基因指紋說出青藏高原的秘密：曾經，我也是熱帶動物的天堂

出品：科普中國

製作：董廣輝 杜琳垚（蘭州大學資源環境學院）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

在《美國科學院院刊》雜誌近期發表的一篇文章中，來自蘭州大學、西北農林科技大學和中國科學院昆明動物研究所等單位的團隊研究發現，現今分布於熱帶地區的印度野牛和蘇門答臘犀，在距今約5200年前，生活在青藏高原東北部。

△圖片來源：論文截圖

是什麼原因促使這些熱帶動物北遷數千公裡？為何此它們之後又消失不見了呢？

這一切，還要從青藏高原的畜牧傳統說起。

擁有4000年畜牧傳統的青藏高原

素有「世界屋脊」之稱的青藏高原，擁有近21億畝的高寒草場，為牧業的發展提供了優越的天然條件。畜牧業是現今青藏高原的支柱產業，犛牛和藏羊則是高寒牧場最重要的家畜。遼闊的草場像巨幅的毛毯，成千上萬的犛牛和藏羊點綴其上，有如大把撒落的黑色和白色的珍珠。在藍天白雲的映襯下，形成獨特而美麗的天然畫卷。

△青藏高原牧業區圖片來源：蘭州大學碩士生韓源源拍攝

青藏高原的畜牧傳統至少可追溯至距今約2000年前。據《後漢書·西羌傳》記載：生活在青藏高原東北邊緣地區的羌人「所居無常，依隨水草。地少五穀，以產牧為業」。東漢永元九年（公元97年），燒當羌部落首領迷唐聯合其它羌人部落進犯隴西郡，後與漢軍隊在高山大戰，漢軍「斬虜千餘人，得牛馬羊萬餘頭」，顯示牛、羊和馬為彼時羌人牧養的主要家畜。

△青藏高原牧業區圖片來源：蘭州大學博士生申旭科拍攝

漢代之前青藏高原人類生產生活場景的記述在史書典籍中已難以尋覓，那麼如何才能探秘更久遠時期青藏高原人類對動物資源的開發歷史呢？

動物考古學的發展為解決這一問題提供了有效的途徑。古人類通過對家養動物或野生動物肉奶的取食獲得優質蛋白質，動物的毛皮可用於蔽體和禦寒，動物的骨骼則被用於製作骨器或被當作垃圾遺棄。

此外，與人類關係密切的動物可能會被用於陪葬。動物骨骼由於不易降解，可在被埋藏後長期保存，在考古學家發掘遺址的過程中被系統採集。根據對現代動物骨骼的研究，發現不同種屬動物骨骼的形態特徵是有區別的。遵循「將今論古」的原理，即可通過對考古遺址出土動物骨骼的形態學鑑定，揭示不同時代古人類利用動物的種類和組合特徵。

青藏高原70%以上的新石器和青銅時代遺址分布在其東北部。根據對該地區青銅時代遺址出土的動物骨骼形態鑑定的結果，發現在距今4000至2000年前，青藏高原東北部人類主要通過畜牧生產獲得肉食資源，主要飼養的家畜包括羊、牛、豬、馬和狗等。同時期在其東部毗鄰的中原地區，人類也是主要通過飼養上述家畜獲得肉食資源，不過所利用的家畜種屬比例有所不同。

△青藏高原農業區圖片來源：中國科學院青藏高原研究所高玉博士拍攝

然而，動物考古研究結果顯示，更早之前的新石器晚期（約距今7000-4000年前）青藏高原東北部和中原地區人類對動物資源的利用策略有明顯的差異。

在那個時代，中原地區種植粟（小米，穀子）黍（黃米，糜子）和飼養家畜豬狗已成為主導的生產方式，為人口增長和社會發展奠定了重要的經濟基礎。也是在那段時間，從事粟黍種植的農業人群擴張到了青藏高原東北邊緣的河谷地帶，但與同時期中原地區的部落不同，他們獲得肉食資源的方式是通過狩獵而不是飼養家畜。

△青藏高原農業區圖片來源：中國科學院青藏高原研究所博士生楊繼帥拍攝

熱衷於狩獵的山那樹扎農業聚落

位於甘肅省岷縣的山那樹扎遺址就是這樣的一個農業聚落。山那樹扎遺址是一個馬家窯文化早期（距今5300-4500年前）的遺址，海拔高度約2300米，緯度在北緯34.5°左右。

根據植物大化石鑑定結果，該遺址出土的粟黍佔植物遺存總數的80%以上。動物骨骼形態鑑定結果則顯示，野生動物骨骼數量佔比高達約76%，家養動物（豬和狗）骨骼佔比僅為約24%。

