刷新认知!中国学者领衔,首次发现16万年前就在青藏高原的古人类
2019-05-02 09:18

刷新认知!中国学者领衔,首次发现16万年前就在青藏高原的古人类

本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),作者:学术经纬团队,头图来源:东方IC


我们是谁?我们来自哪里?我们去往何处?探索人类演化的科学家或许可以回答这样一组命题。


今日,在顶尖学术期刊《自然》刚刚上线的一篇论文中,由兰州大学陈发虎院士主导、与德国马普演化人类学研究所合作的一项工作,描述了迄今已知在青藏高原上最早的人族化石,不仅将青藏高原的古人类活动推进到距今16万年前,也为现代东亚人的演化历史提供了重要的新认识。



这块化石的发现颇具传奇色彩。据论文通讯作者之一、兰州大学张东菊教授介绍,早在1980年代,青藏高原东北部、甘南夏河地区的一位僧人在修行的洞穴中发现了这块不同寻常的“人类骨骼”,随后将其献给了六世贡唐活佛。注意到这块化石与人类下颚骨相似但又不同的特点,经一些学者联系,博闻强识的贡唐活佛将其捐献给了科学机构。


最先开展的体质形态学分析显示,这块下颚骨粗大,没有现代人专属的一个特征——下巴,臼齿的尺寸明显比现代人的更大。这些结果提示科学家,下颚骨化石的主人要比现代人祖先更加古老,属于古老型智人。


▲这块化石是下颚骨的右半侧,上面带有两颗完整的臼齿(图片来源:参考资料[1])


不过,要确定它究竟属于目前已知的哪一个古人种,单单一块化石的形态学信息还远远不够。


于是,一方面,研究团队开始寻找化石的发现地,试图获取其环境信息和文化遗存。根据僧人们曾经对洞穴的描述,研究团队在整个夏河地区展开了多年的艰难搜索。直到2016年,终于基本确定,海拔3280米的白石崖溶洞就是这块化石的出土之处。


另一方面,科学家们围绕这块化石本身采取了国际上先进的分子遗传学手段展开系统研究。


在古人类学研究领域,20世纪90年代起,古DNA分析技术有了开创性的进展。从一些保存条件适宜的化石中,科学家提取到古DNA,基因组学信息让我们对现代人的祖先及其亲属有了很多新的认识,比如著名的尼安德特人。这种分析技术同样也用到了此次的研究过程中。


然而,古DNA的提取失败了。毕竟,这块化石已经出土了三十多年,分析发现,其中的古DNA已经高度降解。


古DNA信息的缺失并没有让研究团队放弃。从2016年起,论文主要作者之一夏欢博士与德国马普演化人类学研究院的专家Jean-Jacques Hublin教授等研究者合作尝试了新的方法——古人类蛋白质分析。尽管分辨率略低于古DNA分析,古蛋白质的氨基酸序列分析同样可以提供必要的遗传学信息。


这一次幸运降临。在这块下颚骨化石上,由于牙釉质的保护,牙齿的牙本质内还留有可以提取的古蛋白质。更加令研究者欣喜的是,分析结果发现,其中有丹尼索瓦人特有的变异蛋白质。


而放射性同位素定年结果显示,这块化石至少具有16万年的历史。换言之,所有的结果指向,这是一个16万年前生活在青藏高原的丹尼索瓦人!


▲夏河的丹尼索瓦人在人类演化历史中的位置(图片来源:参考资料[1])


丹尼索瓦人是谁?事实上,他们在不到十年前刚刚走入我们的视线。


2010年,从西伯利亚南部的一个洞穴里,只有两粒米大小的一小节指骨化石让古人类学家第一次发现了丹尼索瓦人,名字正源于这个洞穴。得益于丹尼索瓦洞穴合适的温度、湿度等环境条件,著名的古人类生物学家Svante Pääbo博士及其同事率先利用古DNA分析鉴定出这是一种已灭绝的史前人族成员,并发现它和尼安德特人是姐妹种,与现代人曾有共同的祖先。


鉴于迄今发现的丹尼索瓦人化石标本屈指可数,而且都是碎片,无法提供形态学信息,我们对于这些远古亲戚长什么样毫无所知,更别提生活习性、生活区域等问题。但是,根据遗传信息,科学家们发现了一个惊人的事实:神秘的丹尼索瓦人虽然早已灭绝,他们的基因却有一部分可能已经流入了我们的体内!


尤其是对于东亚人群来说,丹尼索瓦人的基因做出了一点微小的贡献。2014年发表在《自然》上的工作发现,现今的夏尔巴人、藏族人和邻近种群,体内携带有适应高海拔低氧环境的变异基因EPAS1。而这种遗传变异,正源自丹尼索瓦人。


但因为过去发现的丹尼索瓦人证据全都来自海拔只有700米左右的丹尼索瓦洞,这种古人类怎么会产生对高海拔生存的适应一度令人费解。而现在,来自青藏高原的证据,终于可以帮助解释为什么丹尼索瓦人具有适应高海拔、低氧环境的遗传变异。


▲本次研究的通讯作者之一张东菊教授(图片来源:兰州大学官网)


除此之外,我们对东亚人族演化历史的理解还将进一步拓展。在东亚古人类研究中存在很多模糊的地方,尤其是直立人、古老型智人、现代人之间是什么演化关系并不清楚。已知的东亚古老型智人多数只有形态学特征,而过去的丹尼索瓦人化石又只有基因信息,没有办法直接对比。这项成果则建立了两个区域的古人类的联系,填补了一个空白的环节。


这块丹尼索瓦人的下颚骨还只是故事的开始。据张东菊教授介绍,在夏河白石崖溶洞,研究人员从2018年起展开的考古发掘现今已获得了丰富的旧石器文物和有切割迹象的动物骨骼,以及不确定的骨骼碎片,整理和分析挖掘材料的工作正在进行。


有理由期待,后续的研究分析将告诉我们一个更完整的故事,回答我们是谁、我们来自哪里的问题。


参考资料


[1] Fahu chen et al., (2019) A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau. Nature. DOI: 10.1038/s41586-019-1139-x

[2] Sharon Browning et al., (2018), Analysis of Human Sequence Data Reveals Two Pulses of Archaic Denisovan Admixture. Cell. DOI: S0092-8674(18)30175-2

[3] Krause, J. et al. (2010) The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature 464, 894–897

[4] Huerta-Sánchez, E. et al. (2014) Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA. Nature 512, 194–197


本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),作者:学术经纬团队

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