中国研究破解学界15年难题！这个古人类“露脸”了

中国科学(kēxué)院古脊椎动物与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14.6万年的哈尔滨古人类（又名“龙人”）头骨化石(huàshí)中“读取”出(chū)珍贵遗传信息，确认该人种属于已知早期丹尼索瓦人支系(zhīxì)。近期，国际顶级期刊(qīkān)(qīkān)《细胞》和《科学》同时发布了这项研究成果(yánjiūchéngguǒ)，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国际科学界如此看重？业界评价这项研究“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”，丹尼索瓦人又是谁？与龙人有何关系？我们(wǒmen)请中国科学院西南生物多样性中心生物学博士刘耀文(liúyàowén)来说(láishuō)一说(yīshuō)。 龙人与丹尼(dānní)索瓦人生存时间重叠 2008年，在亚洲西伯利亚南部一个名为(míngwèi)丹尼索瓦的洞穴，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(huàshí)并不是什么(shénme)稀罕事，但这一发现在当时引发了极大轰动，原因(yuányīn)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(jiù)难以了解真实信息。所以，面对(miànduì)这个珍贵的样本(yàngběn)，科学家迅速对其中的DNA进行了全面解析，结果(jiéguǒ)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，科学家不断发现丹尼索瓦人存在(zài)的(de)痕迹，这是一个曾经广泛分布在亚太地区(yàtàidìqū)的古人类群体，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(ne)？ 20世纪30年代发现于哈尔滨的龙人就是一个备受(bèishòu)关注的存在。保存极其(qí)完整的巨大头骨有硕大的眼眶、厚重的眉脊、宽大(kuāndà)的嘴和大大的牙齿(yáchǐ)，这显然是一个比现代人更加高大强壮的古人类(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(yuánshǐ)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(de)生存时间在(zài)距今30.9万年到14.6万年期间。巧的是，这一时间范围与丹尼索瓦人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(yàtàidìqū)。 2020年(nián)，科研人员考察青藏高原的(de)白石崖溶洞遗址，成功获取除丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人(suǒwǎrén)线粒体基因序列。首创“牙结石提取DNA”为龙人验身 那么，龙人是不是丹尼索瓦人呢(ne)？ 由于亚太地区的(de)气候、环境总体上不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(tóubù)特征。而龙人(érlóngrén)具有完整的头部，如果能够确定它是(shì)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)头骨的牙齿、岩骨均无任何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(cóngér)避免环境中的降解因素。研究人员对牙结石样本(yàngběn)进行(jìnxíng)了提取，最终(zuìzhōng)找到两份极其微量(wēiliàng)（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(chénggōng)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。 研究人员又进行了(le)变异位点谱系(pǔxì)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丹尼索瓦洞穴早期图谱，佐证(zuǒzhèng)了哈尔滨龙人属于丹尼索瓦人。 蛋白质证据确认“龙人为丹尼(dānní)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(yīzhǒng)生物分子策略，那就是蛋白质。 相比于DNA，蛋白质在(zài)古人类研究领域更具有可行性。首先(shǒuxiān)，蛋白质本身的留存时间更长。在常温下，古DNA往往仅能保存10万年左右，但是蛋白质由于化学结构更加(gèngjiā)稳定，可以留存上百万年。其次，蛋白质本身结构中的肽键和(hé)疏水结构在沉积环境(chénjīhuánjìng)中可以更好地抵御降解。 研究人员从龙人颅骨化石中得到(dédào)了非常多的蛋白质，鉴定出(chū)308458个谱图与20455个肽(tài)段(duàn)，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。 依据蛋白质中的信息，在(zài)(zài)研究人员发现的122个人科物种特有氨基酸突变位点上，龙人个体和(hé)人科祖先型100%匹配(pǐpèi)，在人属的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)(dānní)索瓦人的特有变异进行比较，龙人的匹配率高达86.57%，尤其是与丹尼索瓦洞穴3号(hào)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(fēnlèi)难题被破解。 丹尼索瓦人(suǒwǎrén)迁徙之谜仍待解 可以说，中国的(de)这项研究直接(zhíjiē)破解了困扰学界15年之久的丹尼索瓦人(suǒwǎrén)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(dì)对其他区域发现的一系列古人类化石进行鉴定，从而展现丹尼索瓦人曾经的分布、迁徙和生活(shēnghuó)，揭开其迁徙之谜。 未来，若能建立更多相对完整的头骨形态(xíngtài)与分子古生物学证据(zhèngjù)的联系，将对探究丹尼索瓦人群的形态共性、内部(nèibù)多样性，不同支系的时空分布、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