二重構造モデル
しかし移行説は日本人が単一民族であることを前提としているため、日本各地の形質的な差異(地域性)や渡来人の影響を過小評価あるいは意図的に無視していた。例えば縄文人と弥生人の形質的な変化については、食料生産の変化による栄養・労働環境に起因すると考えられていた。また鈴木尚(1983年)は地域性について、ある集団が狭い地域内で長期にわたって孤立した状態で通婚することで独特の形質を獲得した(生物学でいう隔離)と説明していた。
これに対し埴原は、1979年から1981年にかけて男性711個体・女性537個体の頭骨の調査を行い、地域性が規則的な勾配をもって存在していることを明らかにした。埴原はこの調査結果から地域性は隔離による偶発的・自然発生的なものでは説明できないとし、何らかの歴史的な経過を反映していると推測した。
その上で埴原は現代日本人の形質的な地域差が、本州南西部に顕著な特徴が北アジア集団に近似し、本州北東部には東南アジア集団の特徴が多く現れる、いわゆる南北逆転現象を起こしていることに着目した。すでに混血説を唱える金関丈夫(1960年)によって北部九州と山口地方において渡来人による形質的な変化は認められていたが、これらは局地的な特徴とされていたうえ、渡来人の故郷が中国中南部と推測されていたため南北逆転現象を説明できなかった。