个体数据分析揭示汉族头面部测量特征的南北差异*

殷 杏 魏偏偏 孙 畅 文少卿 万雪娇 谭婧泽△

（1 复旦大学生命科学学院现代人类学教育部重点实验室、人类遗传学与人类学系，上海 200438；2 云南中医药大学针灸推拿康复学院，昆明 650500）

汉族是中国的主体人群，占总人口的91.51%。Y染色体和线粒体DNA的研究表明，汉族存在明显的南北差异[1]。通过Y-STR单倍型数据可以观察到汉族人群连续的南北梯度变化[2]。全基因组分析显示，汉族人群不仅存在南北差异[3-4]，还存在一个中间汉族群体[5]。同时，在体质特征上，汉族内部也存在南北地域之间的差异[6-9]。本研究基于个体数据分析广西汉族和河南汉族的头面部测量特征，探讨汉族人群的地区特点和差异，为后续体质形态特征的遗传学机制研究提供基础数据。

1 材料和方法

1.1 人群样本

本研究于2017～2018年在广西南宁市郊和河南郑州市郊，开展了广西籍汉族和河南籍汉族人群体质形态特征的调查，随机取样，共调查了2 039例个体。其中广西籍汉族1 017例，男性431例，女性586例；河南籍汉族1 022例，男性393例，女性629例。男性年龄分布为18～83岁，女性年龄分布为18～79岁。现场采集了29项头面部测量特征数据，计算获得6项头面部特征及23项指数。测量方法参照《人体测量方法》（第2版）[10]和《人体测量手册》[11]。采样工作人员进行过专业培训，并有专人进行质量控制。本研究经过复旦大学生命科学学院伦理委员会批准，所有研究对象均为本选样地居住5年以上健康成人，且均签署了书面知情同意书。

1.2 统计学处理

统计分析采用Excel 2016和R 3.6.1分析软件，具体操作如下：（1） 性别间的差异分析采用Wilcoxon秩和检验方法；（2）年龄间的相关性分析采用Spearman相关分析方法；（3）地区差异分析采用Wilcoxon秩和检验方法，分析2个汉族人群间的地区差异。并采用χ2检验对指数分型性状进行地区差异分析；（4）基于个体数据分析2个汉族之间的群体关系，应用主成分分析（principal component analysis， PCA）方法，分析2个汉族之间的地区差异，并找出两者之间差异最显著的特征。采用Wilcoxon秩和检验方法，分析2个汉族人群在第一主成分（first principal component，PC1）分布的地区差异。

2 结果和讨论

2.1 性别差异分析

在35项头面部测量特征中，所有样本除面颊皮褶、唇高、下红唇高度以及河南汉族的上红唇高度，性别差异无统计学意义之外，绝大多数头面部测量特征均存在明显的性别差异，且男性均值都大于女性（表1）。

在23项指数中，广西汉族男性的额顶宽度指数、颧额宽指数、鼻宽深指数、容貌上面指数、面上面高度指数、面鼻宽指数、口裂鼻宽指数、眶宽指数的均值高于女性，而头长宽指数、鼻指数、容貌耳指数、额面高度指数、鼻眶间宽指数、面眶宽指数的均值低于女性。河南汉族男性的头面宽度指数、鼻指数、鼻宽深指数、面上面高度指数、面鼻宽指数、口裂鼻宽指数的均值高于女性，而额顶宽度指数、容貌面指数，头面高度指数、颧额宽指数、口指数、容貌耳指数、鼻眶间宽指数、面眶宽指数的均值低于女性。这些性别间的差异，说明两个人群在头面部指数的男女分型结果上可能存在差异。

表1 汉族人群头面部测量特征的地区和性别差异分析（±s， mm）Tab 1 Statistical analysis of head-face anthropometric data of Han adults in Guangxi and Henan （±s， mm）

表1 汉族人群头面部测量特征的地区和性别差异分析（±s， mm）Tab 1 Statistical analysis of head-face anthropometric data of Han adults in Guangxi and Henan （±s， mm）

