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夏河丹尼索瓦人研究入选 《科学》 杂志“2019年十大科学突破”

青藏高原人类史前推12万年(解码)

核心阅读

杰尼索夫人是已经灭绝的古代人类。来自世界各地的科学家和考古学家一直试图揭开这个神秘的“新”种族的秘密。中国科学家的研究结果证实，在青藏高原一个洞穴中发现的人类下颌骨化石属于杰尼索夫人(Denisovans)，这将青藏高原人类活动的历史从3万-4万年前推进到16万年前。这一发现刷新了人们对青藏高原人类活动的最早历史以及史前人类对高海拔环境的适应的认识，也为人类进化史之谜增添了一个关键部分。

几天前，美国杂志《科学》宣布了2019年十大科学突破。中国科学院青藏高原研究所陈发虎院士和兰州大学张东久副教授领导了夏河杰尼索夫人的研究成果。此前，该成果先后被美国杂志《考古学》评为2019年世界十大考古发现，被杂志《科学新闻》评为2019年十大科学新闻。

杰尼索夫人是如何在夏河被发现的？它的发现有什么意义？

发现神秘人种的重要线索

在冰河时代，有一群神秘的人类和我们的祖先生活在这个世界上。

2008年，在俄罗斯西伯利亚南部阿尔泰山脉的一个名为“杰尼索夫”的洞穴中，人们首次发现了他们的“踪迹”——个指骨化石和两个牙齿化石。

两年后，研究人员从这个指骨化石中提取了古代的脱氧核糖核酸。经过分析和研究，他们发现这些化石来自4万年前，属于一个5-7岁的女孩。最特别的是，她不同于早期现代人，尼安德特人和弗洛雷斯更早发现，属于一个“新”种族。因此，根据被发现的地方的地名，它被命名为“杰尼索夫人”。

随后，通过脱氧核糖核酸测试和比较，研究人员发现丹尼索万基因广泛分布在现代亚洲人、澳大利亚土著人和大洋洲美拉尼西亚人之间。“尤其是青藏高原上的藏族和夏尔巴人，杰尼索夫人可能为他们贡献了一个叫做EPAS1的变异等位基因。这个等位基因为它提供了适应高海拔缺氧环境的能力。”陈发虎说。

西伯利亚的丹尼索万丹尼索瓦洞穴被发现海拔700米。为什么杰尼索夫化石中能检测到适应高原缺氧的EPAS1基因？此外，除了这个洞穴之外，任何地方都没有发现杰尼索夫人的踪迹。

来自不同国家的科学家和考古学家一直在寻找答案。

2019年5月，这个难题有望得到解决。陈发虎和张东久的团队从甘肃省夏河县白石崖洞的古代人类下颌骨化石中发现了新的线索。这个古代人类右下颌骨的化石大约有12厘米长，包括第一和第二磨牙的两颗完整牙齿。通过化石年代测定、物理形态和古老蛋白质的分析，研究人员确定它是杰尼索夫人或其近亲，是一个年轻的个体。

陈发虎说:“白石崖洞海拔3280米。只有当你长时间生活在高海拔地区，你才能选择耐缺氧基因。杰尼索夫人可能早就生活在广阔的东亚地区，包括青藏高原。在传播到青藏高原的过程中，他们获得了适应高低温缺氧的基因，然后将这些基因传递给现在的藏族和夏尔巴人。”

当然，以上结论只是基于先前科学研究的逻辑推理，并没有被进一步的考古学证实。“这也是我们接下来的任务之一，即通过综合运用环境考古学和遗传学以及其他多学科研究来追踪EPAS1基因的来源。”陈发虎说。

判断验证古老化石的种属

下河丹尼索万化石的发现可以追溯到1980年。

那一年，有人在甘肃省夏河县甘家镇白石崖溶洞意外发现了一根人骨。经过数次传递，化石被移交给中国科学院寒冷干旱地区环境与工程研究所前研究员董光荣。董光荣原本计划与当时仍在兰州大学任教的陈发虎讨论如何开展进一步的研究，但后来搁置了。直到2010年，化石研究才正式启动。

