記者 李鵬 編輯 劉昭
利用古DNA測序技術得出的田園洞人最新研究進展為我們了解古人類演化打開了一個新的窗口。但它並沒有給出我們最想了解的答案：我們的祖先是誰?關於我國的古人類演化過程，仍然疑雲密布……
本文由中國數字科技館聯合北京科技報《科技生活》周刊採編製作
採訪專家：
吳新智 (中國古人類學家、中國科學院院士)
金力(中國科學院院士、復旦大學副校長、進化遺傳學家)
付巧妹 (中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員、古DNA實驗室主任)
吳秀傑 (中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員)
最近，北京市西南的周口店古人類遺址又曝出一個大新聞，它不是來自這裡的北京人，也不是山頂洞人，而是田園洞人。
基於最新的古DNA技術確認，田園洞人已經屬於現代東亞人，他們會是我們的祖先嗎?或者是部分美洲人的祖先?
(北京房山區的田園洞遺址 供圖 同號文)
田園洞人與古比利時人有基因交流
附有多枚牙齒的下頜骨、鎖骨、肱骨、橈骨、脊椎骨、股骨、腓骨、跟骨、趾骨……2003年6月16日，當這些古人類化石從距北京周口店北京猿人遺址只有約6千米距離的一個山洞中被發現時，整個考古學界沸騰了。
研究表明，這些人骨應為同一個成年男性個體，其身高應有1.6米。隨後，該男性個體及其所在的群體就被科學界命名為田園洞人。
(田園洞人骨架圖 供圖 同號文)
經考古分析，田園洞人為生存於距今4萬年前的早期亞洲現代人，在形態上和21世紀的現代人差別很小，同時他們已經開始攝取大量的淡水魚作為食物。
但是田園洞人身上依舊隱藏著太多的謎團，這也引得一些研究人員從不同的角度展開深入研究。
10月12日，美國《當代生物學》雜誌發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所首個針對中國地區古人類的全基因組研究成果，題目為「4萬年前亞洲人為歐亞早期人群結構提供新洞見」。這項研究由該所研究員付巧妹、高星、同號文及博士後Melinda Yang領銜的古人類研究團隊完成，他們與德國馬克斯·普朗克進化人類研究所等團隊合作，將僅有0.03%的古人類全基因組數據從富含細菌和真菌DNA汙染的田園洞人化石中捕獲出來並測序，分析了此男性個體的基因組，發現東亞早期人群組成十分複雜。
(田園洞人下頜骨化石 供圖 中科院古脊椎動物與古人類研究所)
長期以來，學術界存在的一種觀點認為，在數萬年以前的遠古時代，歐亞大陸上的古人類雖然有隔離，但並不是一直處於彼此的隔絕狀態。當時依舊處於狩獵和採集狀態的歐亞大陸古人類空間活動範圍異常廣闊，不同的族群之間有的偶爾也會有交流。在近些年的古人類考古學及分子生物學層面的研究中，這種觀點已經得到了證實。比如歐洲大陸的古人類尼安德特人，它們就和東亞其他古人類存在基因方面的交流。
付巧妹對北京科技報記者表示，本次針對田園洞人的最新研究成果，則對這個問題進行了進一步的證實。分析顯示，4萬年前的田園洞人和一個來自比利時35000年前的古歐洲人有著遺傳上的聯繫，不過讓人十分疑惑的是這種聯繫在同時期的其他古歐洲人中並沒有被發現。
因此，很有可能當時的東亞人並非和歐洲人發生基因交流，而是與同田園洞人和比利時古人相關的一個未知人群發生過基因交流，而這個未知人群極有可能是從尚未分化的古歐亞人群中的某一亞群演化而來的。
付巧妹說，本次分析的這兩個古人個體之間的遺傳聯繫，為歐洲人和亞洲人具有複雜的遺傳歷史提供了有力的直接證據。
(吳新智院士等於2003年在田園洞發掘現場)
確認田園洞人屬於古東亞人
關于田園洞人的最新研究成果，主要運用了古DNA測序技術。付巧妹2007年在西北大學獲得理學學士學位，2009年在中國科學院研究生院獲碩士學位，2013年在德國馬克斯·普朗克進化人類研究所獲生物演化遺傳博士學位,2013年2月-2014年2月為該研究所博士後，隨後，2014年2月-2015年12月在美國哈佛醫學院遺傳系做博士後，這種履歷讓她用現代生物學的方法進行人類的研究更加深入。
