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《自然》杂志:青藏高原16万年前就有人类生活

2019年05月06日 13:17 来源:经济日报 参与互动 

  《自然》杂志刊发论文报道惊人发现——

  青藏高原16万年前就有人类生活

  经济日报·中国经济网记者 佘惠敏

  青藏高原作为世界屋脊,以其独特的自然环境与风光吸引着全球目光。图为位于中国西藏自治区的卓木拉日雪山。本报记者 高兴贵摄

  日前,世界顶级学术期刊《自然》杂志刊发论文报道了一个惊人发现:科学家检测了在海拔3280米的青藏高原白石崖溶洞找到的一块人类下颌骨,发现它属于丹尼索瓦人,且至少具有16万年的历史——由此一举大幅刷新了青藏高原的人类活动记录

  《自然》杂志日前刊发了中国科学院青藏高原研究所、兰州大学和德国马克斯·普朗克进化人类学研究所等多家科研单位的合作研究成果——结果表明:早在16万年前,青藏高原上就已迎来人类的足迹。这书写了世界范围内史前人类征服高海拔极端环境的最早记录。

  人类何时征服青藏高原

  去年11月30日,世界顶级学术期刊《科学》杂志曾发表过一篇中国科学院古脊椎动物与古人类研究所高星课题组与西藏自治区文物保护研究所合作的研究论文,报道了在藏北羌塘高原海拔4600米的旧石器时代遗址——尼阿底,证实古人在距今3万至4万年前就已踏足青藏高原的高海拔地区。

  而在该论文之前,从全球范围看,此前人类活动的最高海拔遗迹是发现于南美洲安第斯高原的Cuncaicha岩厦遗址,海拔4480米,年代为约1.2万年前。无论从年代还是从海拔,尼阿底遗址都超过Cuncaicha岩厦遗址。

  当然,这个时间记录如今又被改写——白石崖溶洞的人类下颌骨将人类踏足青藏高原的记录向前推至16万年前。但海拔记录没变,三者比较,还是尼阿底遗址在海拔高度上胜出。

  “放射性同位素定年结果显示,这块人类下颌骨至少具有16万年的历史。”参与此项研究的兰州大学副教授张东菊介绍,发现这块下颌骨的白石崖溶洞位于青藏高原东北部,具体在甘肃省夏河县甘家盆地。溶洞口高约5米,宽约7米,包含几个穴室。当地人介绍,该洞长达1公里以上。在溶洞入口的厚层沉积物中,研究人员发现了大量带有切割痕迹的动物骨头,还发现了包括石片、石核和刮削器在内的石器。

  这块下颌骨最初在民间发现。自2010年开始,兰州大学的相关科研团队在洞穴和周围地区开展了广泛考古调查,终于在2016年确认了下颌骨的原始发现地点。2016年,研究人员还在调查区域新发现两个旧石器时代遗址,表明史前人类的活动并没有局限于洞穴,还存在于甘家盆地的旷野区域中。

  “我们在2018年申请到国家文物局颁发的考古发掘执照,对白石崖溶洞遗址开展了正式考古发掘。”张东菊表示,遗址目前已出土很多骨骼碎片,但还未开展研究,并不确定其中是否有人骨,“我们正在做分析,未来会有答案”。

  古蛋白质确认人种身份

  那么,这件被研究人员称作“夏河人”的下颌骨化石,属于什么人类呢?

  “这件化石保存了人类下颌骨右侧一半和两颗完整的臼齿,其他牙齿有一点牙根部分,但不完整。”张东菊说,“它的性状看起来比较原始,牙齿比较大,没有下巴颏,说明它应该不是现代人,可能是更古老的古人类。”

  当然,这只是初步结果。要判断一个古人类化石的种属,最早只能依赖骨头的形状和结构特征及其测量数据,但随着技术的发展,我们目前还可以开展古DNA和古蛋白质分析。这就像古人判断孩子是不是自家亲生的只能看脸猜,而现代人却可以通过验DNA来准确判断彼此亲缘关系。技术的进步,能让人与人之间的关系判断更明确。

  然而,研究人员试图从这件化石中提取DNA却失败了。幸运的是,他们进行的古蛋白质分析成功了。这其实很正常。因为DNA很脆弱,容易受到微生物污染,也容易随时间推移而降解消失。科研人员仅在极少数古人类化石中成功提取到古DNA信息,大部分化石仍仅能进行性状分析。而古蛋白质能比古DNA保留更长时间,也更容易保存。对此,研究人员从2000年起利用质谱法来识别化石中的蛋白质,并分析出它们的氨基酸序列。

