這塊骨頭來自一個神秘人種，證明16萬年前古人類已登上青藏高原
夏河人下頜骨化石復原圖。圖片來源：《自然》雜志網(wǎng)站
在沉寂了四十多年后，一塊由一位藏傳佛教喇嘛1980年發(fā)現(xiàn)于青藏高原東北部甘肅省夏河縣的人類下頜骨化石（下稱夏河人），最近終于證明了自己的價值?？茖W家通過最新的技術手段證明，它屬于一個全球新發(fā)現(xiàn)的神秘人種。
2008年在俄羅斯阿爾泰邊疆區(qū)的一處洞穴內，人們發(fā)現(xiàn)了一小段指骨，隨后又發(fā)現(xiàn)了兩顆牙齒化石，通過古基因分析，確認他們來自于一個之前未發(fā)現(xiàn)的已經滅絕的新古代人類種群?？茖W家以發(fā)現(xiàn)的洞穴名來命名這些消失的人類——丹尼索瓦人。
夏河人被證明屬于丹尼索瓦人，這意味著，在丹尼索瓦人發(fā)現(xiàn)后的十多年時間里，全球首次在丹尼索瓦洞之外的區(qū)域內，發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的骸骨化石。
《自然》（Nature）雜志發(fā)表有關“夏河人”的研究報告。
5月2日，國際頂級學術刊物《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了這一研究。中國科學院院士陳發(fā)虎為文章第一作者。
這一發(fā)現(xiàn)，“首次為丹尼索瓦人曾在東亞廣泛分布的推測提供了化石證據(jù)”，通訊作者、蘭州大學資源環(huán)境學院副教授張冬菊告訴南都記者，它同時也首次為丹尼索瓦人提供了頭面下頜部位的形態(tài)樣貌數(shù)據(jù)，并將青藏高原史前人類活動的歷史從距今4萬年一舉提前至距今16萬年前。
這可能是一個丹尼索瓦人青少年
一塊古老的人類化石擺在張冬菊面前。它早已泛黃，表面也有不少破損，但上面仍鑲嵌著兩顆碩大、泛白的牙齒。
這是一塊人類下頜骨右側化石，兩顆完整的牙齒是主人的第一臼齒和第二臼齒，第三臼齒沒有萌發(fā)，其他的牙齒只留下一些牙根?！皬谋壤峡矗趋辣容^厚，牙齒比較大，相當原始”，張冬菊這樣描述。
從牙齒萌發(fā)的情況來推斷，夏河人應該是一名處于青少年時期的個體，在13-18歲之間，男女性別無法判別。
乍一看，這塊下頜骨沒有突出的下巴頦，這是現(xiàn)代人明顯的骨骼特征。光憑這一點，就可以初步判斷，這不是一塊現(xiàn)代人的骨頭，應該屬于古代人種。
為了知道“他”是誰？研究者對夏河人化石做了三種途徑的分析——體質形態(tài)分析、古基因分析和古蛋白分析。
體質形態(tài)分析顯示，夏河人為中更新世古老型智人。地球歷史上的更新世和考古學上的舊石器時代相當。中更新世定在距今100萬至10萬年，相當于舊石器時代早期的中、后階段。
科學家本期盼著能從夏河人化石中提取到古基因。上世紀90年代以來，古基因分析方法日漸成熟，對于歐亞大陸諸多古人類化石的研究，提供了很多新的信息。
張冬菊認為，這種分析方法對于古人類研究是“革命性的”?？茖W家正是憑借這一方法，發(fā)現(xiàn)尼安德特人與現(xiàn)代人之間的基因聯(lián)系。尼安德特人是一群生存于舊石器時代的史前人類，1856 年，其遺跡首先在德國尼安德河谷被發(fā)現(xiàn)。
也是由于對丹尼索瓦洞化石所攜帶的基因進行測序，科學家確定了這一早已滅絕人種的存在，并解密了他們的全基因組。
遺憾的是，研究者沒有能在夏河人的骸骨里提取到古基因，最重要的分析手段用不上了。失之東隅，收之桑榆，好消息是，在夏河人的一顆臼齒里保存了一段古蛋白質。這得益于牙釉質的保護，研究者實際上在下頜骨中也嘗試提取古蛋白，但未能成功。
