人類演化史關鍵「拼圖」現身!

這是在白石崖溶洞遺址發現的動物骨骼 韓源源攝

文 | 張文靜 《瞭望》新聞周刊記者

本文轉載自微信公眾號「瞭望」（ID：OutlookWeekly1981），首發於2020年11月14日，原文刊於《瞭望》新聞周刊2020年第46期，原標題為《人類演化關鍵拼圖現身青藏高原》。

現代人的古人類祖先是誰？人類如何走上青藏高原？這一系列人類演化問題，一直是科學界的待解謎題。

部分答案可能就藏在海拔3200多米、地處青藏高原東北部的白石崖溶洞裡。自2019年第一次走到聚光燈下，今年10月30日，這個小眾景點再次引發關注。國家文物局舉行「考古中國」重大項目第二期重要進展工作會，通報了白石崖溶洞遺址重要考古成果。

中科院院士陳發虎帶領蘭州大學環境考古團隊並聯合多個境內外科研單位，通過對這個洞穴和出土於此的化石開展多年研究，證實此前只發現於阿爾泰山地區的一支新的古人類——丹尼索瓦人曾在世界屋脊留下清晰足跡，並將青藏高原史前人類活動歷史從距今4萬年提前至距今16萬年，甚至距今19萬年。

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神秘古人類現身青藏高原

位於甘肅省甘南藏族自治州夏河縣的白石崖溶洞，2019年5月之前，和人類演化的謎團看似毫無關聯。

將二者聯繫起來的，是一塊長約12釐米、頜骨形態粗壯原始、臼齒較大的人類右側下頜骨化石。

20世紀80年代，一位僧侶在白石崖溶洞中發現這件化石。從表面特徵看，科學家初步判斷這可能是一個古人類化石。但屬於哪個人種？距今多久？它代表了人類演化史上的哪一環？都需進一步科學考證。

正式研究於2010年啟動。起初，陳發虎團隊難以確定化石在溶洞內的具體出土位置。他們走訪周邊十幾個山洞後發現，只有白石崖溶洞恆溫恆溼最適合古人類生活，不僅是化石的出土點，還可能保存更多古人類生活遺存。

轉機出現在2016年——研究團隊在白石崖溶洞考察時發現了石製品。這成為科學證明白石崖溶洞中有史前人類生活痕跡的直接證據。同年，團隊制定了完善的化石研究方案。

臺灣大學教授沈川洲對化石外的碳酸鹽包裹體進行了鈾系測年。結果顯示，該化石形成於至少16萬年前。

遺憾的是，由於年代太久，化石中的古DNA已深度降解，並未提取到。蛋白質比DNA結構更穩定，保存時間更長，研究者採用古蛋白質分析，最終提取到了古蛋白。

「這件化石保留的蛋白質信息包含了丹尼索瓦人特有的變異蛋白質。通過構建演化關係，我們將這件化石歸入丹尼索瓦人或其近親種。」共同與國外合作者開展古蛋白分析的蘭大博士生夏歡說。

關於這件化石的研究成果2019年5月發表於《自然》期刊，得到國內外同行的廣泛認可和肯定。

丹尼索瓦人，一個2010年才被確定的一支新的古人類種群。彼時唯一的已知線索，僅是發現於西伯利亞丹尼索瓦洞穴裡的一節指骨化石和幾塊破碎的牙齒。它們的重要性並不因此削弱。丹尼索瓦人與約30萬～3萬年前廣泛分布在歐洲的尼安德特人是姐妹群（由最晚同一祖先衍生的兩個分支），對現代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群都有遺傳貢獻。人們期待尋找更多丹尼索瓦人與現代人的關係。丹尼索瓦人與早期現代人的基因交流及其傳播遷徙路線成為關注熱點。

但西伯利亞出土的指骨化石太小，科學家未能建立起完整的丹尼索瓦人體質形態信息等諸多信息。

白石崖溶洞的發現，無疑為此拼上一塊關鍵拼圖。研究團隊骨幹成員張東菊教授表示，這是丹尼索瓦洞以外發現的首例丹尼索瓦人化石，白石崖溶洞也成為青藏高原目前已知最早的舊石器時代考古遺址。研究結果不僅將青藏高原史前人類活動歷史由距今4萬年推早至距今16萬年，還將丹尼索瓦人的空間分布首次從西伯利亞地區擴展至青藏高原，為丹尼索瓦人在東亞分布提供了化石證據。

