术更可能起源于中撒哈拉、尼罗河谷和西非三个独立中心，揭示了环境变化与区域互动对史前技术传播的塑造机制，为理解人类文化演化提供了新视角。

　　

在人类技术发展史上，陶器的出现标志着史前社会技术与文化演进的关键阶段。近年来研究显示，最早的陶器（定义为多功能容器）独立出现在全球多个地区，最初与狩猎采集群体相关，甚至早于生产经济的出现。在东亚，最早的陶器出现于20,000至12,000校准年前（cal BP），中国仙人洞遗址提供了确切证据。类似的早期陶器也在中国、俄罗斯和日本等地被发现，时间介于17,000至15,000 cal BP之间。

非洲陶器的出现则位于约12,000 cal BP末期。虽然当前研究尚无法确定陶器是在非洲单一地区还是多地区发明，但可以肯定的是，陶器技术迅速传播了约2000至3000公里的区域，覆盖了中南部撒哈拉、北部萨赫勒地区，以及从第一瀑布直至白尼罗河与蓝尼罗河交汇处的尼罗河流域。

关于非洲陶器起源的争论主要围绕三个可能区域：中撒哈拉山脉（如Adrar Bous 10和Tagalagal遗址）、东撒哈拉与尼罗河谷（如Bir Kiseiba E-79-8、Sarurab和Wadi el Akhdar遗址）以及南撒哈拉/北萨赫勒交界区（如马里Ounjougou遗址）。这三个区域对应着不同的技术传播模型：南部撒哈拉或更南地区（如Turkana地区）的采用、避难区残存人口的独立发展，或与南撒哈拉 putative 区域相关的起源与扩散。这些假设并非互斥，但需要系统检验。

为解答这一争议，Rocco Rotunno与Enrico R. Crema团队收集了来自259个遗址的855个放射性碳测年数据，覆盖撒哈拉与萨赫勒生态区，时间跨度为12,000至7000 BP。研究采用贝叶斯建模方法，通过分位数回归模型和二项模型，比较了七个不同的起源点组合假设（包括单一起源、双重起源和三重起源模型）。关键创新包括：同时使用与陶器相关的样本日期和距离作为预测变量；直接建模技术存在/缺失数据；正式考虑多起源点的可能性；明确处理每个放射性碳测年的不确定性和地层关系。

主要技术方法包括：1）放射性碳数据库构建与样本预处理（优先选择测量误差最小的代表日期）；2）贝叶斯分位数回归模型，使用非对称拉普拉斯分布建模日历日期与起源点距离的关系；3）单一起源与多起源贝叶斯二项模型，通过WAIC（Widely Applicable Information Criterion）进行模型比较；4）空间自相关分析，使用Getis-Ord G统计量评估模型残差的空间聚类。

模型比较结果

所有单一起源模型（m1-m3）均被拒绝。多起源模型中，三重起源模型（m7）获得最强支持，其次是Bir Kiseiba与Ounjougou Ravin de la Mouche的双重模型（m5；△WAIC=7.55），而包含Adrar Bous的双重模型支持度最低（△WAIC=10.75）。这表明陶器技术更可能独立起源于中撒哈拉、尼罗河谷和西非三个核心区域。

三重起源模型的参数特征

Ounjougou Ravin de la Mouche在初始扩散过程中扮演更突出角色。后验概率图显示，西非地区在分析初期更快达到较高的陶器存在概率。约8000 cal BP后，Adrar Bous的扩散加速，而东部的Bir Kiseiba起源点始终显示较低的陶器存在概率，可能受各向异性扩散过程影响。

空间残差分析

埃及地区出现显著的正负残差聚类：北部埃及在8000 BP预测有陶器但实际缺失，而苏丹地区则相反。这种各向异性模式可能源于向北扩散速率较慢而向南较快，暗示环境限制或文化抵抗可能延缓了传播过程。

讨论与意义

多区域起源模型与考古学、环境学、古生物学和古语言学证据一致，表明全新世早期北非人口动态的复杂性，以及中撒哈拉、萨赫勒和尼罗河谷重叠创新区域的存在。Ounjougou遗址（早至11,200 cal BP）证明南撒哈拉-萨赫勒边界区可能是陶器生产的可能起源之一。陶器技术的出现与非洲湿润期（AHP）相关，当地种群应对ITCZ（Inter-Tropical Convergence Zone）北扩带来的生态机遇，开发了包括陶器在内的创新生存工具。

中撒哈拉（如Adrar Bous 10和Tagalagal）和尼罗河谷/东撒哈拉遗址也表明多个相互关联的创新中心。装饰技术的广泛变化但一致的技术特征暗示可能存在更古老的未发现陶器生产中心。陶器传播可能通过已建立的狩猎采集群体网络知识转移进行，而非大规模人口迁移。装饰分析（如压印和摇杆 stamping 技术）显示区域和年代变化，但共享总体特征，表明在复杂相互关系网络框架内的本地生产。

陶器的功能可能涉及食物加工（特别是煮沸和蒸煮），提高植物和鱼类饮食的消化率和适口性，用于炖菜或汤类制备，标志着烹饪习惯的重大转变。除了烹饪，陶器可能还在食物加工和保存中扮演角色，相比有机容器更耐害虫和啮齿动物。

综上所述，这项发表于《Nature Communications》的研究通过贝叶斯统计模型揭示了非洲陶器技术多区域起源的复杂性，强调了环境变化、区域互动和本地化技术选择在史前技术传播中的关键作用。这些发现不仅深化了对早期陶器创新 debates 的理解，也为研究人类文化演化与技术传播提供了新的方法论框架和历史视角。