幾十萬年前，不只有我們“毛茸茸”的祖先在奔跑、狩獵、生火、生活，還有許多其他的“人類親戚”也在地球上詩意地棲居著。其中，丹尼索瓦人，一個(gè)神秘的族群，既不像尼安德特人那樣留下了許多化石，也沒有像現(xiàn)代人一樣遍布全球，但卻真實(shí)存在過。
雖然丹尼索瓦人已經(jīng)消失在歷史長河中，他們的基因卻并沒有完全滅絕。比如當(dāng)今生活在青藏高原的藏族人群體內(nèi)，擁有著一種讓他們適應(yīng)高海拔缺氧環(huán)境的關(guān)鍵基因EPAS1，這可能是從丹尼索瓦人那里“借來”的遺傳禮物。
丹尼索瓦人是誰？長啥樣？他們是怎么‘混入’如今的現(xiàn)代人基因里的？這是科學(xué)家在過去15年里最想搞明白的人類演化之謎之一。
對此，一支中國科學(xué)家聯(lián)合團(tuán)隊(duì)帶來了突破性進(jìn)展。中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員付巧妹團(tuán)隊(duì)攜手河北地質(zhì)大學(xué)教授季強(qiáng)團(tuán)隊(duì)，從一塊哈爾濱古人類頭骨化石的牙結(jié)石中“讀取”出了珍貴的遺傳信息，同時(shí)還獲得了迄今為止最清晰的古人類蛋白組數(shù)據(jù)，確認(rèn)該人種屬于已知早期丹尼索瓦人支系。6月18日，相關(guān)研究論文分別發(fā)表于《細(xì)胞》及《科學(xué)》。
論文評審專家認(rèn)為，這些工作就像“給了丹尼索瓦人一張‘臉’”，并且打開了此后將其他化石延展關(guān)聯(lián)到丹尼索瓦人的可能。
近乎完整的頭骨和牙齒上的牙結(jié)石。研究團(tuán)隊(duì)供圖
“龍人”或?qū)俚つ崴魍呷?/strong>
2008年，考古學(xué)家在位于俄羅斯西伯利亞中南部的丹尼索瓦洞中，發(fā)掘出一小塊距今約7.62萬至5.16萬年前的指骨。經(jīng)過檢測，該指骨的主人竟然是一種前所未見的古人類，被稱為“丹尼索瓦人”。他們最早在丹尼索瓦洞中生活的時(shí)間甚至可以追溯到21.7萬年前。
此后，不斷有來源于西伯利亞丹尼索瓦洞穴、青藏高原白石崖溶洞以及臺灣澎湖海域等遺址點(diǎn)出土的牙齒、骨骼碎片及不完整下頜骨被歸屬于丹尼索瓦人群，表明他們可能曾廣泛分布在亞洲地區(qū)。
但現(xiàn)有的丹尼索瓦遺骸都較為殘破，化石標(biāo)本并不能同時(shí)具備完整的形態(tài)特征和確鑿的分子證據(jù)，因此嚴(yán)重阻礙了人們對該人群形態(tài)、分布及其在東亞古人類演化中作用的認(rèn)知。
到了2021年，一枚哈爾濱中更新世人類頭骨化石正式發(fā)表，有望成為解決這一瓶頸問題的關(guān)鍵證據(jù)。
“這枚在黑龍江省哈爾濱市發(fā)現(xiàn)的古人類頭骨化石保存近乎完整，經(jīng)測定距今超過14.6萬年。我們將其命名為一個(gè)新的人種——‘龍人’。”季強(qiáng)告訴《中國科學(xué)報(bào)》，此前的形態(tài)學(xué)研究顯示，該頭骨與丹尼索瓦的下頜骨存在著顯著相似性，暗示“龍人”或許也同屬于丹尼索瓦人。
沿著這條線索，這支聯(lián)合團(tuán)隊(duì)繼續(xù)“深挖”，通過自主建立的前沿古蛋白實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新的古DNA實(shí)驗(yàn)方案，對該頭骨化石及其牙結(jié)石展開了雙重攻關(guān)，在研究中首次成功將神秘的丹尼索瓦人群與一個(gè)近乎完整的古人類頭骨直接關(guān)聯(lián)，為破解這一古老族群的身份和形態(tài)之謎提供了關(guān)鍵實(shí)證。
“翻越”兩大挑戰(zhàn)
科學(xué)家從化石標(biāo)本上獲得的古人類蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，不僅能夠提供關(guān)于古代人類生物學(xué)和演化的寶貴信息，還能夠填補(bǔ)傳統(tǒng)基于DNA的研究中的空白。通過“獨(dú)家武器”，即一種團(tuán)隊(duì)自主建立的古蛋白質(zhì)組實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，研究人員從這枚化石中獲取到大量質(zhì)譜數(shù)據(jù)，鑒定出308458個(gè)譜圖與20455個(gè)肽段，并確認(rèn)了95種內(nèi)源性蛋白質(zhì)。
“這代表了目前已知最高質(zhì)量的古人類蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，其肽段數(shù)比此前基于同時(shí)期化石產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多了11倍。”付巧妹說。