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（续表1）

所有样本的头长高指数、头宽高指数、形态面指数、颧下颌宽指数、下颌角面宽指数，以及广西汉族的容貌面指数、头面宽度指数、头面高度指数、口指数，河南汉族的头长宽指数、容貌上面指数、眶宽指数等性别差异无统计学意义。

综合广西和河南汉族人群的比较结果，男性多项测量特征值高于女性，这与杨雷等[12]的研究基本一致。不同之处在于河南汉族唇高、形态面指数、颧下颌宽度指数不存在性别差异。本研究与郑连斌等[9]的研究结果一致，即大多数头面部测量特征存在明显的性别差异，具体表现为男性眼裂更窄，鼻根更高，鼻背更挺，鼻翼更高、更阔，上唇皮肤部更高；女性则眼裂更向外上倾斜，颧骨更突出，鼻基部更上翘，上眼睑有皱褶率、蒙古褶率更高。

2.2 地区差异分析

广西汉族和河南汉族绝大多数头面部测量特征和指数均存在显著地区差异（表1、2）。

表2 汉族成年人头面部指数分型及地区差异分析Tab 2 Classification of head-face indices of Han adults in Guangxi and Henan

2个汉族女性群体间比较，除乳突间宽、耳上头高、形态面高、鼻下颏高、上红唇高度、耳宽、容貌上面高、头面宽度指数、头面高度指数和口裂鼻宽指数不存在差异外，绝大多数特征都存在明显的地区差异。广西女性的全头高、鼻宽、上唇皮肤部高度、全上唇高、口宽、眼裂长度等的均值高于河南女性，其余测量特征值都是河南明显高于广西。河南女性头长宽指数、口指数、鼻宽深指数、颧面高度指数、下颌角面宽指数、鼻眶间宽指数等的均值高于广西，其余指数均值均是广西明显高于河南女性。两个汉族群体间的男性比较结果和女性基本一致，不同之处为男性的唇高、上下红唇高度、额顶宽度指数和容貌耳指数无地区差异，但乳突间宽、耳宽、头面宽度指数和头面高度指数存在显著地区差异，河南男性头面部测量特征的均值均高于广西。

相比较之下，河南汉族头面部测量值多数大于广西汉族，河南汉族的头更长更宽，面较高，鼻长更长，鼻背较高，鼻更深，鼻翼高度较高，耳较大，头围和颈围更大，面颊皮褶厚度更厚，额高及颏高更高，额最小宽、两耳外宽、耳屏间宽、面宽、下颌角间宽、眼内角间距等特征也均大于广西汉族。而广西汉族则头较高，鼻更宽，上唇皮部高度较高，口裂宽度更大，眼裂更长。

按照头面部分型标准，在女性中，河南汉族的特长头型、长头型、中头型率小于广西，而圆头型、超圆头型、特圆头型率则大于广西；2个汉族均以高头型为主；河南汉族中头型和阔头型率均高于广西，而广西汉族狭头型率最高；河南汉族的阔面型和超阔面型率均大于广西，而中面型、狭面型和超狭面型率均小于广西，且广西女性以中面型率最高；广西汉族中鼻型率最高，河南汉族的狭鼻型率明显高于广西，而阔鼻率明显低于广西；2个汉族的上红唇高度均以薄型为主，上唇皮肤部高度和口宽均以中等为主。男性的结果和女性基本一致，主要区别是广西男性以阔面型率最高，以较阔口宽为主。

2.3 与年龄的相关性分析

两地汉族的绝大多数头面部测量特征均与年龄存在相关性（正相关或负相关）（表3）。而且相比男性，女性随年龄变化的特征更多一些。

表3 汉族成年人头面部测量特征与年龄的相关性分析Tab 3 Correlation analysis of the head and face of Han adults with age in Guangxi and Henan

