发现高原适应基因的最后一块拼图——夏河丹尼索瓦人“现身”记

进入2019年12月以来，因相关研究成果先后入选美国《考古学》杂志评选的2019年度世界十大考古发现、《科学新闻》杂志评选的2019年度十大科学新闻、《科学》杂志评选的2019年度十大科学突破、两院院士评出2019中国十大科技进展新闻，丹尼索瓦人再一次聚焦了...

　　原标题：发现高原适应基因的最后一块拼图

　　——夏河丹尼索瓦人“现身”记

　　夏河丹尼索瓦人下颌骨及牙齿

　　2019年大雪中的白石崖溶洞

　　考古发掘现场

　　部分动物骨骼化石

　　一块人类化石，一场跨越2000多公里的异国“认亲”，一项拨开16万年前历史之谜的考古研究，不仅使之前仅发现于阿尔泰山地区的丹尼索瓦人“现身”青藏高原并命名为夏河丹尼索瓦人（简称夏河人），而且将青藏高原上的人类活动历史从距今4万年提前至距今16万年，刷新了人们对青藏高原最早人类活动历史和史前人类高海拔环境适应的认识，更在人类演化史“拼图”中拼上了关键的一块。

　　进入2019年12月以来，因相关研究成果先后入选美国《考古学》杂志评选的2019年度世界十大考古发现、《科学新闻》杂志评选的2019年度十大科学新闻、《科学》杂志评选的2019年度十大科学突破、两院院士评出2019中国十大科技进展新闻，丹尼索瓦人再一次聚焦了世界目光。

　　你是谁？我是夏河丹尼索瓦人

　　据兰州大学资源环境学院副教授、环境考古团队主要成员、论文共同通讯作者张东菊介绍，有关该成果的研究从大约10年前就开始了，而针对化石本身的研究是从2016年开始的。这是一块长约12厘米、保存有完整的第一臼齿和第二臼齿、其他牙齿仅保留牙根部分、整体呈土黄色的古人类右侧下颌骨化石，“从外表特征上看，我们可以初步判断这是一个年代比较久的人类化石，但到底有多久、属于哪个人种，这些信息都需要我们科学考证”。

　　2016年，兰州大学环境考古团队和德国马普进化人类学研究所的Jean-JacquesHublin教授团队合作，在过去十年甘加盆地多次考察的基础上，拟定了针对化石详尽的研究计划。计划第一步就是进行体质形态分析。团队通过CT扫描将化石形态数据电子化，不仅重建了完整的下颌骨，而且得到了化石的准确测量数据。

　　借助测量数据，团队从颌骨形态、齿弓形态、骨壁厚度、牙齿特征等方面在点状分布图中与世界上已知的古人类化石进行比对，“在点状分布图上，各个人种都会有一个聚集区，我们就看他分布在哪个聚集区，就说明他属于或更接近于哪个人种”，张冬菊说道。但是，该化石在点状分布图上并没有“认到亲”，“但可以确定其是中更新世古老型智人的一种”。

　　之后，团队对化石采样，样品被分作两份，一份用于提取古DNA，另一份提取古蛋白。

　　但遗憾的是，可能由于年代太久，化石中的古DNA已高度降解，并未提取到。但与此同时，由哥本哈根大学和马普进化人类学研究所的FridoWelker博士与兰州大学在读博士生夏欢一起开展的古蛋白提取传来了好消息：提取到了深度降解的古蛋白。相比基因而言，由基因编译的蛋白包含的遗传信息较少，但比DNA更稳定、保存时间更长。

　　古蛋白分析结果显示，这件化石从遗传学上证明与丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人亲缘关系最近，可以确定其为青藏高原的丹尼索瓦人，团队建议命名为夏河丹尼索瓦人，简称夏河人。

　　你从哪来？我从甘肃夏河来

　　说起这块化石的由来，还要从上个世纪90年代说起。当时，这块“脏兮兮”的骨头辗转到了中科院寒旱所研究员、兰州大学资源环境学院兼职教授董光荣手上，而董教授唯一知道的信息是，这块“有可能是化石”的骨头，是从甘肃省甘南州夏河县甘加盆地的白石崖溶洞发现的。这点零星信息也成为兰州大学环境考古团队最初考证化石出土地和进行年代分析的唯一依据，而后来的研究又用充分的数据和事实印证了这些零星信息的可靠性。董光荣和兰州大学教授陈发虎决定对这块化石合作开展研究，正式的研究工作于2010年启动了。

