中国研究破解学界15年难题！这个古人类“露脸”了

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹(fùqiǎomèi)科研团队与河北地质大学季强科研团队合作，从(cóng)一块距今至少14.6万年的哈尔滨(hāěrbīn)古人类（又名“龙人”）头骨化石中“读取(dúqǔ)”出珍贵(zhēnguì)遗传信息，确认该人种属于已知早期丹尼索瓦人支系。近期，国际顶级期刊《细胞(xìbāo)》和《科学》同时发布了这项(zhèxiàng)研究成果，另一国际顶级期刊《自然》在头条位置对此进行了报道。科学界三大国际顶级期刊共同关注，堪称业内罕见。 中国(zhōngguó)的龙人研究为什么被国际(guójì)科学界如此看重？业界评价这项研究“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”，丹尼索瓦人又(yòu)是谁？与龙人有何关系？我们请中国科学院西南生物多样性中心生物学博士刘耀文(liúyàowén)来说一说。 龙人与(yǔ)丹尼索瓦人生存时间重叠 2008年，在亚洲西伯利亚南部一个名为丹尼索瓦的洞穴，研究人员发现(fāxiàn)了(le)一块4万年前的古人类指骨碎片。按理说，发现古人类化石并不是(búshì)什么稀罕事，但这一发现在当时引发了极大轰动(hōngdòng)，原因很简单：这块古人类化石保存着较为完好的DNA。 要知道，DNA这种核酸分子在自然界中是很容易被降解的(de)，一旦(yídàn)碎片化就难以了解真实信息。所以，面对这个(zhègè)珍贵的样本，科学家迅速对其中的DNA进行了全面解析，结果(jiéguǒ)发现，它竟然是前所未知的古人类，遂被命名为丹尼索瓦人。 后来，科学家不断发现(fāxiàn)丹尼索瓦人(suǒwǎrén)存在(zài)的痕迹，这是一个曾经广泛分布在亚太地区的古人类(gǔrénlèi)群体，其时间跨度从40万年前延续到3万年前。既然如此，那我国之前发现的大量古人类化石，有没有属于丹尼索瓦人的呢？ 20世纪30年代发现于哈尔滨的(de)龙人就是一个备受关注的存在。保存极其完整的巨大头骨有硕大的眼眶、厚重的眉脊、宽大的嘴和大大的(dàdàde)牙齿，这显然是一个比现代人更加高大强壮的古人类群体；颧骨矮而平，具有较浅的犬齿窝，吻部相对后缩，这些特征又与智人群体一样；其脑容量(róngliàng)达到1420毫升(háoshēng)，如同现代人，兼具(jiānjù)原始和进步特征。科学家结合化石发现地(dì)黑龙江，将其命名为“龙人”。 龙人的生存时间在距今30.9万年到14.6万年期间。巧的是，这一时间(yīshíjiān)范围与丹尼索瓦人的生存时间范围有(yǒu)重叠，而且丹尼索瓦人当时就广泛(guǎngfàn)分布在亚太地区。 2020年，科研人员考察青藏高原的白石崖溶洞遗址，成功获取除(chú)丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列。首创(shǒuchuàng)“牙结石(yájiéshí)提取DNA”为龙人验身 那么，龙人是不是丹尼索瓦人(suǒwǎrén)呢？ 由于(yóuyú)亚太地区的气候、环境总体上(shàng)不太适合古人类化石的保存，使得过往发现的丹尼索瓦人化石往往不完整，以至于虽然推测出他们广泛存在，却拼凑不出其完整形象，缺乏最重要的头部(tóubù)(tóubù)特征。而龙人具有完整的头部，如果能够确定它是丹尼索瓦人，那无疑(wúyí)相当于“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”。 由于时间太过遥远，龙人头骨的牙齿、岩骨均无(wú)任何DNA留存。一个意外发现使得整个研究峰回路转。研究人员在龙人的牙齿上发现了牙结石，这是一种致密的矿化结构，可以为保存古(gǔ)DNA提供相对封闭的微环境(huánjìng)，从而避免环境中的降解因素。研究人员对牙结石样本进行了提取，最终(zuìzhōng)找到(dào)两份极其微量（0.5mg和0.3mg）的牙结石样本。用多种方案反复提取后，研究人员最终构建出(chū)20个DNA文库(wénkù)，其中有(yǒu)7个文库包含了丹尼索瓦人的特异性变异。这意味着(yìwèizhe)，研究人员成功获取到了龙人的古DNA成分，这是一个非常重要的创举，为今后的古人类研究提供了全新的思路。 研究人员又进行了(le)变异位点谱系识别，论证了所(suǒ)发现的古DNA中有27个位点属于(shǔyú)丹尼索瓦人特有，其中有5个位点属于西伯利亚丹尼索瓦洞穴早期图谱，佐证了哈尔滨龙人属于丹尼索瓦人。 蛋白质证据(zhèngjù)确认“龙人为丹尼索瓦人” 为了确定龙人(lóngrén)就是丹尼索瓦人，中国研究团队还采用了另一种生物(shēngwù)分子策略，那就是蛋白质。 相比(xiāngbǐ)于DNA，蛋白质在古人类研究领域(lǐngyù)更具有可行性。首先，蛋白质本身的留存时间更长。在常温下，古DNA往往仅能保存10万年左右，但是蛋白质由于化学结构(jiégòu)更加稳定，可以留存上百万年。其次，蛋白质本身结构中的肽键和疏水结构在沉积环境(chénjīhuánjìng)中可以更好地(dì)抵御降解。 研究(yánjiū)人员从龙人颅骨化石中得到了非常多的蛋白质，鉴定出308458个谱图与20455个肽(tài)段，并进一步确认了95种内源性蛋白质。这是迄今为止最高(zuìgāo)质量的古人类蛋白质组数据，比同时期其他(qítā)化石鉴定出的蛋白质多了11倍。 依据蛋白质(dànbáizhì)中的信息，在研究人员发现的122个人科物种特有氨基酸突变位点上，龙人个体和人科祖先型100%匹配(pǐpèi)，在人属的15个位点里，龙人同样是100%匹配，所以，龙人在分类学(fēnlèixué)上毫无疑问是人科人属。而与丹尼(dānní)(dānní)索瓦人的特有变异进行比较，龙人的匹配率高达86.57%，尤其是与丹尼索瓦洞穴3号(hào)个体组成了一致(yízhì)的单系类群，其支持率高达98%至100%。通过这一系列判断(pànduàn)，研究人员认定：龙人不仅属于人科人属，还属于丹尼索瓦人人种，甚至更进一步，与丹尼索瓦人3号个体是一个类群。 至此，龙人的分类难题被破解(pòjiě)。 丹尼索瓦人迁徙之谜仍待解(réngdàijiě) 可以说，中国的(de)这项研究(yánjiū)直接破解了困扰学界15年之久的丹尼(dānní)索瓦人形态之谜，还开创了全新的技术体系，为世界古人类研究提供了强有力的工具。有了全新的技术，能(néng)更有成效(chéngxiào)地对其他区域发现的一系列古人类化石进行鉴定，从而展现丹尼索瓦人曾经的分布、迁徙和生活，揭开其迁徙之谜。 未来，若能建立更多相对完整的(de)头骨形态与分子古生物学证据的联系，将对探究丹尼索瓦人群(rénqún)的形态共性、内部多样性，不同支系的时空分布、演化历史及其与现生人群的关系等发挥关键作用(guānjiànzuòyòng)。 来源：北京日报(běijīngrìbào)客户端