（续表3）

女性样本中，2个汉族人群与年龄呈正相关的特征和指数有头长、鼻宽、上唇皮肤部高度、口宽、耳长、耳宽、容貌上面高、全上唇高、形态面指数、鼻指数、颧下颌宽指数、容貌上面指数、面鼻宽指数等；广西汉族的乳突间宽、容貌面指数，和河南汉族的下颌角间宽、形态面高、鼻高、鼻下颏高、颈围、面颊皮褶、颏高、头面宽度指数、头面高度指数、面上面高度指数、眶宽指数等。2个汉族人群与年龄呈负相关的特征和指数有头宽、额宽、两耳外宽、耳上头高、全头高、眼内角间宽、眼外角间宽、唇高、上红唇高度、下红唇高度、头长宽指数、头长高指数、口指数、下颌角面宽指数、鼻眶间宽指数等；广西汉族的面宽、鼻深、头围、眼裂宽、鼻宽深指数，和河南汉族的耳屏间宽、额高、头宽高指数、颧额宽指数、额面高度指数、口裂鼻宽指数等。但容貌面高、鼻长、鼻翼高、额顶宽度指数、耳指数、面眶宽指数等特征及指数在女性群体中与年龄没有相关性。

男性样本中，2个汉族人群与年龄呈正相关的特征和指数有鼻下颏高、上唇皮肤部高度、耳长、耳宽、容貌上面高、全上唇高、容貌面指数、形态面指数、头面高度指数、颧下颌宽指数、容貌上面指数、面上面高度指数、面鼻宽指数、眶宽指数等；河南汉族的头长、容貌面高、形态面高、鼻高、鼻长、鼻宽、鼻深、口宽、颏高、头面宽度指数等。2个汉族人群与年龄呈显著负相关的特征和指数有头宽、额宽、面宽、耳上头高、眼内角间宽、眼外角间宽、唇高、上红唇高度、头围、颈围、下红唇高度、头长宽指数、头长高指数、口指数、鼻眶间宽指数等。广西汉族的两耳外宽、全头高、鼻深、面颊皮褶、耳指数、鼻宽深指数、下颌角面宽指数，和河南汉族的乳突间宽、耳屏间宽、额面高度指数、口裂鼻宽指数等。但两耳外宽、下颌角间宽、鼻翼高、额高、眼裂宽、头宽高指数、额顶宽指数、颧额宽指数、鼻指数、面眶宽指数等在男性群体中与年龄没有相关性。

综上，绝大多数头面部测量特征与年龄存在相关性，与郑连斌等[9]研究结果基本一致，但男女有所不同，表现为男性的面宽、耳上头高、眼内角间宽和头围随年龄增长呈线性下降趋势，容貌面指数、形态面指数、头面高度指数随年龄增长呈线性上升趋势，而女性的上述特征与年龄之间则没有呈现这种相关性；女性的头长、鼻宽、口宽、鼻指数随年龄呈上升趋势，而男性没有。

2.4 基于个体数据分析2个汉族之间的群体关系

对广西汉族和河南汉族进行了地区间差异分析（表1），在35项头面部测量特征中，女性有28项特征在2个地区的差异具有统计学意义，男性有29项特征的差异具有统计学意义。在23项指数中，男女均有20项差异具有统计学意义。对在2个汉族中具有差异的测量特征和指数，基于个体数据按女性、男性分组分别进行主成分分析（PCA），并对PC1的分布进行了地区差异检验，分析结果见表4、图1。

表4 PC1分布的广西和河南人群间差异检验P值Tab 4 P value of difference test for the distribution of PC1 between Guangxi and Henan

结果显示（表4），广西汉族与河南汉族在PC1上存在显著的南北地区差异。

在男、女分组分析中，基于个体数据的PCA分析结果基本一致（图1），以广西汉族为代表的南方汉族人群和以河南汉族为代表的北方汉族人群，存在明显的南北地区差异。

结果显示（图1A），第一主成分载荷较大的特征是面宽（0.823）、两耳外宽（0.816）、头围（0.798）、头宽（0.694）、颈围（0.677）。河南女性的PC1值较大，其面宽等特征均大于广西女性。第二主成分载荷较大的特征是上唇皮肤部高度（0.813）、全上唇高度（0.625）和鼻宽（0.556）。广西女性的PC2值较大，其上唇皮肤部更高、鼻更宽。

