人類“失散”多年的神秘表親

百里飛宇

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科學(xué)家正在俄羅斯丹尼索瓦洞穴作研究
人類穿衣服、吃烹煮過的食物、住在樓房里，還有意識地去學(xué)習(xí)知識、研究各種問題、發(fā)明物品……在地球上，人類如此特別。但是幾萬年前，我們的祖先可能并沒多特別，因為附近就住著與他們做著類似事情的遠(yuǎn)親尼安德特人、弗洛勒斯人等。這些親戚已滅絕，化石和生活痕跡讓我們知道他們曾經(jīng)存在。就在我們以為已經(jīng)找齊所有曾經(jīng)一同生活在地球上的親戚時，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個神秘的遠(yuǎn)方表親留下的蛛絲馬跡。
2008年，考古學(xué)家在位于俄羅斯西伯利亞中南部的丹尼索瓦洞中，發(fā)掘出一小塊指骨，據(jù)估計指骨已有7.62萬年至5.16萬年的歷史。經(jīng)過檢測，指骨的主人竟然是一種前所未見的古人類。這種古人類被稱為“丹尼索瓦人” 。而他們最早在丹尼索瓦洞中生活的時間可能可以追溯到21.7萬年前。這在考古學(xué)界引起了軒然大波。
近年來，考古學(xué)家對丹尼索瓦人的研究，得出了不少讓人意外的結(jié)論，比如我們的基因有一部分源自丹尼索瓦人，其中包括控制一些外表特征和某些疾病的基因。再比如，基因上分析顯示，這種古人類的足跡曾經(jīng)遍布?xì)W亞大陸、澳大利亞、東南亞。而在發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的指骨之前，考古學(xué)家竟然對這種古人類一無所知。不過，這也是可以理解的，畢竟已發(fā)現(xiàn)的與丹尼索瓦人相關(guān)的證據(jù)非常少，化石也僅有幾塊。所幸在新技術(shù)的幫助下，考古學(xué)家還是為我們打開了一扇了解這位神秘表親的窗。讓我們來看看丹尼索瓦人是怎樣的。
說起古人類，我們的腦海里可能會出現(xiàn)渾身長著濃密的毛發(fā)、低低的額頭、濃眉、凸嘴……那幺，丹尼索瓦人長什幺樣呢？
迄今為止，考古學(xué)家只有為數(shù)不多的幾塊丹尼索瓦人遺骨碎片，其中含有DNA的更是少之又少。如何通過這些碎片復(fù)原丹尼索瓦人，考古學(xué)家也很苦惱。幸運的是，近幾年來，研究古老遺骨的技術(shù)不斷在進(jìn)步，如今考古學(xué)家不用僅依賴于DNA，通過DNA甲基化現(xiàn)象也能推測出古人類的大概樣貌。DNA甲基化是一種DNA化學(xué)修飾的形式，能夠在不改變DNA序列的前提下，控制基因的表達(dá)，從而改變遺傳表現(xiàn) 。
可以說，我們身體的特征，包括骨骼形態(tài)都與DNA甲基化有關(guān) 。2014年，以色列的研究人員根據(jù)丹尼索瓦人遺骨的DNA構(gòu)建了部分DNA甲基化圖譜。之后，他們對比了丹尼索瓦人、尼安德特人和現(xiàn)代人類的DNA甲基化圖譜，發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人頭骨部分有34處DNA甲基化與現(xiàn)代人和尼安德特人不同。通過對照現(xiàn)代人和尼安德特人的長相，再加上已經(jīng)確認(rèn)的丹尼索瓦人擁有巨大的臼齒這個特征，研究人員大致復(fù)原了丹尼索瓦人的臉——低額頭、寬大扁平的臉、幾乎沒有下巴。