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先進科技破解古人類密碼

相比基因而言，由基因編譯的蛋白包含的遺傳信息較少。研究者期待進一步的發現。2018年，蘭州大學環境考古團隊聯合甘肅省文物考古研究所，對白石崖溶洞進行首次正式考古發掘，並邀請國內外多個團隊進行多學科綜合研究。

張東菊介紹，團隊共發掘2個1米×2米大小的探方，其中T2探方出土有豐富的石製品和動物骨骼，其地層分為10層，每一層位均有石製品和動物骨骼出土，第10層尤為豐富。通過開展綜合的地層學、考古學和分子考古學等分析，一條重要線索進入研究人員視野——白石崖溶洞的晚更新世沉積中發現了丹尼索瓦人線粒體DNA。

沉積物古DNA分析技術是得到這項新成果的關鍵技術之一。其可通過分析沉積物獲得曾在遺址活動的古人群信息，彌補人類化石可遇不可求的缺憾。這是中國科學家首次利用古DNA分析技術在我國考古遺址沉積物中提取到古人類遺傳信息的成功案例。

負責開展沉積物古DNA分析的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，在多個沉積物樣品中，團隊嘗試一次性捕獲了242個哺乳動物和人類的線粒體DNA。其中，沉積物古DNA分析發現的動物種屬包括犀牛、鬣狗等，與白石崖溶洞發現的動物骨骼遺存初步鑑定結果一致，驗證了沉積物古DNA分析的可靠性。更令人驚喜的是，進一步分析顯示，捕獲的人類線粒體DNA是丹尼索瓦人的線粒體DNA。

張東菊告訴記者，丹尼索瓦人線粒體DNA主要發現於T2探方的第2、3、4、7層，結合地層年代，顯示丹尼索瓦人主要出現於距今約6萬年和10萬年，證實丹尼索瓦人在晚更新世長期生活在青藏高原高海拔地區。並再次論證了丹尼索瓦人在東亞廣泛且長期分布的推測，為理解東亞古人類演化歷史提供了重要信息。

新研究於今年10月底發表在《科學》雜誌，獲得國內外同行認可。北京大學考古文博學院教授王幼平認為，新發現推動了青藏高原史前人類活動歷史研究，對中國古人類研究有著重要意義。這種多學科交叉融合可以成為舊石器考古遺址研究新的範式。

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藏族人高原適應能力或找到來源

白石崖溶洞遺址的考古發現不僅填補了丹尼索瓦人研究的諸多空白，也推進了青藏高原史前人類活動的研究進展。

青藏高原生存條件惡劣。古人類何時擴散到青藏高原腹地？他們又如何適應了高原環境？這些問題一直困擾著學界。關於丹尼索瓦人的研究或許能給出更多線索。

研究顯示，EPAS1、EGLN1和TMEM247等基因的適應性突變對高原人群環境適應有著重要貢獻。張東菊告訴記者，西伯利亞丹尼索瓦人的基因組含有EPAS1和TMEM247等基因，表明他們可能已適應高海拔環境。白石崖溶洞遺址的考古發現表明，他們可能是在更早期向青藏高原擴散的過程中，獲得了高海拔環境適應基因。

陳發虎、張東菊等認為，相比海拔僅有約700米且遠在西伯利亞的丹尼索瓦洞，白石崖溶洞更有可能是高海拔環境適應基因的起源地。

不僅如此，研究表明，丹尼索瓦人的基因散布在現代亞洲人等人群中，尤其是丹尼索瓦人可能對現代藏族人群和喜馬拉雅山兩側的夏爾巴人貢獻了能提供適應高海拔缺氧環境能力的EPAS1基因。

研究團隊表示，關於丹尼索瓦人的研究揭示了高原人類演化歷史和其對高海拔環境的適應歷史。而摸清早期人類挑戰極端環境的方式和適應過程，或可為人類應對環境變化提供參考。

「這些內容也是第二次青藏高原綜合科學考察研究項目的重點。」張東菊說，團隊將繼續開展考古調查、發掘和研究工作，開展多學科、多領域合作，不斷深化青藏高原史前人類活動歷史研究。

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原標題：《人類演化史關鍵「拼圖」現身！》

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