我國首次從土中提取古人類DNA 對厘清現(xiàn)代人起源問題意義重大

“我是誰?”“從哪里來?”當哲學家在進行形而上的苦思冥想時，科學家們則忙著在現(xiàn)實世界中尋找證據(jù)。

丹尼索瓦人與曾廣泛分布在歐洲的尼安德特人是姐妹群，對現(xiàn)代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群有遺傳貢獻，是國際廣泛關(guān)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(huán)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。

“借助多種科技手段，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(shù)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布在歐亞大陸東側(cè)，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(gòu)主導的這項研究于北京時間10月30日在線發(fā)表于《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(qū)并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(fā)現(xiàn)一處具有原生地層的舊石器時代遺址——尼阿底(NwyaDevu)。

高星等人對尼阿底遺址的發(fā)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(huán)境。

“我們對白石崖溶洞遺址的研究，則將人類占據(jù)青藏高原的最早時間從距今4萬年推早至距今19萬年，并證明迄今發(fā)現(xiàn)最早占據(jù)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。

白石崖溶洞遺址位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣甘加鄉(xiāng)。該遺址早年出土一枚古人類下頜骨化石，經(jīng)體質(zhì)人類學、古蛋白和鈾系測年技術(shù)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。

為全面了解夏河人下頜骨所代表人群在青藏高原的生活情況，在前期相關(guān)考古調(diào)查和研究工作基礎(chǔ)上，聯(lián)合甘肅省文物考古研究所，由陳發(fā)虎院士帶領(lǐng)的蘭州大學環(huán)境考古團隊對白石崖溶洞遺址進行首次考古發(fā)掘，并邀請中外多個研究團隊進行多學科綜合研究。

“遺址內(nèi)，根據(jù)沉積物特征的不同，我們劃分了10個地層，從這些地層里共收集到1310件石制品和579件動物骨骼標本。對采集到的樣品進行碳十四和光釋光測年后，我們發(fā)現(xiàn)古人類在該遺址生活的時間為距今約19萬至3萬年。”張東菊說。

系我國首次從土中提取古人類DNA

利用沉積物DNA分析技術(shù)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(nèi)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。”該論文的最后通訊作者、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(shù)，考古遺址現(xiàn)場的沉積物可追蹤相關(guān)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群演化打開了一扇新窗口。

遺址發(fā)掘前，張東菊與付巧妹一起制定了古DNA分析沉積物樣品的采樣計劃，確保樣品采集和運送過程中不會受到現(xiàn)代人類的污染。采集樣品只是第一步，從中提取到古人類DNA并非易事。沉積物中混雜著各種來源的古DNA，大部分是土壤里微生物的，也有動植物的，偶爾會有人的。即使找到古人類的DNA，還要區(qū)分出屬于哪一種類型的古人類。

為了將目標DNA從海量環(huán)境微生物DNA中識別、分離出來，付巧妹團隊借助高效的古DNA捕獲技術(shù)，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，并使遠古人類的DNA得以富集。

想要進一步鎖定捕獲的DNA到底屬于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(xiàn)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，甄別出分屬于現(xiàn)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(chǔ)上，我們明確了白石崖溶洞的四個地層里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(shù)樣品，大部分地層取樣都沒有受到當今現(xiàn)代人DNA的污染，這顯示研究團隊在發(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人DNA主要出現(xiàn)于距今10萬年和距今6萬年前后，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(lián)系，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布在歐亞大陸東側(cè)，長期生活在青藏高原上。

對厘清現(xiàn)代人起源問題意義重大

近30年來，現(xiàn)代人類起源問題成為學界炙手可熱的關(guān)注焦點，圍繞“出自非洲”和“多地區(qū)進化”假說形成兩派針鋒相對的學術(shù)陣營，進行著激烈的學術(shù)論辯。

“出自非洲”假說認為，現(xiàn)代人在約20萬至10萬年前起源于非洲;非洲是現(xiàn)代人唯一的起源地，其他地區(qū)的現(xiàn)代人都是從非洲起源后遷徙擴散的結(jié)果，而且這種擴散是一個完全替代的過程。

“多地區(qū)進化”假說則認為，早期智人甚至是晚期直立人以來，人類就是一個生物種群，沒有發(fā)生新的分化。東亞地區(qū)從直立人以來演化是連續(xù)的，不存在演化鏈條的中斷，其間沒有發(fā)生大規(guī)模移民替代事件。

較長時間里，“出自非洲”假說在學術(shù)界占據(jù)了相對主流的位置。而近年來，遺傳學領(lǐng)域?qū)θ祟惞臘NA的提取和破譯，帶來一些以往不知道的認識，即現(xiàn)代人并非完全取代了包括尼安德特人和丹尼索瓦人在內(nèi)的古老型人類，而是和他們有融合。

“‘出自非洲’假說認為，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(qū)有古老人類存活下來，然后擴散到世界各地。白石崖溶洞遺址研究表明，末次冰期前后，青藏地區(qū)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(qū)古老人類都滅絕的說法值得重新考慮。”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(fā)現(xiàn)，填補了東亞地區(qū)直立人和現(xiàn)代人之間古老人群具體種屬鑒定的空白，為同期古老型人類化石的種屬鑒定提供了關(guān)鍵對比材料，對厘清東亞古人類演化歷史和現(xiàn)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。(記者唐婷)

關(guān)鍵詞： 古人類DNA 起源問題