青藏高原上16萬年前下頜骨或將重寫東亞古人類演化史

最新 05-02

　　文章來源：科普中央廚房 | 北京科技報

文/記者李鵬編輯/吉菁菁

新媒體編輯/聶淑芳

　　神秘古老的青藏高原註定這個5月再次震驚世界：通過對一塊殘缺不全的人類下頜骨化石的最新研究，東亞古人類史有望被改寫。

▲僅存的右半邊下頜骨化石。（張東菊供圖）

　　此前尼阿底遺址的考古研究證實，人類最早在青藏高原活動的歷史是4萬年前。而最新研究一下子將青藏高原的早期人類活動痕迹又大幅提到了16萬年前。

　　5月2日，《自然》雜誌在線發表了由中科院青藏高原研究所所長陳發虎院士、蘭州大學張東菊副教授等人與德國著名的馬普進化人類學研究所專家組成中外研究團隊的最新研究論文，論文公布了關於丹尼索瓦人的最新重大研究成果。這塊發現於海拔3280米的青藏高原白石崖溶洞中殘缺的下頜骨化石，被確認是青藏高原上發現的已知最早的人類化石，代表了一直籠罩著神秘色彩的丹尼索瓦人在這個區域的首次出現。

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　　高海拔環境適應基因的起源

　　▲根據西伯利亞丹尼索瓦洞穴的研究成果，專家復原的丹尼索瓦人頭像。（圖片來源於網路）

　　丹尼索瓦人已經滅絕，他們與尼安德特人屬於姐妹種群，因為西伯利亞南部阿爾泰山脈中丹尼索瓦洞里的部分化石碎片以及亞洲現代人體內保留下來的部分遺傳信息才為人所知。

　　這個洞穴關於丹尼索瓦人的重要的發現始於2008年，當年考古學家在洞內發現一塊有4.1萬年曆史的少女指骨，將她命名為「X女人」。分析發現，X女人的DNA與尼安德特人及現代智人有分別，因此將她的物種命名為丹尼索瓦人。

　　隨著人類學研究的不斷推進，科學家們發現藏族等高原人群的高海拔環境適應基因可能來自丹尼索瓦人。近些年來，國內外多個遺傳學研究都得到了這樣的結論。

　　一些古人類學家和考古學家也贊成這樣的結論，但需要考古學證據予以證明。在青藏高原發現丹尼索瓦人的化石是最為直接可靠的證據。

　　陳發虎、張東菊與馬普人類進化學研究所的讓-雅克·胡布靈（Jean-Jacques Hublin）教授、丹麥哥本哈根大學和馬普進化人類學研究所的弗里多·維爾克（Frido Welker）博士等人實現了這個突破，他們描述的這塊下骸骨，來自於青藏高原東北邊緣的一處洞穴內，屬於丹尼索瓦人。該化石外包裹的碳酸鹽結核的鈾系測年結果為化石的形成年齡提供了一個可靠的最小年齡，即距今16萬年前。

　　這也是首次以考古化石證據的方式證明丹尼索瓦人曾出現在西伯利亞丹尼索瓦洞以外的地方。

　　白石崖溶洞丹尼索瓦人生活年代的確定也得到了西伯利亞丹尼索瓦洞穴近些年新研究的印證。一些科學家們研究認為，保守估計丹尼索瓦人在28.7萬~5.5萬年前就佔據了西伯利亞的這個洞穴。另外，陳發虎等研究的這塊下頜骨的部分特徵（如牙齒）也與丹尼索瓦洞穴的發現描述的丹尼索瓦人化石類似。

　　研究表明，現今的夏爾巴人、藏族人和鄰近種群都攜帶了有助於他們在高海拔環境生存的可能源自丹尼索瓦人的遺傳變異。這意味著藏族等高海拔地區居民生存和繁衍的秘密找到了源頭。

▲青藏高原上的藏族居民已經完全適應了高海拔生活環境。（攝影/李鵬）

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　　殘缺下頜骨背後曲折的故事

　　這並不是一塊考古發掘出土的下頜骨。張東菊說，根據她了解到的信息，這塊化石早在1980年就被甘肅省甘南藏族自治州夏河縣當地的一個僧人在當地的一個山洞中修行時獲得，後捐獻給在當地很具有宗教威望、知識也比較淵博的六世貢唐活佛。根據僧人對發現地點的描述，六世貢唐活佛猜測其可能是一件與古人類有關的化石，於是後來將其交予原中科院寒區旱區環境與工程研究所的董光榮研究員。董光榮與此時在蘭州大學工作的陳發虎相熟，多次討論要一起開展化石的研究工作，但由於大家各自工作都比較忙，始終未找到集中的時間開始研究化石。