這顯示山那樹扎遺址先民獲得食物資源的主要方式是粟黍種植和狩獵活動，而家畜飼養僅為輔助的生產方式。

為什麼新石器晚期農業人群到岷縣定居之後，仍然採用狩獵而不是更穩定的家畜飼養方式獲取肉食資源呢？這是一個很令人好奇的謎題。

△山那樹扎農業聚落生活場景復原圖圖片來源：董廣輝教授設計，張海巖先生繪製

在山那樹扎遺址鑑定出的野生動物種屬包括鹿科動物、斑羚等，也有滇金絲猴、竹鼠和犀科等現今生活在熱帶亞熱帶地區的動物。這個遺址還出土了較多無法通過形態鑑定至種屬的大型牛科動物的骨骼，會不會是犛牛或本地野生牛科動物的骨骼呢？為了破解這個難題，古DNA研究技術派上了用場。

就如沒有兩個人的指紋是完全一樣的，也沒有兩個不同物種的動物的DNA序列是一樣的，因此DNA序列也可以視為「基因指紋」。通過從動物骨骼中提取古DNA測序，並將其結果與現今動物的DNA序列資料庫開展對比分析，就可以追蹤溯源，精確判定考古遺址出土動物骨骼的種屬。

△山那樹扎狩獵場景復原圖圖片來源：董廣輝教授設計，張海巖先生繪製

通過對山那樹扎遺址出土的10個大型牛科動物骨骼核基因組數據分析，發現它們竟然是現在僅分布於熱帶地區的印度野牛的遺存。

印度野牛是世界上現存體型最大的牛之一，肩部突出隆起，四肢膝蓋以下的毛是白色的，所以有個別名叫「白襪子」。如今印度野牛僅分布在北緯29°以南地區，包括印度、尼泊爾、泰國，以及我國西南部等地區，被世界自然保護聯盟（IUCN）列為瀕危物種。

通過對山那樹扎遺址出土的2個犀科動物骨骼線粒體DNA分析，發現它們是蘇門答臘犀的遺存。這種動物現今主要分布在印度尼西亞和馬來西亞等東南亞國家，被世界自然保護聯盟（IUCN）列為極危物種。

熱帶野生動物為何出現在青藏高原？

為什麼印度野牛和蘇門答臘犀這些熱帶地區的野生動物會在新石器晚期出現在位於青藏高原東北部的山那樹扎遺址呢？

通過梳理已有的動物考古和古氣候研究結果，發現在新石器晚期，蘇門答臘犀還出現在甘肅秦安大地灣和河南淅川下王崗等位於中國北方的遺址，而這段時期是溫度高降水多的時期。山那樹扎遺址出土牛骨直接測年結果在距今5200年前左右，研究顯示那時的夏季溫度可能比現在高2℃左右。

這暗示較高的夏季溫度很可能促使印度野牛和蘇門答臘犀向北遷徙至青藏高原東北部，而較高的溫度和降水可能導致這一地區的生態環境優越，野生動物的生物多樣性豐富，進而使其成為東亞最後的狩獵場之一。

△山那樹扎狩獵場景復原圖圖片來源：董廣輝教授設計，張海巖先生繪製

不過，在距今5000年之後青藏高原東北部的遺址中，卻並沒有發現印度野牛和蘇門答臘犀的蹤跡，這又是什麼原因導致的呢？

古環境研究顯示距今5000-4000年前出現氣候冷幹事件，森林植被也明顯退化，很可能導致該地區不適於對低溫敏感的野生動物（尤其是印度野牛和蘇門答臘犀）生存。

另一方面，青藏高原東北部的人類定居強度則在逐漸增強，需要開發更穩定的動物資源，此後家畜羊、黃牛和犛牛開始成為最主要的動物資源，牧業取代狩獵成為人類獲取肉食資源的主導方式。

藉助古DNA研究方法破解的信息，我們眼前依稀閃現5200年前「白襪子」野牛和蘇門答臘犀在岷縣林間草地漫步的場景。彼時青藏高原東北部還是眾多野生動物棲息繁衍的樂園，也為農夫們提供了豐富的獵物。

然而，在氣候變化和人類活動的疊加影響下，印度野牛和蘇門答臘犀再未出現在這一地區。這個故事為我們認識野生動物地理分布、氣候變化和人類活動的關係，思考在全球氣候快速變化背景下人類如何與自然界和諧共處提供了一個動態的觀察視角。