丹尼索瓦人DNA告訴你人類佔據青藏高原的時間比想象中早
本報記者 唐 婷
“我是誰？”“從哪裏來？”當哲學家在進行形而上的苦思冥想時，科學家們則忙着在現實世界中尋找證據。
丹尼索瓦人與曾廣泛分佈在歐洲的尼安德特人是姐妹羣，對現代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人羣有遺傳貢獻，是國際廣泛關注的研究熱點。
10月30日，在國家文物局召開的“考古中國”重大項目重要進展工作會上，蘭州大學資源環境學院教授張東菊介紹了甘肅夏河白石崖溶洞遺址項目對丹尼索瓦人研究的最新進展。
“藉助多種科技手段，項目團隊為該遺址建立了距今約19萬至3萬年的可靠年代框架，利用新興的沉積物DNA分析技術成功獲取大量丹尼索瓦人線粒體DNA，揭示丹尼索瓦人在晚更新世廣泛分佈在歐亞大陸東側，長期生活在青藏高原上。”張東菊介紹。蘭州大學、中科院青藏高原研究所和中科院古脊椎動物與古人類研究所等機構主導的這項研究於北京時間10月30日在線發表於《科學》上，張東菊為該論文第一通訊作者。
從距今4萬年推前至距今19萬年
青藏高原被稱為“世界第三極”“世界屋脊”。人類何時登上這一高寒地區並在此生活一直是個謎。
此前，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員高星課題組曾八上青藏高原，在藏北羌塘高原發現一處具有原生地層的舊石器時代遺址——尼阿底（Nwya Devu）。
高星等人對尼阿底遺址的發掘和研究表明，人類大約在4萬到3萬年前嘗試征服青藏高原這一高海拔極端環境。
“我們對白石崖溶洞遺址的研究，則將人類佔據青藏高原的最早時間從距今4萬年推早至距今19萬年，並證明迄今發現最早佔據青藏高原的是丹尼索瓦人，這是青藏高原人類活動歷史研究的重大突破。”張東菊指出。
白石崖溶洞遺址位於甘肅省甘南藏族自治州夏河縣甘加鄉。該遺址早年出土一枚古人類下頜骨化石，經體質人類學、古蛋白和鈾系測年技術分析，研究人員確認其為距今至少16萬年前的丹尼索瓦人化石。
為全面瞭解夏河人下頜骨所代表人羣在青藏高原的生活情況，在前期相關考古調查和研究工作基礎上，聯合甘肅省文物考古研究所，由陳發虎院士帶領的蘭州大學環境考古團隊對白石崖溶洞遺址進行首次考古發掘，並邀請中外多個研究團隊進行多學科綜合研究。
“遺址內，根據沉積物特徵的不同，我們劃分了10個地層，從這些地層裏共收集到1310件石製品和579件動物骨骼標本。對採集到的樣品進行碳十四和光釋光測年後，我們發現古人類在該遺址生活的時間為距今約19萬至3萬年。”張東菊説。
系我國首次從土中提取古人類DNA
利用沉積物DNA分析技術成功獲取大量丹尼索瓦人線粒體DNA，是白石崖溶洞遺址考古研究工作的一大亮點。“這是國內首次成功從沉積物中提取到古人類的DNA，也是西伯利亞丹尼索瓦洞以外獲得的首個丹尼索瓦人DNA序列。”該論文的最後通訊作者、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員付巧妹介紹。
沉積物DNA分析是一種新興的古DNA分析技術，考古遺址現場的沉積物可追蹤相關遺址DNA保存狀況及可能存在的遠古人類，彌補了人類化石一般可遇而不可求的缺憾，為研究舊石器考古遺址人羣演化打開了一扇新窗口。
遺址發掘前，張東菊與付巧妹一起制定了古DNA分析沉積物樣品的採樣計劃，確保樣品採集和運送過程中不會受到現代人類的污染。採集樣品只是第一步，從中提取到古人類DNA並非易事。沉積物中混雜着各種來源的古DNA，大部分是土壤裏微生物的，也有動植物的，偶爾會有人的。即使找到古人類的DNA，還要區分出屬於哪一種類型的古人類。
為了將目標DNA從海量環境微生物DNA中識別、分離出來，付巧妹團隊藉助高效的古DNA捕獲技術，從35個沉積物樣品中，嘗試一次性釣取了242種哺乳動物和人類的線粒體DNA，並使遠古人類的DNA得以富集。
想要進一步鎖定捕獲的DNA到底屬於哪一種類型的古人類，需要找到不同支系人類的“標記物”。付巧妹團隊對54個不同現代人、23個尼安德特人、4個丹尼索瓦人和一個40萬年前古人類Sima個體的線粒體基因組進行分析，甄別出分屬於現代人、尼安德特人及丹尼索瓦人等各自支系特有的突變。
“在此基礎上，我們明確了白石崖溶洞的四個地層裏有已滅絕的丹尼索瓦人的線粒體DNA。”付巧妹介紹，通過分析，除了極少數樣品，大部分地層取樣都沒有受到當今現代人DNA的污染，這顯示研究團隊在發掘之前制定的嚴格且完備的取樣計劃避免了污染。
白石崖溶洞遺址發現的古人類DNA如同一把鑰匙，打開了通往遠古世界的大門。分析顯示，該遺址發現的丹尼索瓦人DNA主要出現於距今10萬年和距今6萬年前後，其中距今6萬年左右的丹尼索瓦人DNA與南西伯利亞丹尼索瓦洞的晚期丹尼索瓦人有最緊密的遺傳聯繫，距今10萬年左右的丹尼索瓦人DNA則較早地與晚期丹尼索瓦人分離開來，揭示丹尼索瓦人在晚更新世廣泛分佈在歐亞大陸東側，長期生活在青藏高原上。
對釐清現代人起源問題意義重大
近30年來，現代人類起源問題成為學界炙手可熱的關注焦點，圍繞“出自非洲”和“多地區進化”假説形成兩派針鋒相對的學術陣營，進行着激烈的學術論辯。
“出自非洲”假説認為，現代人在約20萬至10萬年前起源於非洲；非洲是現代人唯一的起源地，其他地區的現代人都是從非洲起源後遷徙擴散的結果，而且這種擴散是一個完全替代的過程。
“多地區進化”假説則認為，早期智人甚至是晚期直立人以來，人類就是一個生物種羣，沒有發生新的分化。東亞地區從直立人以來演化是連續的，不存在演化鏈條的中斷，其間沒有發生大規模移民替代事件。
較長時間裏，“出自非洲”假説在學術界佔據了相對主流的位置。而近年來，遺傳學領域對人類古DNA的提取和破譯，帶來一些以往不知道的認識，即現代人並非完全取代了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在內的古老型人類，而是和他們有融合。
“‘出自非洲’假説認為，末次冰期最寒冷的時候，世界各地的古老人類基本都滅絕了，只有非洲少部分地區有古老人類存活下來，然後擴散到世界各地。白石崖溶洞遺址研究表明，末次冰期前後，青藏地區有丹尼索瓦人存在，因此認為末次冰期除非洲以外其他地區古老人類都滅絕的説法值得重新考慮。”北京大學考古文博學院教授王幼平指出。
在王幼平看來，白石崖溶洞丹尼索瓦人的發現，填補了東亞地區直立人和現代人之間古老人羣具體種屬鑑定的空白，為同期古老型人類化石的種屬鑑定提供了關鍵對比材料，對釐清東亞古人類演化歷史和現代人起源問題有重要意義，是近年來舊石器考古的重大突破。