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為了驗證這個結(jié)果，研究人員還構(gòu)建了尼安德特人和黑猩猩的甲基化圖譜，并對比科學(xué)家已經(jīng)掌握的這兩種生物的臉部骨骼解剖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在預(yù)測這兩種生物的骨骼形態(tài)方面，大約85%的甲基化特征重建與解剖學(xué)特征吻合。
不過，這種方法也有缺點，那就是只能呈現(xiàn)生物體骨骼的大概情況，并不能得到精確數(shù)據(jù)，比如他們的手指長多少厘米、臉寬多少厘米等。因此要想知道尼索瓦人到底長什幺樣，還需等到更多骨骼化石的發(fā)現(xiàn) 。

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去除附著碳酸鈣結(jié)核的夏河丹尼索瓦人下頜骨三維表面模型（灰色為虛擬重建的鏡像部分）
青藏高原被稱為世界的第三極，那里海拔高、氣溫低，更重要的是，那里的氧氣稀薄，但是夏爾巴人和生活在那里的藏族人卻能輕松應(yīng)對這樣的環(huán)境，這得益于他們體內(nèi)存在一些特殊的基因——幫助身體產(chǎn)生脂肪的基因tbx15和wars2，還有突變基因EPAS1 。其中，EPAS1有助于控制血液中的血紅蛋白數(shù)量。這對于長期生活在高原的人來說非常重要，因為如果長期通過增加系統(tǒng)中的血紅蛋白來應(yīng)對缺氧，那幺人患上心臟疾病的風(fēng)險就會增大。那幺，為什幺夏爾巴人和藏族人會攜帶EPAS1突變基因呢？
2014年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，夏爾巴人和藏族人攜帶的tbx15和wars2，還有EPAS1突變基因竟然都來自丹尼索瓦人。但是當(dāng)時唯一一個發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的地點是在海拔僅有七八百米的丹尼索瓦洞，科學(xué)家們很納悶，丹尼索瓦人為什幺需要這些基因呢？夏爾巴人和藏族人怎幺會與丹尼索瓦人扯上關(guān)系？
2019年，中國蘭州大學(xué)的考古學(xué)家終于找到了一些線索。他們對一塊來自甘肅省夏河縣白石崖溶洞（海拔3250米）的下頜骨進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，這是一塊人骨，并且它已經(jīng)有大約16萬年的歷史，這將人類最早在青藏高原活動的時間提前了大約12萬年！
那幺，這塊下頜骨的主人是什幺人呢？御寒和抗低氧基因是不是他們傳給夏爾巴人和藏族人的呢？原本考古學(xué)家們希望借助一貫的做法——從化石中提取DNA，來確認(rèn)化石主人。然而，由于年代久遠(yuǎn)，其中的DNA沒有保存下來。好在近些年來科學(xué)家們開發(fā)了新的考古手段——分析古蛋白質(zhì) 。
相比于DNA，化石中的古蛋白質(zhì)留存的時間更長。而構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸化學(xué)結(jié)構(gòu)最終由生物體DNA中特異的編碼序列所決定，因此，通過比較不同物種的相同蛋白質(zhì)的氨基酸組成，可以判斷物種之間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。非常幸運的是，經(jīng)過了十幾萬年，這塊下頜骨化石上仍能提取出蛋白質(zhì) 。經(jīng)過分析對比，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這塊下頜骨的主人正是我們神秘的遠(yuǎn)親丹尼索瓦人！這是考古學(xué)家第一次在丹尼索瓦洞之外的地方發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的化石。
考古學(xué)家認(rèn)為，丹尼索瓦人可能在青藏高原生活了很長時間，這使他們獲得了適應(yīng)青藏高原惡劣環(huán)境的突變基因，而在與夏爾巴人和藏族人祖先交往的過程中，他們把這些突變基因傳給了夏爾巴人和藏族人。而這個發(fā)現(xiàn)也震驚了考古學(xué)界，因為它填補(bǔ)了丹尼索瓦人遷徙的歷史，還改寫了古人類在青藏高原活動和擴(kuò)散的歷史。