近幾年，使用分子遺傳手段了解滅絕古人類之間的關係及與現代人的基因交流情況一直是她的一個重要研究領域。在擔當中國科學院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任以後，她也有更為便利的條件組建專門研究團隊進行一些相關項目的研究。
付巧妹的博士生導師是德國馬克斯·普朗克進化人類學研究所所長斯文特·帕玻，他是全球首屈一指的古DNA測序技術專家。在德國進行學習和研究時，在導師的幫助下付巧妹已經熟練地掌握了古DNA測序技術，她和其他研究人員合成一系列特殊的DNA探針當作魚鉤，在泥土、化石等樣品中「釣取」極其微量的古人類DNA。用這樣的方法，2013年，付巧妹和她的研究團隊拼接出古人類田園洞人的第21號染色體。
2013年1月21日，美國科學院院刊(PNAS)就已經發表了一篇《對出自中國田園洞的早期現代人所做的DNA分析》的論文，介紹了付巧妹等研究人員對田園洞出土的生活在4萬年前的一個人類個體所做的DNA提取與分析結果。該文的基本結論是：這具人骨攜帶著少量古老型人類——尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA，但更多表現的是早期現代人的基因特徵，且與當今亞洲人和美洲土著人(蒙古人種)有著密切的血緣關係，而與現代歐洲人(歐羅巴人種)的祖先在遺傳上已經分開，分屬不同的人群。
「但是當時還有一些問題並不是很清楚，經過這些年的研究，我們的研究結論變得更清楚了。」付巧妹說，她所指的就是田園洞人屬於古東亞人的研究結果。
因為田園洞人化石中的染色體DNA已經高度降解，加上和周圍土壤裡面的細菌混在一起，以常規的技術提取難度非常大，因此2013年時還有很多問題比較模糊。而後付巧妹研究團隊用特定的DNA探針提取對應基因組位點，基本重建了重要位點上的DNA信息。這些年的研究中，付巧妹和其它研究人員又釣取並拼接出另外幾十條染色體，完成對田園洞人的基因組測序工作，從而得到第一個來自中國的古人類基因組數據，這也是整個東亞目前最為古老的人類基因組數據。
2014年新的研究證據顯示，現代歐洲人混入了更為古老的遺傳成分，而這會使得現代歐洲人在遺傳上遠離其他人群，因此無法確定之前的證據是否依然支持田園洞人是古東亞人。付巧妹研究團隊通過最新的古DNA技術，比較了田園洞人和未混入古老遺傳成分的歐洲人的基因組數據，確定了4萬年前的田園洞人確已呈現現代亞洲人遺傳特徵。
(田園洞人與其他人群關係示意圖 供圖 付巧妹)
田園洞人是中國人的直系祖先嗎?
十多年來，有關田園洞人的研究一直在不斷推進，有時，新的研究也會推翻先前得出的一些結論。比如田園洞人的生活年代就經過了兩次確定，2003年6月16日，周口店古人類學研究中心組成的考古發掘隊開赴洞穴進行發掘後，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所同號文博士等研究人員根據其伴生鹿牙，經同位素測定距今約2.5萬年，與山頂洞人同期，認為可作為人類化石年代的參照數據。
不過2007年，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所在對田園洞人骨骼化石進行放射性碳定年法分析後表明，田園洞人的生存年代距今約4.2萬年至3.85萬年前(現在一般簡便的說法是距今4萬年)，比發現地點相近的山頂洞人早1萬多年，是至今為止歐亞大陸東部有直接測年的最早的現代人類遺骸之一。
在古人類學研究中，距今10萬—2萬年前的古人類化石彌足珍貴，這一階段是現代人類尤其是東亞現代人類演化的重要時期，這些年一直都是國際學術界研究與爭論的熱點。因此，有關田園洞人的研究受到學術界高度關注。
在本次研究成果發表以後，很多人最關心的問題是田園洞人是我們中國人的祖先嗎?
