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(yánjiūsuǒ)付巧妹科研团队与河北地质(dìzhì)大学季强科研团队合作(hézuò)，从一(yī)块距今至少14.6万年的哈尔滨古人类（又名“龙人”）头骨化石中“读取”出珍贵遗传信息，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(qīkān)《细胞》和《科学》同时发布了(le)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。 中国的龙人研究为什么被(bèi)国际科学界如此看重？业界评价(píngjià)这项研究“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”，丹尼索瓦人又是谁？与(yǔ)龙人有何(yǒuhé)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来说一说。 龙人与丹尼(dānní)索瓦人生存时间重叠 2008年，在亚洲(yàzhōu)西伯利亚南部一个名为丹尼索瓦(suǒwǎ)的(de)洞穴，研究人员发现了一块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，但这一发现在当时引发了极大轰动，原因很简单：这块(zhèkuài)古人类化石保存着较为完好的DNA。 要知道(zhīdào)，DNA这种核酸(hésuān)分子在自然界中是很容易被降解的(de)，一旦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(hòulái)，科学家(kēxuéjiā)不断发现丹尼索瓦人存在的(de)痕迹，这是一个曾经广泛分布在亚太地区的古人类群体(qúntǐ)，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(méijí)、宽大的嘴和大大的牙齿，这显然是一个比现代人更加(gèngjiā)高大强壮(qiángzhuàng)的古人类(gǔrénlèi)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(tèzhēng)又与智人群体一样；其脑容量达到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)(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(nián)，科研人员考察青藏高原的白石崖溶洞遗址，成功获取(huòqǔ)除丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体(xiànlìtǐ)基因序列。首创“牙结石提取DNA”为龙人验身 那么，龙人(lóngrén)是不是丹尼索瓦人呢？ 由于亚太地区的气候、环境总体上不(bù)太适合古人类化石的保存，使得过往发现的丹尼索瓦人(suǒwǎrén)化石往往(wǎngwǎng)不完整，以至于(yǐzhìyú)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)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“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”。 由于时间太过遥远，龙人(lóngrén)头骨的(de)牙齿(yáchǐ)、岩骨均无(wú)任何(rènhé)DNA留存。一个意外发现使得整个研究(yánjiū)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DNA提供相对封闭的微环境，从而避免环境中(zhōng)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，为今后的古人类研究提供了全新的思路(sīlù)。 研究人员又进行了变异位点(wèidiǎn)谱系识别，论证了所发现的古DNA中有(zhōngyǒu)27个位点属于丹尼索瓦人特有，其中(qízhōng)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。 蛋白质证据确认“龙(lóng)人为丹尼索瓦人” 为了(le)确定龙人就是丹尼索瓦人，中国研究团队还采用了另一种生物分子策略，那就是蛋白质(dànbáizhì)。 相比(xiāngbǐ)于DNA，蛋白质在(zài)古人类研究领域更具有(jùyǒu)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(wànnián)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，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地(dì)抵御降解。 研究(yánjiū)人员从龙人(cónglóngrén)颅骨化石中得到了(le)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)。 依据蛋白质中的信息，在研究人员发现的122个人(gèrén)科物种特有氨基酸突变位点上，龙人(lóngrén)个体(gètǐ)和人科祖先型100%匹配，在人属(shǔ)的15个位点里，龙人同样是(shì)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(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(yóuqí)是与丹尼索瓦洞穴3号个体组成了一致的单系类群(lèiqún)，其支持率高达98%至100%。通过这一系列判断，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(bèi)破解。 丹尼索瓦人迁徙之谜仍待解(réngdàijiě) 可以说，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(hái)开创了全新的技术体系，为(wèi)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(qítā)区域发现的一系列古人类化石(huàshí)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头骨形态与(yǔ)分子古生物学(gǔshēngwùxué)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(fēnbù)、演化历史及其与现生人群的关系等发挥关键作用。 来源(láiyuán)：北京日报客户端