【文化視點】
探秘夏河丹尼索瓦人
甘肅夏河白石崖溶洞
法伊莎
「經過多年努力，蘭州大學環境考古團隊在甘肅夏河白石崖溶洞的研究取得重要進展，發現該遺址保存有豐富的中更新世至晚更新世古人類活動遺存，成功獲取丹尼索瓦洞以外的首個丹尼索瓦人線粒體基因序列，揭示丹尼索瓦人在晚更新世長期生活在青藏高原。」
10月30日上午，國家文物局在京召開「考古中國」重大項目重要進展工作會，蘭州大學環境考古團隊青藏高原古人類活動研究重大突破作為第一個項目發布。這是應用國際最先進的古DNA分析技術在中國考古遺址沉積物中提取古人類遺傳信息的首個成功案例。
與此同時，題為「青藏高原白石崖溶洞晚更新世沉積物中發現丹尼索瓦人基因」的成果於北京時間10月30日凌晨2點在Science雜誌（美國《科學》雜誌——編者加）在線發表。繼2019年5月Nature雜誌（英國《自然》雜誌——編者加）報導蘭州大學環境考古團隊等發現青藏高原距今至少16萬年前的丹尼索瓦人下頜骨化石後，國內外的焦點再次聚集到這一古老而神秘的古人類和白石崖溶洞。
意義非凡的「神秘洞穴」
甘肅夏河白石崖溶洞是當地著名的旅遊景點，海拔3280米，洞內通道區域常年溫度6-8攝氏度。
2019年，中國科學院院士陳發虎領銜的蘭州大學和中科院青藏高原研究所團隊報導了夏河丹尼索瓦人（簡稱夏河人）下頜骨化石的研究成果，是丹尼索瓦人研究和青藏高原史前人類活動研究的雙重重大突破。然而，因為化石發現較早，並非正式考古發掘出土，缺乏具體埋藏位置、地層和共存考古遺存信息，因此，它所揭露的信息也非常有限。
夏河人是從何時開始生活在世界第三極？他們有怎樣的生活習慣和文化？這些問題亟須考古證據。
「關於溶洞的考察，早在2010年就開始了，與化石研究同步進行。」蘭州大學環境考古團隊張東菊教授說。六七年間，團隊以甘加盆地為中心，逐一考察了方圓6000平方公裡範圍內的大小二十幾個山洞，試圖找到更多舊石器時代考古遺址，以及夏河人在白石崖溶洞生活的證據。
連續6年，團隊成員每年都以遊客的身份去白石崖溶洞考察，「只能看，不能挖，不能採集。」轉機發生在2016年。張東菊等再次「遊覽」洞穴，「偷偷摸摸」地仔細觀察地表，突然在洞口通道處發現了一處並未覆蓋堅硬鈣板的鬆散土狀堆積，「有土狀堆積就有可能有考古遺存」。在群眾踏開的堆積物中，張東菊發現了幾塊石頭，仔細辨認，驚喜地發現竟然是打制石器。
研究人員據此可以確認，白石崖溶洞遺址保存有史前考古遺存。
小探方裡的宏大世界
歷經兩年，研究團隊提交的考古發掘申請終於獲批。經多方努力協調，2018年12月上旬，蘭州大學環境考古團隊首次正式進洞進行考古發掘。
近二十天時間裡，張東菊和主力為「娘子軍」的研究生發掘團隊，因要避開遊客，每晚7點多進洞、清晨收工。「我們一挖就是一整夜，兩平方米的探方裡最多兩個人同時工作，蹲不住了就坐一會兒，坐不住了就跪一會兒。衝鋒衣、帽子、口罩、手套全副武裝，保暖但更重要的是避免自己對樣品造成現代基因汙染。手鏟、竹籤和刷子，一點一點地挖掘收集。清晨結束工作時還要用木板把探方口蓋住。就一身衣服，土裡來土裡去。」2018級博士生夏歡說。
「我們挖到了1.6米深，收穫很大，出土了大量的石製品和動物骨骼。」張東菊介紹。沉積物的多指標分析顯示，地層堆積主要為原生堆積，考古遺存未經過明顯擾動。完備的發掘計劃和嚴謹的發掘、採樣過程，為隨後的各項分析奠定了良好的基礎。
用科技釋放塵封的光
2019年，環境考古團隊利用古蛋白分析方法鑑定夏河人下頜骨化石為丹尼索瓦人，利用鈾系測年方法將其年齡確定為距今至少16萬年。夏河人曾經是怎樣在白石崖溶洞生活的？延續了多長時間？這些問題都等著白石崖溶洞的出土材料給出答案。