古蛋白分析方法是最新的古人類研究方法，蛋白質中的氨基酸序列同樣蘊含一些個體演化的信息，雖然相對古基因分析而言，古蛋白分辨率低一些。
丹尼索瓦洞挖掘現(xiàn)場。
丹尼索瓦人牙齒。圖片來源：國家地理
丹尼索瓦人指骨。圖片來源：維基百科
令人驚喜的是，在夏河人的古蛋白中，科學家發(fā)現(xiàn)了丹尼索瓦人一段特有的變異蛋白質?！斑@為我們確定夏河人屬于丹尼索瓦人提供了最主要的證據(jù)”，研究的參與者，蘭州大學博士研究生夏芳說。對夏河人化石的古蛋白的分析由蘭州大學和德國馬普進化人類研究所共同完成。
每件化石的發(fā)現(xiàn)“都是可遇不可求的偶然事件”
從夏河人化石的發(fā)現(xiàn)到確定其屬于丹尼索瓦人，研究跨度長達約40年。
“雖然研究者在做古代人類研究時時刻都準備著要發(fā)現(xiàn)化石，但任何一件化石的發(fā)現(xiàn)，都是可遇不可求的偶然事件”，張東菊告訴記者，丹尼索瓦人在青藏高原的發(fā)現(xiàn)亦如此，這并不在研究計劃之內。
在這項研究的背后，發(fā)現(xiàn)夏河人下頜骨化石的故事經歷也注釋了張冬菊的感嘆。這并不是一塊通過正式立項的考古工程發(fā)現(xiàn)的化石。1980年，當全中國都忙著下海經商的時候，在夏河縣白石崖溶洞內隱修的一位喇嘛發(fā)現(xiàn)了它。這塊奇怪的骨頭引起了他的注意——它很像人骨，但又不太一樣。
隨后，喇嘛把化石帶出洞穴，贈送給夏河的六世貢唐倉活佛丹貝旺旭。博聞強識的活佛認出這是一塊人類化石，他想找人來研究。
六世貢唐倉活佛認識一對夫妻，丈夫是蘭州大學化學系教授，妻子則在中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所當翻譯。這對夫妻看到這塊下頜骨，意識到這是一塊很重要的古人類化石。
經過這對夫妻的牽線，貢唐倉活佛把這塊珍貴的下頜骨化石，轉交給了董光榮。當時，長期從事沙區(qū)第四紀地質研究的中科院研究員董光榮正在薩拉烏蘇遺址做沙漠演化研究。隨后，董光榮又聯(lián)系到了當時在蘭州大學地理系任教的陳發(fā)虎教授，兩人準備共同研究這塊化石。但兩人各自的研究領域都不是古人類，自己領域的研究任務已然相當繁重，夏河人化石研究只得一拖再拖。
2004年，張冬菊進入了蘭州大學攻讀博士學位。她加入了陳發(fā)虎教授的研究團隊，主要研究黃土高原舊石器時代人類的活動。她一直對夏河人化石保有濃厚的興趣，但因為博士研究課題未完成，她也沒有能夠拿出大量時間來做研究。
在擱置了將近30年之后，直到2010年，對夏河人化石的系統(tǒng)研究才開始啟動。這時，張冬菊也博士畢業(yè)留校工作，她將自己未來的研究方向從黃土高原轉向了青藏高原。討論了數(shù)十年的夏河人化石研究終于提上了日程。
由于這塊化石并非考古發(fā)掘出土，在研究正式啟動之后的多年里，研究團隊首要任務是找到化石被發(fā)現(xiàn)的具體位置?！斑@其實是我們花的時間最多、精力最多的的一個任務”，張冬菊說，當研究化石的時候，單純的一塊化石能夠告訴我們的信息是比較有限的，我們需要知道化石的發(fā)現(xiàn)地點。
他們幾經周折，前后花了將近六年時間，才終于根據(jù)當時喇嘛提供的描述等信息，找到了位于夏河縣的白石崖溶洞，確定了這里就是夏河人化石的出土地點。
白石崖溶洞位于海拔3280米的青藏高原東北部。根據(jù)對洞穴的初步考察，在洞穴入口大約80米的范圍內，冬季的每日恒溫都在8-9攝氏度?！霸谇嗖馗咴瓏揽岬暮洵h(huán)境下，這個洞穴相對而言還是適合人類生存的”，張冬菊推測，這可能是當時的人類選擇在這個地方生活的一個重要的原因。
