这些“老牙垢”和古蛋白不简单

几十万年前，不只有我们“毛茸茸”的祖先在奔跑、狩猎、生火、生活，还有许多其他的“人类亲戚”也在地球上诗意地栖居着。其中，丹尼索瓦人，一个神秘的族群，既不像尼安德特人那样留下了许多化石，也没有像现代人一样遍布全球，但却真实存在过。

虽然丹尼索瓦人已经消失在历史长河中，他们的基因却并没有完全灭绝。比如当今生活在青藏高原的藏族人群体内，拥有着一种让他们适应高海拔缺氧环境的关键基因EPAS1，这可能是从丹尼索瓦人那里“借来”的遗传礼物。

丹尼索瓦人是谁？长啥样？他们是怎么‘混入’如今的现代人基因里的？这是科学家在过去15年里最想搞明白的人类演化之谜之一。

对此，一支中国科学家联合团队带来了突破性进展。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹团队携手河北地质大学教授季强团队，从一块哈尔滨古人类头骨化石的牙结石中“读取”出了珍贵的遗传信息，同时还获得了迄今为止最清晰的古人类蛋白组数据，确认该人种属于已知早期丹尼索瓦人支系。6月18日，相关研究论文分别发表于《细胞》及《科学》。

论文评审专家认为，这些工作就像“给了丹尼索瓦人一张‘脸’”，并且打开了此后将其他化石延展关联到丹尼索瓦人的可能。

近乎完整的头骨和牙齿上的牙结石。研究团队供图

“龙人”或属丹尼索瓦人

2008年，考古学家在位于俄罗斯西伯利亚中南部的丹尼索瓦洞中，发掘出一小块距今约7.62万至5.16万年前的指骨。经过检测，该指骨的主人竟然是一种前所未见的古人类，被称为“丹尼索瓦人”。他们最早在丹尼索瓦洞中生活的时间甚至可以追溯到21.7万年前。

此后，不断有来源于西伯利亚丹尼索瓦洞穴、青藏高原白石崖溶洞以及台湾澎湖海域等遗址点出土的牙齿、骨骼碎片及不完整下颌骨被归属于丹尼索瓦人群，表明他们可能曾广泛分布在亚洲地区。

但现有的丹尼索瓦遗骸都较为残破，化石标本并不能同时具备完整的形态特征和确凿的分子证据，因此严重阻碍了人们对该人群形态、分布及其在东亚古人类演化中作用的认知。

到了2021年，一枚哈尔滨中更新世人类头骨化石正式发表，有望成为解决这一瓶颈问题的关键证据。

“这枚在黑龙江省炳尔滨市发现的古人类头骨化石保存近乎完整，经测定距今超过14.6万年。我们将其命名为一个新的人种——‘龙人’。”季强告诉《中国科学报》，此前的形态学研究显示，该头骨与丹尼索瓦的下颌骨存在着显着相似性，暗示“龙人”或许也同属于丹尼索瓦人。

沿着这条线索，这支联合团队继续“深挖”，通过自主建立的前沿古蛋白实验与创新的古DNA实验方案，对该头骨化石及其牙结石展开了双重攻关，在研究中首次成功将神秘的丹尼索瓦人群与一个近乎完整的古人类头骨直接关联，为破解这一古老族群的身份和形态之谜提供了关键实证。

“翻越”两大挑战

科学家从化石标本上获得的古人类蛋白质组数据，不仅能够提供关于古代人类生物学和演化的宝贵信息，还能够填补传统基于DNA的研究中的空白。通过“独家武器”，即一种团队自主建立的古蛋白质组实验系统，研究人员从这枚化石中获取到大量质谱数据，鉴定出308458个谱图与20455个肽段，并确认了95种内源性蛋白质。

“这代表了目前已知最高质量的古人类蛋白质组数据，其肽段数比此前基于同时期化石产生的数据多了11倍。”付巧妹说。

要想“解读”如此巨大的数据量，仅靠传统人工分析已远远不够。在研究中，团队首创了古蛋白全自动化鉴定人群分类的方法体系，由此发现了122个在人科物种中特有的氨基酸突变位点。由此，这位哈尔滨古人类头骨主人的“身份”正在逐渐浮出水面。

“该个体表现在102个位点上为100%匹配的祖先型，还在15个位点为人属衍生型，还存在4个只有丹尼索瓦人才有的特殊突变位点。”付巧妹解释道，有102个基因位点在黑猩猩、大猩猩、猩猩等现代猿类身上已经发生改变，称为“衍生型”，这些位点在更原始的人类祖先中则是“祖先型”，而另外15个位点只有在“人属”中才会表现为“衍生型”。“这说明在分子层面，哈尔滨古人类不仅不属于猿类，还被正式归入人属，并且很可能与丹尼索瓦人有着密切关系。”

经过进一步系统发育分析表明，该个体与发现于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3号个体构成了单系类群，证实了其正是神秘又罕见的丹尼索瓦人一员。

漂亮地翻过对古蛋白质组自动化分析的“高山”，研究人员还面对着古DNA研究的挑战。

在全世界范围内，至今只有4个超过10万年的古人类遗址成功提取到了古DNA。而在这具距今至少14.6万年化石标本的牙齿和头骨里，已经没有了一丝古DNA残留。但研究人员却另辟蹊径，把目光投向了牙结石——它结构致密、像个小“保险箱”，能为DNA提供一个相对封闭、稳定的保存环境。

“胆大”加上“心细”，他们“从针尖上找金子”。针对两份仅为只有0.5毫克和0.3毫克的牙结石样本，经过不懈的古DNA的提取和筛选，仅0.3毫克样品的部分用于后续分析。同时，他们开发了专门算法以提高分析准确性，发现该个体的母系遗传信息，完全落在丹尼索瓦人的变异范围内，有27个变异位点是所有已知丹尼索瓦人特有的。

付巧妹表示，从牙结石可能提取出宿主古DNA，这一创造性的方法为突破中更新世人类古DNA研究的技术瓶颈开辟了新路径。

更新世古人类个体的地理分布及其蛋白质组特征（仅包含已报道的古蛋白质组相关研究）。 均由研究团队供图

迁徙之途漫长待解

“西伯利亚丹尼索瓦人生活在距今12.7万到21.7万年前，而哈尔滨古人类至少有14.6万年历史，这意味着早在中更新世晚期，这一族群就已经广泛分布在从西伯利亚到中国东北的广大区域中。”季强说。

这一早期分支是否扩散至更南区域，其与中国其他古人类群体存在怎样的互动？前人的研究表明存在不同支系的丹尼索瓦人群对现代东亚和大洋洲人群的多次渗入，这些不同分支的丹尼索瓦人群源头又在哪里……两项研究交相辉映，为理解丹尼索瓦人在亚洲的迁徙扩散提供了清晰线索，但同时也引发了新的科学问题。

付巧妹表示，东亚地区其他古人类化石或许是解答这些问题的关键，这两项成果为后续的中晚更新世古人类遗传学研究提供了很好的范本。

她进一步指出，未来如果能建立起更多头骨形态与分子证据之间的清晰联系，将有望揭示丹尼索瓦人群的形态共性、内部多样性，以及他们在不同时空中的分布格局与演化脉络，厘清他们与现代人群之间深远的遗传关联。