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(fù)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(xué)家通過最新的技術(shù)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(nèi)，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(rèn)他們來自于一個之前未發(fā)現(xiàn)的已經(jīng)滅絕的新古代人類種群。科學(xué)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(nèi)，發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的骸骨化石。

《自然》（Nature）雜志發(fā)表有關(guān)“夏河人”的研究報告。

5月2日，國際頂級學(xué)術(shù)刊物《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了這一研究。中國科學(xué)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(xué)資源環(huán)境學(xué)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(cè)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?，骨骼比較厚，牙齒比較大，相當(dāng)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(yīng)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(diǎn)，就可以初步判斷，這不是一塊現(xiàn)代人的骨頭，應(yīng)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(zhì)形態(tài)分析、古基因分析和古蛋白分析。

體質(zhì)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(xué)上的舊石器時代相當(dāng)。中更新世定在距今100萬至10萬年，相當(dāng)于舊石器時代早期的中、后階段。

科學(xué)家本期盼著能從夏河人化石中提取到古基因。上世紀(jì)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(rèn)為，這種分析方法對于古人類研究是“革命性的”?？茖W(xué)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(jìn)行測序，科學(xué)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(zhì)。這得益于牙釉質(zhì)的保護(hù)，研究者實(shí)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(zhì)中的氨基酸序列同樣蘊(yùn)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(xué)家發(fā)現(xiàn)了丹尼索瓦人一段特有的變異蛋白質(zhì)?！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(xué)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(xué)和德國馬普進(jìn)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(dá)約40年。

“雖然研究者在做古代人類研究時時刻都準(zhǔn)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(nèi)。

在這項(xiàng)研究的背后，發(fā)現(xiàn)夏河人下頜骨化石的故事經(jīng)歷也注釋了張冬菊的感嘆。這并不是一塊通過正式立項(xiàng)的考古工程發(fā)現(xiàn)的化石。1980年，當(dāng)全中國都忙著下海經(jīng)商的時候，在夏河縣白石崖溶洞內(nèi)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(qiáng)識的活佛認(rèn)出這是一塊人類化石，他想找人來研究。

六世貢唐倉活佛認(rèn)識一對夫妻，丈夫是蘭州大學(xué)化學(xué)系教授，妻子則在中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所當(dāng)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(jīng)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(zhuǎn)交給了董光榮。當(dāng)時，長期從事沙區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)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(dāng)時在蘭州大學(xué)地理系任教的陳發(fā)虎教授，兩人準(zhǔn)備共同研究這塊化石。但兩人各自的研究領(lǐng)域都不是古人類，自己領(lǐng)域的研究任務(wù)已然相當(dāng)繁重，夏河人化石研究只得一拖再拖。

2004年，張冬菊進(jìn)入了蘭州大學(xué)攻讀博士學(xué)位。她加入了陳發(fā)虎教授的研究團(tuán)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?yàn)椴┦垦芯空n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(zhuǎn)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(tuán)隊首要任務(wù)是找到化石被發(fā)現(xiàn)的具體位置?！斑@其實(shí)是我們花的時間最多、精力最多的的一個任務(wù)”，張冬菊說，當(dāng)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(diǎn)。

他們幾經(jīng)周折，前后花了將近六年時間，才終于根據(jù)當(dāng)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(diǎn)。

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(nèi)，冬季的每日恒溫都在8-9攝氏度?！霸谇嗖馗咴瓏?yán)酷的寒冷環(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(dāng)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(xué)家證明這是一個全新的人類種群。如果中國的科學(xué)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?，比較大膽，可能給他提供一個新的名字，但實(shí)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(shù)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(shí)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(xué)院古脊椎動物與古人類研究所的研究人員從其富含細(xì)菌和真菌DNA污染的化石樣品中，通過和德國馬普進(jìn)化人類研究所等團(tuán)隊一同開發(fā)的一種特殊的捕獲技術(shù)，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(jìn)行了測序。

研究最終證實(shí)，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(jīng)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(nèi)亞，科學(xué)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(xué)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(nèi)攜帶著EPAS1基因的一種變異，從而能夠應(yīng)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(xiàng)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(shí)有一點(diǎn)心理準(zhǔn)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(jié)果出爐，“非常的驚喜和意外”。

通過基因比對，遺傳學(xué)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(shí)物的證據(jù)。這是因?yàn)?，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(xué)界對于東亞古人類的研究，有不少模糊地帶。張冬菊的觀點(diǎn)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(xué)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(dāng)時丹尼索瓦人的體質(zhì)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(jìn)行體質(zhì)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(xué)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(rèn)識不清楚的現(xiàn)狀”，張冬菊認(rèn)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(xiàn)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(dāng)時的人類應(yīng)該已經(jīng)適應(yīng)了高海拔的生存環(huán)境?！睆埗照f。“當(dāng)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(xué)界認(rèn)為大約在15000年之前，人類可能已經(jīng)季節(jié)性地登上了青藏高原。當(dāng)時的人類在青藏高原上依靠狩獵采集生存。

科研團(tuán)隊在藏北羌塘高原進(jìn)行尼阿底遺址發(fā)掘。新華社發(fā)

2013年，中國科學(xué)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(hù)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(xiàng)研究2018年11月剛剛發(fā)表。

由此，科學(xué)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(yīng)高海拔極端環(huán)境能力的認(rèn)識。

接受采訪時，高星說，尼阿底遺址的石葉制品技術(shù)特點(diǎn)、地層序列和測年結(jié)果為丹尼索瓦人南遷的遺傳學(xué)推測“提供了考古學(xué)證據(jù)”。

他認(rèn)為，在年代、地理位置和文化相關(guān)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(dāng)?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?wù)撃岚⒌走z址與丹尼索瓦人基因交流的關(guān)系時，應(yīng)該更加謹(jǐn)慎?！?

張冬菊認(rèn)為，夏河人和尼阿底遺址有很長的時間差。兩項(xiàng)研究之間并沒有直接的關(guān)聯(lián)，唯一能說明的是舊石器時代中晚期人類已經(jīng)登上青藏高原，并且?guī)е麄兊氖骷夹g(shù)，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(xué)的研究團(tuán)隊已經(jīng)獲得了國家文物局關(guān)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(wù)也會很重?！睆埗照f。

在夏河人化石研究上已經(jīng)開展合作的團(tuán)隊將繼續(xù)合作。其他一些團(tuán)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(zhǔn)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(tuán)隊已經(jīng)在洞穴內(nèi)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(dāng)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(nèi)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(jīng)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(fù)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(jīng)能夠讓中國乃至東亞所有的古人類學(xué)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(xué)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(nèi)居住的同族之間的基因變化。

張冬菊并不悲觀。“目前的結(jié)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(shí)習(xí)生 宋承翰 發(fā)自北京

Hash:8da5055742f793f74b28ba9378068510d7af910e