作為一個全新的人種，丹尼索瓦人遺骨發(fā)現(xiàn)于2008年，2012年科學家證明這是一個全新的人類種群。如果中國的科學家能夠更早對夏河人開展研究，是不是有這樣的可能，丹尼索瓦人會得到另外一個命名？
“這很難說”，張冬菊告訴南都記者，相比基因信息，夏河人提供的古蛋白信息還是比較有限的，如果我們早一些做研究，發(fā)現(xiàn)夏河人的蛋白和現(xiàn)代人有什么樣的區(qū)別，這可能還不足以將其確定為一個新的古代人種?！耙灿锌赡芪覀冏龅脑纾容^大膽，可能給他提供一個新的名字，但實際上這很難確定。”
與夏河人不同，俄羅斯丹尼索瓦洞的遺骨保有豐富古基因信息，讓新人種的確立順理成章。
田園洞人下頜骨化石。圖片來源：中科院古脊椎動物與古人類研究所官網(wǎng)
田園洞遺址外觀。圖片來源：中科院古脊椎動物與古人類研究所官網(wǎng)
“古基因技術對于古人類研究發(fā)揮了核心作用”，張冬菊說，目前東亞發(fā)現(xiàn)的古人類化石上能夠提取到古DNA的，其實非常少，已報道的只有北京房山區(qū)的田園洞人。
北京房山的田園洞曾出土一具四萬年前男性的骨骼化石。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的研究人員從其富含細菌和真菌DNA污染的化石樣品中，通過和德國馬普進化人類研究所等團隊一同開發(fā)的一種特殊的捕獲技術，將混雜在大量微生物DNA中極其微量的古人類DNA篩選出來，并進行了測序。
研究最終證實，田園洞人屬于古東亞人，但并非現(xiàn)代東亞人的直接祖先。田園洞人這一支系的東亞人沒能繁衍至今。
丹尼索瓦人在亞洲可能曾廣泛分布
得益于丹尼索瓦洞保存的古基因，研究表明，盡管丹尼索瓦人已經消失，但其基因卻以不同比例保存在現(xiàn)代人的身體里。
在東南亞的巴布亞新幾內亞，科學家發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代美拉尼西亞人中有4%-6%的基因與丹尼索瓦人相同。這意味著，丹尼索瓦人或許南遷過，并與亞洲東南部的本土人群發(fā)生過基因交流。
2010年，加州大學伯克利分校的教授拉斯姆斯· 尼爾森（Rasmus Nielsen）發(fā)現(xiàn)藏區(qū)原住民體內攜帶著EPAS1基因的一種變異，從而能夠應對相對低氧的環(huán)境。這一基因可能繼承自已滅絕的丹尼索瓦人。
這項研究還比較了東亞不同區(qū)域的人種攜帶EPAS1基因的異同。盡管藏族人和漢族人僅僅分開生活了不足3000年，他們攜帶這一基因的情況卻大相徑庭：研究表明87%的藏族人攜帶有該基因，而漢族人攜帶這一基因的比率僅有9%。
“看到這些研究，我們其實有一點心理準備，但真沒有想到，夏河人就一定是丹尼索瓦人”，張冬菊說。2017年，古蛋白分析結果出爐，“非常的驚喜和意外”。
通過基因比對，遺傳學研究推測，西藏是丹尼索瓦人向南遷徙的通道，但一直缺少考古實物的證據(jù)。這是因為，西藏地處青藏高原腹地，史前人類遺跡非但不會隨地層而深埋，反而會因地殼的抬升和剝蝕作用而在地表消失。
夏河人人種屬性的確立，是否有助于為解開這個迷撕開一道口子？
“夏河丹尼索瓦人是不是遷徙來的，這還很難說”，張冬菊說，在我們的研究成果發(fā)表之前，只有西伯利亞的丹尼索瓦洞發(fā)現(xiàn)過丹尼索瓦人的一節(jié)指骨、一節(jié)腳趾以及兩顆牙齒。也就是說，我們根據(jù)考古的發(fā)現(xiàn)，只能確定，丹尼索瓦人在阿爾泰山地區(qū)有分布，但其他區(qū)域有沒有分布并不清楚，大家的推測是丹尼索瓦人曾在東亞區(qū)域有廣泛的分布。
