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(yǔ)古人类研究所付巧妹科研团队与河北地质大学季强科研团队合作，从一块距今至少(zhìshǎo)14.6万年的哈尔滨古人类（又名“龙人”）头骨(tóugǔ)化石中“读取”出珍贵遗传信息，确认该人种属于(shǔyú)已知早期丹尼索瓦人支系。近期，国际顶级期刊《细胞》和《科学》同时发布了这项研究成果，另一国际顶级期刊《自然(zìrán)》在头条位置对此进行(jìnxíng)了报道。科学界三大国际顶级期刊共同关注，堪称业内罕见(hǎnjiàn)。 中国的龙人研究为什么被国际科学界如此看重？业界评价这项研究“给了丹尼索瓦人(suǒwǎrén)一张‘脸’”，丹尼索瓦人又是谁？与龙人有何关系？我们请(qǐng)中国科学院西南(xīnán)生物多样性中心生物学博士刘耀文(liúyàowén)来说一说。 龙人与丹尼索瓦人(suǒwǎrén)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(dòngxué)，研究人员发现了(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什么稀罕事(shì)，但(dàn)这一发现在当时引发了极大轰动，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，一旦碎片化就难以了解真实信息。所(suǒ)以，面对(duì)(miànduì)这个珍贵的样本，科学家迅速对其中的DNA进行了全面解析，结果发现，它竟然是前所未知的古人类，遂(suì)被命名为丹尼索瓦人。 后来，科学家不断发现丹尼索瓦人存在的痕迹，这是一个(yígè)曾经广泛分布在亚太地区的古人类群体，其时间跨度从40万年前延续到(dào)3万年前。既然如此，那我国(wǒguó)之前发现的大量古人类化石，有没有属于丹尼索瓦人的呢(ne)？ 20世纪30年代发现于哈尔滨的龙人就是一个(yígè)备受关注的存在。保存极其完整的巨大头骨有硕大的眼眶(yǎnkuàng)、厚重的眉脊、宽大的嘴和大大的牙齿，这显然是一个比现代人更加高大强壮(qiángzhuàng)的古人类(gǔrénlèi)群体；颧骨(quángǔ)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；其脑容量达到(dádào)1420毫升，如同现代人，兼具原始和进步特征。科学家结合化石发现地黑龙江，将其命名为“龙人”。 龙人的生存(shēngcún)时间在距今30.9万年到14.6万年期间。巧的是(shì)，这一时间范围与丹尼索瓦人(suǒwǎrén)的生存时间范围有重叠，而且丹尼索瓦人当时就广泛分布在亚太地区。 2020年，科研人员考察青藏高原的白石崖溶洞遗址(yízhǐ)，成功获取(huòqǔ)除丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因(jīyīn)序列。首创“牙结石提取DNA”为龙人验身 那么(nàme)，龙人是不是丹尼索瓦人呢？ 由于亚太地区的(de)(de)气候、环境总体(zǒngtǐ)上不太适合古人类化石的保存，使得过往发现(fāxiàn)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，那无疑相当于“给了(le)丹尼索瓦人一张‘脸’”。 由于时间太过遥远，龙人头骨的(de)牙齿、岩骨均无任何DNA留存。一个意外发现(fāxiàn)使得整个研究(yánjiū)峰回路转(fēnghuílùzhuǎn)。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(jiégòu)，可以为保存(bǎocún)古DNA提供相对封闭的微环境，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，最终找到两份极其微量（0.5mg和0.3mg）的牙结石样本。用多种(duōzhǒng)方案反复提取后，研究人员最终构建出20个DNA文库，其中有7个文库包含了丹尼索瓦人的特异性变异。这意味着，研究人员成功获取到了龙人的古DNA成分，这是一个非常(fēicháng)重要的创举，为今后(jīnhòu)的古人类研究提供了全新的思路。 研究人员又(yòu)进行了变异位点谱系识别，论证了所发现的古DNA中有27个位点属于丹尼索瓦人特有，其中有5个位点属于西伯利亚(xībólìyà)丹尼索瓦洞穴早期图谱，佐证了哈尔滨龙人(lóngrén)属于丹尼索瓦人。 蛋白质证据确认(quèrèn)“龙人为丹尼索瓦人” 为了确定龙人就是丹尼(dānní)索瓦人，中国研究团队还(hái)采用了另一种生物分子策略，那就是蛋白质。 相比于DNA，蛋白质(dànbáizhì)在(zài)古人类研究领域更具有可行性。首先，蛋白质本身的留存(liúcún)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更加稳定，可以留存上百万年。其次(qícì)，蛋白质本身结构中的肽键和疏水结构在沉积环境中可以更好(gènghǎo)地抵御降解。 研究人员从龙人颅骨(lúgǔ)化石(huàshí)中得到了非常多的蛋白质，鉴定出308458个谱图与20455个肽段，并进一步确认了95种内源性蛋白质。这是迄今为止最高质量的古人类(gǔrénlèi)蛋白质组数据，比同时期其他化石鉴定出的蛋白质多了11倍(bèi)。 依据(yījù)蛋白质中的信息，在研究(yánjiū)人员发现的122个人科物种特有氨基酸突变位点上，龙人(lóngrén)(lóngrén)个体和人科祖先型100%匹配，在人属的15个位点里，龙人同样是100%匹配，所以，龙人在分类学上毫无疑问是人科人属。而与丹尼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号个体组成了一致的单系类群，其支持率高达98%至100%。通过这一系列(yīxìliè)判断(pànduàn)，研究人员认定：龙人不仅属于人科人属，还(hái)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(yígè)类群。 至此，龙人的分类(fēnlèi)难题被破解。 丹尼(dānní)索瓦人迁徙之谜仍待解 可以说(shuō)，中国的(de)这项研究直接破解了困扰学界15年之久的丹尼索瓦人形态之谜，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，能更有成效地对其他区域(qūyù)发现的一系列古人类化石进行鉴定(jiàndìng)，从而展现丹尼索瓦人曾经(céngjīng)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的形态共性、内部多样性，不同支系的时空分布、演化历史(lìshǐ)及其与现生人群的关系(guānxì)等发挥关键作用(guānjiànzuòyòng)。 来源：北京日报(běijīngrìbào)客户端