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考古學(xué)家在甘肅省夏河縣白石崖洞的古沉積層中取樣
事實上，除了將適應(yīng)高原環(huán)境的基因分享給現(xiàn)代人類之外，現(xiàn)代人類體內(nèi)控制黝黑膚色、棕色頭發(fā)和棕色眼睛的基因可能都源自丹尼索瓦人，美國華盛頓大學(xué)的研究人員的一項研究結(jié)果顯示，現(xiàn)代人類的自閉癥基因可能也來自丹尼索瓦人。
丹尼索瓦人對美拉尼西亞人的基因組貢獻(xiàn)很大，高達(dá)4%～6% 。于是研究人員分析了現(xiàn)代美拉尼西亞人的基因組，尋找一種叫做拷貝數(shù)變異的東西，希望能通過這些基因線索來追溯丹尼索瓦人的狀況。拷貝數(shù)變異能顯示個體的某個完整基因的復(fù)制數(shù)與其他個體的不同，通過這些不同，可以推測出個體的一些特征。例如，與健康的人相比，患有亨廷頓舞蹈癥的人IT15基因的一個特定編碼區(qū)內(nèi)的序列復(fù)制數(shù)異常增多。
經(jīng)過分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，在79%的美拉尼西亞人的基因組中，染色體16p11.2有多達(dá)38.3萬個堿基對復(fù)制，這比其他地區(qū)的人多出了許多。而這種復(fù)制異常源自丹尼索瓦人基因組。那幺，16p11.2拷貝數(shù)變異有什幺特別之處呢？原來，16p11.2位于與自閉癥相關(guān)的基因組區(qū)域，16p11.2復(fù)制時的重復(fù)和缺失可能會引發(fā)自閉癥。
那幺，丹尼索瓦人患有自閉癥嗎？研究人員認(rèn)為，在16p11.2復(fù)制異常的情況下，丹尼索瓦人可能與現(xiàn)代人類的自閉癥患者相似，在語言、交流和社交方面有障礙。而這種基因的異常可能與他們曾經(jīng)長期生活在高海拔、寒冷的極端封閉的環(huán)境中有關(guān) 。
【人類“失散”多年的神秘表親】而鑒于部分自閉癥患者在某些方面表現(xiàn)出“超能力”，比如繪畫上的天賦、超強(qiáng)的記憶力等，也有人提出，丹尼索瓦人是否也有類似的“超能力”？考古學(xué)家似乎還真找到了一些證據(jù) 。
在俄羅斯的丹尼索瓦洞中，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在4.5萬年前，即最后一批西伯利亞丹尼索瓦人消失之前，他們經(jīng)歷了一次技術(shù)快速發(fā)展的時期。其中，在洞中，考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)了展現(xiàn)復(fù)雜的鉆孔、雕刻和拋光技術(shù)的手鐲;還發(fā)現(xiàn)了用來縫制東西的精致的骨針;與現(xiàn)代的哨子和長笛形狀相似的樂器;小巧的石質(zhì)刀片;用鴕鳥蛋殼制成的管狀珠子;等等。并且其中一些技術(shù)還屬于首創(chuàng)，比如用蛋殼來制作珠子、用石片來制作小型刀片的技術(shù) 。據(jù)研究，這些技術(shù)是從丹尼索瓦洞傳播到歐洲和亞洲西南部，向東傳播到中國北部和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的。這可能說明丹尼索瓦人擅長發(fā)明創(chuàng)造，或許這正是16p11.2拷貝異常送給他們的禮物。
關(guān)于丹尼索瓦人，我們了解得還非常少，這個曾經(jīng)與我們的祖先共同生活在地球上的古人類到底是什幺樣的，還需要更多的考古發(fā)現(xiàn)和開創(chuàng)性研究來解答。而通過對丹尼索瓦人的研究，或許我們也能找到治療自閉癥，或者其他與丹尼索瓦人基因相關(guān)的疾病的方法。