“夏河人化石的發(fā)現(xiàn)，從化石證據(jù)的角度說明了，丹尼索瓦人曾在16萬年前出現(xiàn)在青藏高原的東北部區(qū)域”，張冬菊說，至于夏河人從哪里來，他前面和后面的故事，我們目前還沒有辦法講。根據(jù)我們的推測，丹尼索瓦人可能是在東亞先出現(xiàn)的，而不是從別的地方遷徙過來的。
對丹尼索瓦人的研究還比較有限，研究者只能嘗試講一個還很不完整的故事?？茖W界對于東亞古人類的研究，有不少模糊地帶。張冬菊的觀點是，可能此前東亞地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一些古老型智人化石就屬于丹尼索瓦人，只是目前無法比對和證明。
“之前的遺傳學研究也能夠得到這種推測，如果丹尼索瓦人在東亞有廣泛分布，他出現(xiàn)在青藏高原的夏河，也就可以理解了”。
2008年，丹尼索瓦洞出土的是骨骼碎片，當時丹尼索瓦人的體質形態(tài)特征基本是缺失的，而這正是夏河化石的優(yōu)勢，夏河化石首次揭露了丹尼索瓦人頭面下頜骨部位的形態(tài)特征, “使丹尼索瓦人與其他古老人群進行體質形態(tài)對比，成為可能?！?
在此之前，中國發(fā)現(xiàn)的古老型智人化石大多數(shù)只有形態(tài)學信息，沒有基因信息，而丹尼索瓦人缺乏形態(tài)特征，這使得彼此之間無法做直接對比研究，“這造成了目前我們對于東亞的古人類演化認識不清楚的現(xiàn)狀”，張冬菊認為，夏河人化石可能可以建立兩個區(qū)域的古人類之間的這種聯(lián)系。
近年來重要史前人類文化遺存發(fā)現(xiàn)位置。制圖：宋承翰
青藏高原人類活動記錄從4萬年提前至16萬年前
夏河人的另一大貢獻是將青藏高原的史前人類活動記錄從距今4萬年提前至16萬年前?！霸谙暮拥つ崴魍呷松畹臅r期，當時的人類應該已經適應了高海拔的生存環(huán)境?！睆埗照f。“當時是倒數(shù)第二次冰期，就是這樣一個冰冷的氣候環(huán)境下，人類在青藏高原上出現(xiàn)了”。
在多年之前，依據(jù)青藏高原上已有的舊石器時代遺址發(fā)現(xiàn)，科學界認為大約在15000年之前，人類可能已經季節(jié)性地登上了青藏高原。當時的人類在青藏高原上依靠狩獵采集生存。
科研團隊在藏北羌塘高原進行尼阿底遺址發(fā)掘。新華社發(fā)
2013年，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所高星課題組與西藏自治區(qū)文物保護研究所發(fā)現(xiàn)了尼阿底遺址。該遺址位于拉薩東北約300公里的那曲縣。
尼阿底遺址考古發(fā)掘現(xiàn)場一角。新華社發(fā)
數(shù)以千計的黑色石葉制品埋藏在海拔4600米的西藏尼阿底遺址下，表明這些精美石器的主人可能在4萬年前就已登上地球“屋脊”——青藏高原的腹地。這項研究2018年11月剛剛發(fā)表。
由此，科學家指出，4萬年是目前所知人類踏足青藏高原的最早時間；4600米是迄今為止史前人類在高海拔地區(qū)生活的最高記錄。
夏河人的發(fā)現(xiàn)刷新了人們對青藏高原歷史、史前人類適應高海拔極端環(huán)境能力的認識。
接受采訪時，高星說，尼阿底遺址的石葉制品技術特點、地層序列和測年結果為丹尼索瓦人南遷的遺傳學推測“提供了考古學證據(jù)”。
他認為，在年代、地理位置和文化相關性上，尼阿底和新疆駱駝石、寧夏水洞溝等恰好“相互銜接”，“共同形成一條丹尼索瓦人群向南遷徙及其與當?shù)刈迦喝诤系淖C據(jù)鏈?！?