结果显示（图1B），第一主成分载荷较大的指数是面鼻宽指数（0.747），鼻眶间宽指数（-0.688）、形态面指数（0.612）。广西女性的PC1的值较大，其中面鼻宽指数和形态面指数均大于河南女性，鼻眶间宽指数小于河南，说明广西女性面更狭窄。第二主成分上2个人群有一定的区分，其中载荷较大的指数是鼻指数（-0.765）。河南女性的PC2值较大，鼻指数相对于广西女性更小，说明河南女性鼻更狭。

结果显示（图1C），第一主成分载荷较大的特征是面宽（0.833）、头围（0.832）、两耳外宽（0.814）、颈围（0.690）、头宽（0.686）、额宽（0.634）、眼内角宽（0.604）。河南男性的PC1值较大，其面部、额部等特征均大于广西男性。但第二主成分上2个人群几乎分不开。

结果显示（图1D），第一主成分载荷较大的指数是形态面指数（0.703）、面鼻宽指数（0.660）、鼻眶间宽指数（-0.658）、容貌上面指数（0.653）、面眶宽指数（0.648）。广西男性的PC1值较大，其中形态面指数、面鼻宽指数、容貌上面指数、面眶宽指数均大于河南，鼻眶间宽指数小于河南，说明广西男性的面宽小于河南男性。第二主成分载荷较大的指标是头面高度指数（-0.760）和鼻指数（0.710），PC2越大，鼻指数值越大，头面高度指数越小。广西男性的PC2值较大，鼻指数高于河南，头面高度指数小于河南，说明广西男性的鼻宽大于河南男性。综合显示，广西汉族的面部较河南汉族更狭窄，而鼻部较河南汉族更宽阔。广西汉族女性的上唇皮肤部更高，河南汉族男性的额部更宽、眼内角间距离更大。

河南汉族的头面部测量特征值多大于广西汉族，但有些特征广西汉族则更大，例如头高、鼻宽、上唇皮部高度、口裂宽度、眼裂长度。这与郑连斌等[9]的结果基本一致，不同点为他们发现南方汉族头更长，面更宽，鼻更长。在指数分型方面，本研究结果与郑连斌等[9]研究结果也基本相似，不同之处是他们认为北方汉族的狭头型率和超狭面型率均高于南方汉族。

图1 基于28项（A）、29项（C）测量特征的主成分分析散点图和基于20项指数的主成分分析散点图（B，D）Fig1 Individual-PCA based on 28 （A），29（C）metric features and individual-PCA based on 20 indices（B，D）

基于个体数据的主成分分析得出的结论也与其他学者的观点基本一致，即在中国汉族人群中南北人群的差异确实存在。本研究中广西汉族（长江以南）和河南汉族（长江以北），其头面部特征上的确有各自的特点，存在明显差异，一定程度上反映了南北差异。已有研究表明，中国农业最早约一万年前出现在中国北方[13-14]，伴随农业社会的发展及其生产优势，黄河流域的狩猎采集部落基本被农业社会取代，至此以华夏文明为代表的汉民族初步形成[14]。由于长江、淮河等东西方向的河流所形成的地理障碍在一定程度上阻碍了南北人群之间的交流，南北差异逐渐形成[5，15]，同时，历史上北方汉族多次南迁与南方原住居民基因混合形成了现在的南方汉族[1，15]。遗传学研究方面，有学者认为南北汉族是以长江为界划分[16-17]，更有学者准确地提出以30°N为界[18-19]。体质人类学方面，张振标等[6，20]认为中国汉族以长江为界分为南北两大类型，这种南北差异始于新石器时代，李咏兰等[21]提出这种差异是由于新石器时代居民与周边各原住居民不断交流和基因融合过程中逐渐形成。张海国等[22]基于肤纹分析提出南北民族应以长江或北纬30°～33°为界。杜抱朴等[23]则认为“中国南北气候分界带”（秦岭-淮河）这一南北方的自然分界线作为划分现代南北方人群的分界线更为适宜。分子人类学证明汉族人群确实存在南北遗传分化[2，24]。不仅如此，据全基因组分析显示，可能还存在一个介于南北汉族的中间汉族群体[5]。

综合本研究的分析结果，表明广西汉族（南方）和河南汉族（北方）在头面部特征确实存在差异，主要表现在面部，以鼻部特征最为明显。这种差异可能是受到基因和环境的共同影响。