　　团队在除白石崖溶洞之外的其他山洞中并没有发现任何旧石器时代考古文化遗存，排除了化石从白石崖溶洞之外的其他山洞出土的可能性，进一步确证了此前获得的化石发现地信息的可靠性。

　　迎来转机是在2016年、团队再一次进洞考察时，张东菊无意间发现了一些松散堆积物，“有松散堆积物就说明这个地方很可能有文化遗存”。在堆积物中，张东菊发现了几块石头，拿到洞外光亮处仔细辨别是打制石器，“它和自然破裂的石头明显不一样，而打制石器的使用是在旧石器时代”。

　　这成为科学证明白石崖溶洞中有史前人类生存痕迹的直接证据，也进一步印证了化石出土于白石崖溶洞。

　　你多少岁了？我16万岁了

　　在考古研究中，确定一块化石的出土地和出土地层，直接指向就是为其定年代和定人种，而年代和人种是接下来开展研究的首要和必要条件。发现打制石器后，张东菊2017年向国家文物局递交了发掘申请，以期通过发掘获得该洞穴遗址的古人类活动信息，但未获批。

　　2018年她再次递交申请，得以批准。2018年夏天，团队前往发掘，经过一个多星期艰苦的发掘，团队找到了大量的石制品和动物骨骼，“后期如果测得这些石制品和动物骨骼也形成于16万年之前，那就进一步印证了之前夏河人化石的铀系测年结果”。而16万年的测年结果于2017年就“出土”了。

　　紧接着，通过确定出土地层确定形成年代的方法、以化石骨骼为材料的铀系测年法、以及ESR测年法等均因不可操作或对化石损伤太大也被一一排除，化石定年工作一度毫无进展。这时，附着在化石表面的“脏脏的”碳酸盐沉积物引起了团队的注意，“碳酸盐沉积物就和洞里的石笋一样，我们之前知道它是碳酸盐沉积物，但有很多泥土掺在其中，觉得不能用，后来没办法了我们想要不试试吧”。

　　团队将从化石表面采集的沉积物交给有着多年合作关系的台湾大学沈川洲教授，沈川洲开展了铀系测年，测出沉积物形成于16万年前，“用碳酸盐沉积物测年准确性非常高，它的形成一般和化石同期或者晚一些，所以可以说沉积物的年龄代表了化石最小的年龄”。团队为此测年结果异常欣喜。

　　但为了进一步验证该结论、使其更具有准确性和说服力，团队又对化石表面的沉积物增加采集了两个样品，两个新样品测定的结果依然为16万年左右。这更新了之前《科学》杂志在线发表的中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高星、张晓凌等人的研究结论：人类首次登上青藏高原是4万年前。

　　　你有什么贡献？我解决了青藏高原世居藏族人群高原适应的关键基因的来源问题

　　2010年，《科学》杂志发表了关于青藏高原世居藏族人群高原适应的关键基因EPAS1。

　　2014年，《自然》杂志发表了藏族人的EPAS1基因可能来源于古老型智人丹尼索瓦人的研究成果，此项研究由华大基因等多家国内外科研单位完成，他们在丹尼索瓦人完备的基因组中也找到了EPAS1基因。但令人疑惑的是：丹尼索瓦洞海拔仅有700米，在海拔700米的地方生活并不需要适应高原缺氧环境的EPAS1基因，丹尼索瓦洞丹尼索瓦人怎么会有EPAS1基因？它又是如何传给主要生活在海拔3000米至5000米的青藏高原上的现代藏族及夏尔巴人身上的？

　　这一问题成为EPAS1基因来源研究中的最后一环，也成为史前人类向青藏高原扩散过程研究、丹尼索瓦人迁徙研究及厘清东亚直立人、古老型智人和现代智人演化及相互关系的关键节点。

　　兰州大学环境考古团队的研究成果正好为这一问题提供了可能性答案：青藏高原世居的现代藏族和夏尔巴人的EPAS1基因来自于夏河人。论文发表后召开的夏河人研究成果推介会暨专家咨询研讨会上，金鑫教授受邀参加，他激动地指出：“这好比一张拼图，你们找到了拼图中的最后一块”。

　　近日，张东菊和10名学生组成的发掘团队再一次在白石崖溶洞开展发掘工作，“已经发现了丰富的文化遗存，希望在后续的研究中能逐步解决以上诸多关于丹尼索瓦人的问题，使白石崖溶洞成为丹尼索瓦人研究的另一个中心，也将青藏高原史前人类活动研究推向一个新的台阶，但这不是一代人的事”。

　　兰州日报社全媒体记者耿睿 通讯员任妍文/图