　　直到2010年，該文的研究團隊才開始著手系統研究化石本身及其出土地。在隨後幾年中，經過一系列分析，研究者確定這塊古人類下頜骨右側的一半、帶有完整的第一臼齒、第二臼齒的下頜骨屬於一個古老型人群。

　　「這塊下頜骨看起來比較原始，要比我們現在人類的厚，特別明顯的是上面的臼齒比較大。」張東菊表示。但是當時這塊下頜骨單純從形態上還無法確定是屬於哪一個古人類群體，

　　化石的發現地的研究同樣重要，從2010年開始張東菊等在夏河縣境內及周邊地區開展廣泛的考古調查，綜合多方面的調查和了解，結合當年發現化石那個僧人的一些描述，到2016年時張東菊等研究人員確定當年僧人發現化石的地方應該就是當地海拔3280米的白石崖溶洞。

　　這個溶洞位於夏河縣甘加鄉江拉河谷，這裡風景秀麗，溶洞是夏河縣旅遊觀光風景之一，也是當地一些僧人的修行之所。

▲白石崖溶洞所在的江拉河谷秋景。（張東菊供圖）

　　▲這個溶洞的洞口面向東南，在江拉河河床上方約40米，洞口很大，裡面曲徑通幽，未知其深。該溶洞在當地是一個有名的佛洞景點。（張東菊供圖）

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　　牙本質層成了重大科學發現的關鍵

　　2016年，蘭州大學資源環境學院與馬普人類進化學研究所的正式合作推動了這塊下頜骨的深入研究。此時，剛剛在資源學院攻讀博士學位的博士生夏歡的主要研究方向是古蛋白質研究，在陳發虎院士、張東菊老師的支持下，她與弗里多·維爾克博士一起進行下頜骨的古蛋白分析。

　　古DNA是確定古人類群體更好的手段，但由於化石的年代過於久遠，加上保存的原因導致古DNA遭到毀壞，古蛋白質分析就成了分析下頜骨所屬人種最為重要的手段。

　　蛋白質作為生物體內最為重要的一類生物大分子，會在一些古生物殘骸或者化石中殘留下來，現在通過質譜法，就是將蛋白質降解、分離後進行檢測的方法，可以完整和容易地分析出氨基酸序列，而後研究人員就能夠進一步推測出蛋白質的結構，再與具體的物種聯繫起來。

　　最近一些年來，這種方法在考古學研究中開始得到越來越廣泛的應用，其留存信息的可靠性也在科學界得到越來越多的認同，因此被很多古人類研究人員用來分析古人類的人種、以及與之相關的一些物種。

　　這個下頜骨牙齒中得到很好保護的牙本質層是提取蛋白質的目標，十分幸運他們成功了。而後，根據提取古蛋白質的研究結果，結合化石形態方面的研究，弗里多·維爾克、夏歡等研究人員在和丹尼索瓦人已有的研究成果進行比對後，2017年確定這塊下頜骨屬於丹尼索瓦人。

　　最近一些年，在整個人類學界，丹尼索瓦洞穴的丹尼索瓦人研究進展迅速，其在分子人類學方面也獲得了更多的重要信息，其特有的變異蛋白質就是其中的典型，這也為夏歡、弗里多·維爾克進行信息的比對提供了方便。

　　在結果最終得到確定時，他們自己也震驚了，差一點兒錯過了一個震驚的發現。此前通過對古代遺留的牙齒和指骨化石提取的古DNA進行分析，科學家已經證明了丹尼索瓦人的存在，該研究甚至被《科學》雜誌評為2012年度十大科學突破之一。而後因為在東南亞、大洋洲現代人身上也發現丹尼索瓦人的基因證據以後，學界就有猜測認為遠古時代可能青藏高原是丹尼索瓦人通往大洋洲的遷徙通道。

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　　為古東亞人的遷徙演化之路提供了新的視角

　　幾十萬年以前至萬年以前東亞人究竟如何遷徙和演化？通過不斷的考古發現和分子人類學研究，現在已經取得了很多突破，但很多問題依舊迷霧重重。尤其尼安德特人、丹尼索瓦人生存痕迹的發現，讓這片古老土地的人類遷徙和演化史變得更為複雜。