要想“解讀”如此巨大的數(shù)據(jù)量，僅靠傳統(tǒng)人工分析已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在研究中，團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了古蛋白全自動化鑒定人群分類的方法體系，由此發(fā)現(xiàn)了122個(gè)在人科物種中特有的氨基酸突變位點(diǎn)。由此，這位哈爾濱古人類頭骨主人的“身份”正在逐漸浮出水面。
“該個(gè)體表現(xiàn)在102個(gè)位點(diǎn)上為100%匹配的祖先型，還在15個(gè)位點(diǎn)為人屬衍生型，還存在4個(gè)只有丹尼索瓦人才有的特殊突變位點(diǎn)。”付巧妹解釋道，有102個(gè)基因位點(diǎn)在黑猩猩、大猩猩、猩猩等現(xiàn)代猿類身上已經(jīng)發(fā)生改變，稱為“衍生型”，這些位點(diǎn)在更原始的人類祖先中則是“祖先型”，而另外15個(gè)位點(diǎn)只有在“人屬”中才會表現(xiàn)為“衍生型”。“這說明在分子層面，哈爾濱古人類不僅不屬于猿類，還被正式歸入人屬，并且很可能與丹尼索瓦人有著密切關(guān)系。”
經(jīng)過進(jìn)一步系統(tǒng)發(fā)育分析表明，該個(gè)體與發(fā)現(xiàn)于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3號個(gè)體構(gòu)成了單系類群，證實(shí)了其正是神秘又罕見的丹尼索瓦人一員。
漂亮地翻過對古蛋白質(zhì)組自動化分析的“高山”，研究人員還面對著古DNA研究的挑戰(zhàn)。
在全世界范圍內(nèi)，至今只有4個(gè)超過10萬年的古人類遺址成功提取到了古DNA。而在這具距今至少14.6萬年化石標(biāo)本的牙齒和頭骨里，已經(jīng)沒有了一絲古DNA殘留。但研究人員卻另辟蹊徑，把目光投向了牙結(jié)石——它結(jié)構(gòu)致密、像個(gè)小“保險(xiǎn)箱”，能為DNA提供一個(gè)相對封閉、穩(wěn)定的保存環(huán)境。
“膽大”加上“心細(xì)”，他們“從針尖上找金子”。針對兩份僅為只有0.5毫克和0.3毫克的牙結(jié)石樣本，經(jīng)過不懈的古DNA的提取和篩選，僅0.3毫克樣品的部分用于后續(xù)分析。同時(shí)，他們開發(fā)了專門算法以提高分析準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)該個(gè)體的母系遺傳信息，完全落在丹尼索瓦人的變異范圍內(nèi)，有27個(gè)變異位點(diǎn)是所有已知丹尼索瓦人特有的。
付巧妹表示，從牙結(jié)石可能提取出宿主古DNA，這一創(chuàng)造性的方法為突破中更新世人類古DNA研究的技術(shù)瓶頸開辟了新路徑。
更新世古人類個(gè)體的地理分布及其蛋白質(zhì)組特征（僅包含已報(bào)道的古蛋白質(zhì)組相關(guān)研究）。 均由研究團(tuán)隊(duì)供圖
遷徙之途漫長待解
“西伯利亞丹尼索瓦人生活在距今12.7萬到21.7萬年前，而哈爾濱古人類至少有14.6萬年歷史，這意味著早在中更新世晚期，這一族群就已經(jīng)廣泛分布在從西伯利亞到中國東北的廣大區(qū)域中。”季強(qiáng)說。
這一早期分支是否擴(kuò)散至更南區(qū)域，其與中國其他古人類群體存在怎樣的互動？前人的研究表明存在不同支系的丹尼索瓦人群對現(xiàn)代東亞和大洋洲人群的多次滲入，這些不同分支的丹尼索瓦人群源頭又在哪里……兩項(xiàng)研究交相輝映，為理解丹尼索瓦人在亞洲的遷徙擴(kuò)散提供了清晰線索，但同時(shí)也引發(fā)了新的科學(xué)問題。
付巧妹表示，東亞地區(qū)其他古人類化石或許是解答這些問題的關(guān)鍵，這兩項(xiàng)成果為后續(xù)的中晚更新世古人類遺傳學(xué)研究提供了很好的范本。
她進(jìn)一步指出，未來如果能建立起更多頭骨形態(tài)與分子證據(jù)之間的清晰聯(lián)系，將有望揭示丹尼索瓦人群的形態(tài)共性、內(nèi)部多樣性，以及他們在不同時(shí)空中的分布格局與演化脈絡(luò)，厘清他們與現(xiàn)代人群之間深遠(yuǎn)的遺傳關(guān)聯(lián)。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adu9677
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.040
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