陳發虎院士和張東菊教授帶著環境考古團隊於2016年就開始制定遺址發掘和研究計劃，設計用多種測年方法，全面收集考古遺物，開展沉積物古DNA研究。同時邀請國內外多家科研團隊參與部分分析工作，如邀請中科院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員團隊共同開展沉積物DNA分析，邀請澳大利亞伍倫貢大學李波副教授一起開展沉積物單顆粒光釋光測年等。
「動物或人死亡之後，線粒體中的遺傳物質——線粒體DNA也會降解，斷成一段一段，它能否經過數萬年的歷史演變保存下來，則與保存環境密切相關，一般來說越幹越冷的地方越有可能保存。」張東菊介紹，沉積物古DNA分析是一種新興的DNA分析技術，可以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。
遺址發掘前，張東菊與付巧妹一起制定採樣計劃，考古人員身穿防護服把沉積物古DNA樣本提取到無菌袋裡，最大限度地減少接觸和汙染。就像用吸鐵石把一堆混雜的金屬中的鐵塊吸出來一樣，付巧妹團隊通過實驗捕獲釣取了樣本中242個哺乳動物和人類的線粒體DNA。分析顯示，沉積物中的動物古DNA包括犀牛、鬣狗等滅絕動物，與遺址發現的動物骨骼遺存一致，驗證了沉積物DNA分析的可靠性，同時成功獲得了丹尼索瓦人的DNA！
另一大難題是測年。洞穴沉積物來源和搬運都較為複雜，準確測年難上加難。研究團隊選擇了14件動物骨骼，在蘭州大學、北京大學和牛津大學進行了前處理和AMS14C測試，發現第4-6層的骨骼已經超出碳十四測年上限。同時採集了12個光釋光樣品，蘭州大學2018級博士生成婷和李波團隊共同開展單顆粒光釋光測年分析。
「當石英或長石顆粒被埋藏在環境中，它就像一個計時器一樣開始積累輻射能量。有一天人類把它挖出來，用光去激發它，所釋放出的信號就會告訴我們它已在那裡沉寂了多久。」張東菊解釋。
結合碳十四和光釋光測年結果，團隊建立貝葉斯年齡模型，為遺址建立了距今約19-3萬年的可靠年齡框架，將青藏高原史前人類最早活動歷史又提早了3萬年，也為化石出土於白石崖溶洞、夏河人下頜骨屬於丹尼索瓦人等結論提供了更確鑿的證據。
揭開東亞人類演化研究的新篇章
丹尼索瓦人，是新發現的一支古老型人類，與曾廣泛分布在歐洲的尼安德特人是姐妹群。他的人骨化石發現很少，但遺傳特徵非常顯著，對現代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群都有遺傳貢獻，關於他的研究於2012年、2019年兩度入選Science雜誌評選的年度「全球十大科學突破」。
近30年來，現代人類起源問題成為學界炙手可熱的焦點，圍繞「出自非洲」和「多地區進化」假說形成兩派針鋒相對的學術陣營。
「『出自非洲說』認為，末次冰期最寒冷的時候，世界各地古老人類基本滅絕，只有非洲少部分地區有古老人類存活下來，然後擴散到世界各地。白石崖溶洞遺址研究表明，末次冰期前後青藏高原地區有丹尼索瓦人存在，這是近年來舊石器考古的重大突破。因此認為末次冰期除非洲以外其他地區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王幼平教授在現場點評時指出。
2019年冬，團隊在歲末的寒風中繼續發掘二十多天，在2018年探方基礎上繼續發掘，獲得了更為豐富的考古遺存。
「我們現在的工作只是青藏高原丹尼索瓦人研究的開端。夏河人如何適應末次冰期的寒冷以及高海拔缺氧環境，怎樣生火保暖、打制石器、捕獵果腹，這都需要進一步研究。考古工作是展示和構建中華民族歷史、中華文明瑰寶的重要工作。我們的工作才剛剛開始，潛力無限。」張東菊說。(本文圖片由蘭州大學宣傳部提供)