早些年，一些說法認為，田園洞人或是中國人直系祖先。有這樣的說法並不令人奇怪，在中國學術界，長期以來一直存在著現代東亞人獨立起源的學說，一直與距今6萬年左右來自非洲的現代人擴散進入了亞洲地區「夏娃學說」針鋒相對。田園洞人由於生存的時間被測定在4萬年以前，其和「夏娃學說」至少在時間上沒有衝突。
可能很多人要失望了，付巧妹這篇論文的發布，雖然在遺傳學、分子生物學等領域都是很重要的科研進展，但它並不能證明田園洞人是中國人的直接祖先。
「我們現在很多人都有叔伯，如果你的叔伯沒有後代延續，在若干代以後你的子孫並不能說你的叔伯是他的直接祖先，田園洞人也是如此，他們這一支目前還沒有證據表明繁衍到了現在。」付巧妹說到。
其實關於這項研究，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的相關研究人員已經研究多年，本次基因組測定工作完成以後，付巧妹說他們2013年得出的基本結論沒有改變，只是確認田園洞人和東亞人，以及眾多美洲原住民，都屬於東亞支系。田園洞人有自己特有的一些遺傳特點，在現在的東亞人中沒有發現，所以他並不是任何現在生活的現代東亞人群的直接祖先，但田園洞人與現在生活的東亞人有共同的東亞祖先。這也暗示了四萬年前亞洲人群的多樣性。
(古人類場景復原圖 來源 T.P.S. Dave)
一些美洲人和田園洞人攀上了親戚
有意思的是，在付巧妹等人的研究中，一些美洲人倒是和田園洞人攀上了親戚。
根據截至目前的考古學研究證據，美洲現代人的遷移最早發生在距今約兩萬年前，由亞洲經白令海峽進入美洲，被考古學界的主流觀點認為是最為合理的途徑。
大量考古學證據表明，人類到達美洲後，快速地擴散到北美洲和南美洲的不同地區，並且創造出具有地域特色的更新世晚期古印第安文化，並且隨後在全新世孕育出高度發達的農業文明。
問題是，最早美洲人來自哪裡?這一直是眾多考古學研究人員追尋的問題。
結合其他研究，在舊石器時代晚期，歐亞大陸至少存在4個以上的人群。一個是3.7萬年前的早期歐洲人類，一個是4萬年前的田園洞人，還有4.5萬年前和4萬年前的兩個北亞人群，但是在現代人類中，沒有留下這兩個北亞人群的任何基因。
由于田園洞人生活在4萬年前，付巧妹等研究人員聯想到，所有的美洲土著人群應該和田園洞人有著一些相同的遺傳聯繫。如果美洲土著人群的祖先只有一個，極有可能當時遷移到美洲的就是田園洞人支系，因為他們的同一祖先是在田園洞人出現之後分化的。
但令人意外的是，基因組數據比對顯示，在美洲土著各個人群中，只有遠在南美洲的亞馬遜人與田園洞人的遺傳關係最近。付巧妹表示，這意味著，亞馬遜人的美洲土著人群或繁衍自未知的古人類支系，這些支系與田園洞人相關的人群有關。這一結果顯示，美洲土著人群也具有遺傳多樣性。
美洲土著人群的遺傳多樣性在學術界倒不是一個最新的觀點。一個由美國和巴西等國遺傳學家組成的科研團隊2015年7月21日在《自然》雜誌官網刊登的最新研究論文顯示，今天生活在南美洲亞馬遜河流域的土著居民與大洋洲土著居民之間存在親緣關係。該論文第一作者、美國哈佛醫學院基因學系學者蓬託斯·斯科格隆德在對2012年採集的一些基因樣本研究的過程中發現，巴西的一到兩個土著人群與澳大利亞、紐幾內亞和安達曼群島的土著人具有一些「奇怪的」基因相似性。
不過付巧妹等人的研究還表明，現有的美洲土著居民至少是由兩種甚至更多不同的亞洲祖先人群繁衍而來的，至少其中一種與4萬年前的田園洞人有著聯繫，另外大洋洲一些原住民與丹尼索瓦人存在基因聯繫，這也反過來給東亞史前人群多樣性研究提供了線索。