  “我们从夏河人保存最好的一颗牙齿中提取样品,从中发现了丹尼索瓦人独具的变异蛋白质。”论文作者之一、兰州大学博士生夏欢告诉记者,“2017年,研究团队发现这个信息时非常惊奇。因为,这是在丹尼索瓦洞之外,全世界明确发现的第一个丹尼索瓦人。”

  丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人曾是一个震惊世界的发现。2008年,在俄罗斯西伯利亚南部阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞,人们发现了一个小女孩的指骨化石,并从中成功提取了DNA。根据DNA检测结果,她属于一个全新的人类种群——丹尼索瓦人。这一发现意味着人类近期族谱至少有3个截然不同的成员,分别是现代人、尼安德特人和丹尼索瓦人。该研究被《科学》杂志评为2012年度十大科学突破之一。

  在丹尼索瓦洞中,科学家陆续获得了很多发现。但在丹尼索瓦洞之外,人们此前并没有明确发现过丹尼索瓦人。

  尼安德特人和丹尼索瓦人均已灭绝。现有研究表明,丹尼索瓦人和尼安德特人有过基因交流。而且,丹尼索瓦人对现代人的DNA也有贡献,人们在现代低海拔地区东亚人口中和青藏高原藏族人中都发现了丹尼索瓦人的基因贡献。目前,丹尼瓦索人DNA占比最高的人群位于澳大利亚、巴布亚新几内亚一带。

  科学家们推测,丹尼索瓦人虽然此前只在俄罗斯发现,但其主要活动范围可能在中国。由于丹尼索瓦人化石发现的少,而且很破碎,所以无法与中国已发现的古人类化石进行形态对比。而中国化石也很少保存有古DNA,所以,在这一新研究发表之前,没有证据来证实以上推测。

  而现在,这块缺失的拼图终于合上了。

  深入高原的古人类进化史

  青藏高原平均海拔在4000米以上,高寒缺氧,资源稀缺,环境恶劣,对人类生存构成严峻挑战,被称作“地球第三极”。“对比研究显示,藏族人群有一部分非常小的基因来自丹尼索瓦人。”夏欢介绍,现今的夏尔巴人、藏族人和邻近种群都携带了有助于他们在青藏高原这一高寒缺氧地区生存的遗传变异,而这种遗传变异可能源自丹尼索瓦人。

  过去,人们一直不解的是:丹尼索瓦人为何产生了对高海拔、低氧环境的这种遗传适应?毕竟,此前有关丹尼索瓦人的化石证据一直局限于海拔只有700米的丹尼索瓦洞。而现在,甘肃夏河白石崖溶洞丹尼索瓦人的发现,解开了这个谜题。

  “夏河人”的下颌骨化石被部分包裹在碳酸盐结核中。研究者表示,它可能属于13岁至18岁之间的青少年,其性别目前仍无法判断,其年代与目前所知的丹尼索瓦洞中最古老的丹尼索瓦人化石相近。而且,其部分特征(如牙齿)与过往描述的丹尼索瓦人化石类似。

  “丹尼索瓦洞的最新测年结果显示,丹尼索瓦人在该洞生活时间距今约为20万年到5.5万年,而夏河的丹尼索瓦人测定的最小年龄为距今16万年前,两者年代相近,很难说在哪里出现得更早。”张东菊说,古DNA保存对环境要求比较高,西伯利亚寒冷气候可能有利于丹尼索瓦人DNA的保存。而丹尼索瓦人古蛋白质在夏河人化石中成功保存,应该也与青藏高原相对较冷的环境有直接关系。“东亚发现过很多人类化石,但很少能保存DNA,也就很难确定其是否是丹尼索瓦人。”

  “在甘肃夏河的发现表明,丹尼索瓦人适应高海拔、低氧环境的时间远远早于现代人。”张东菊说,古人类占据了处于中更新世的青藏高原并取得了成功,早在现代智人到来之前,他们就适应了高海拔低氧环境。夏河丹尼索瓦人提供了这些古人类在具有挑战性的环境下深入青藏高原的进化历史证据。

  最后,研究团队在论文中表示:“我们的分析为更好理解东亚中更新世人类的演化铺平了道路。”

  佘惠敏

【编辑:左盛丹】

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