“光有化石是不够的。我们需要对化石出土的具体层位、位置和区域进行深入研究，以便获得以化石为代表的古人更准确的时空生存信息。”陈发虎说。由于化石发现时间较长，白石崖溶洞中化石的具体位置和层位信息不明，化石发现地点的信息仅来自于发现者。在过去的10年里，研究小组考察了恒河盆地的20多个洞穴，最终确定白石崖洞穴为化石发掘地。

"由于化石很长一段时间没有正式发掘和发现，尽管化石的位置已经确定，但仍然无法获得埋藏的地层信息，也很难确定其年代。"张东久说道。幸运的是，化石被包裹在一层碳酸盐中。研究人员用铀系对化石进行了年代测定，结果显示化石至少形成于16万年前。

时间确定后，如果能从石头中提取出有效的脱氧核糖核酸，就能从分子水平做出准确的判断，以确定谁拥有这个下颌骨。不幸的是，研究人员无法从样本中提取古代的脱氧核糖核酸。

张东久解释道:“在生物死亡的过程中，细胞会逐渐自溶。在高温高湿条件下，脱氧核糖核酸容易水解和断裂。此外，许多微生物会污染和吞噬脱氧核糖核酸。即使在理想的寒冷环境中，古老的基因也不会超过一百万年。”

为了进一步识别化石物种，研究小组使用了古代蛋白质分析。“人体内蛋白质的氨基酸序列和结构也记录了人类的遗传信息。虽然它的分辨率比脱氧核糖核酸小得多，但它的保存时间往往比脱氧核糖核酸长。因此，它对于判断耗时较长或在湿热环境中出土的古代化石物种非常有效。”张东久说道。

幸运的是，这次研究人员在化石中发现了杰尼索夫人独有的蛋白质。通过古老的蛋白质分析，研究人员最终发现化石与阿尔泰山地区杰尼索夫人洞穴中的杰尼索夫人有遗传关系。它可以被确认为青藏高原的杰尼索夫人，被称为夏河的杰尼索夫人。

补上人类演化史拼图的关键一块

人类登上青藏高原时，如何适应高原环境一直是古人类学家和青藏高原科学研究的焦点。

以前，考古学家认为青藏高原最早记录的人类遗址是在15000年前。2018年底，中国科学院古脊椎动物与古人类学研究所研究员高兴和副研究员张晓玲在尼雅地遗址(海拔4600米)有了新发现，将人类攀登青藏高原的历史推到了3万-4万年前。

陈发虎说:“夏河杰尼索夫人下颌骨化石的发现将青藏高原人类活动的历史推进到了16万年前，推进了12万年，刷新了人们对青藏高原人类活动的最早历史以及史前人类对高海拔环境的适应的认识，并把人类进化的“拼图”中的关键一块拼在了一起。”

虽然新发现的化石只保留了下颌骨的右侧，但它是有史以来发现的最大的杰尼索夫人化石，为研究杰尼索夫人的体质和形态提供了重要的证据。

”下颌骨的形状显示出一些古老的东西，更接近中更新世的人类化石。它的下颌骨厚而薄，尤其是缺少下巴。”陈发虎说:“通过测量下颌骨的几何形状，我们也发现了一些原始性，包括中更新世人类化石范围的变异，而在直立人变异范围的边缘，它更接近中国蓝田人和周口店人。但恰恰相反，它在牙齿排列形式上不同于直立人，没有直立人长，而是更接近中更新世的一些尼安德特人和智人标本。”

团队研究人员透露，将进一步研究杰尼索夫人在杰尼索夫人洞穴和在夏河的杰尼索夫人之间的交流、迁移和扩散，在夏河的杰尼索夫人的遗传、物理和文化特征，时间和地点