不過，該遺址中并沒有發(fā)現(xiàn)人類骸骨。青藏高原的其他考古遺址中也沒有發(fā)現(xiàn)直接的古代DNA證據(jù)。評審專家也指出，“談論尼阿底遺址與丹尼索瓦人基因交流的關系時，應該更加謹慎?！?
張冬菊認為，夏河人和尼阿底遺址有很長的時間差。兩項研究之間并沒有直接的關聯(lián)，唯一能說明的是舊石器時代中晚期人類已經登上青藏高原，并且?guī)е麄兊氖骷夹g，留下了大量的文化遺存。
“我們寄希望于將來的發(fā)現(xiàn)”
對夏河人以及丹尼索瓦人的研究只是剛剛開始。
2018年，蘭州大學的研究團隊已經獲得了國家文物局關于發(fā)掘夏河人白石崖溶洞的許可，要對遺址做系統(tǒng)發(fā)掘?！皬?018年我們做的初步工作來看，遺址遺存信息是非常豐富的，將來我們的任務也會很重?！睆埗照f。
在夏河人化石研究上已經開展合作的團隊將繼續(xù)合作。其他一些團隊也可能受邀加入。張冬菊希望，大家能夠把研究工作做得更系統(tǒng)、更全面，更準確地揭露白石崖溶洞的遺址信息和丹尼索瓦人的信息。
研究團隊已經在洞穴內發(fā)現(xiàn)了很多動物骨骼，“目前還沒有確定有沒有發(fā)現(xiàn)人類骨骼”，這要等到對每一件骨骼做了分析之后可能才會有答案。目前這些發(fā)掘材料都在整理和分析過程當中，但是無疑該遺址保存有大量的舊石器時代的考古遺存。
至于溶洞內到底哪一層的文化遺存是和夏河丹尼索瓦人同時期的，“這個線索我們不僅已經有了，而且掌握了很好的一些材料和證據(jù)。 ”
與此同時，依靠夏河人提供的丹尼索瓦人下頜骨形態(tài)特征，雖然難以復原出丹尼索瓦人的完整樣貌，但其提供的一部分特征，可能已經能夠讓中國乃至東亞所有的古人類學研究者和舊石器時代研究者獲得新的研究視角。
不過，夏河人化石缺失的DNA信息也為下一步的研究帶來一些挑戰(zhàn)和困難?？茖W家將無法比對夏河人DNA和現(xiàn)代在藏區(qū)生活的藏族人的基因異同，也無法比較夏河人和大約2000多公里外的丹尼索瓦洞穴內居住的同族之間的基因變化。
張冬菊并不悲觀?！澳壳暗慕Y果只能是這樣，接下來不管是在整個青藏高原做的考察工作，還是接下來我們對于白石崖溶洞遺址的研究，都可能會對于解決現(xiàn)在這個問題有很大的幫助”，她表示，“我們寄希望于將來的發(fā)現(xiàn)?！?
采寫：南都記者 吳斌 實習生 宋承翰 發(fā)自北京
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