Science+Cell | 付巧妹团队联合季强团队：关键古蛋白和古DNA证据阐明近完整头骨哈尔滨古人类是丹尼索瓦人

“遗传意义上对现今东亚和大洋洲人群有贡献的古老型人类丹尼索瓦人是谁”，这是丹尼索瓦人发现15年来最重要的国际难题之一。

2025年6月18日， 中国科学院古脊椎 动物与古人类研究 所付巧妹科研团队与河北地质大学季强科研团队合作 在Science和Cell上发表了文章The proteome of the late Middle Pleistocene Harbin individual（哈尔滨中更新世晚期人类个体的蛋白质组） 和Denisovan Mitochondrial DNA from Dental Calculus of the > 146,000-year-old Harbin Cranium（距今至少14.6万年的哈尔滨人类头骨牙结石中发现丹尼索瓦人线粒体DNA），对距今至少14.6万年的哈尔滨古人类近完整颅骨开展了分子古生物学研究。联合团队 首次建立了古蛋白全自动化鉴定人群的方法体系，产生了迄今最高质量的古人类蛋白组数据；优化了古DNA提取实验和针对微量古DNA系统化建立了多种生信分析方法，另辟蹊径实现了牙结石中微量中更新世晚期人类古DNA的首次提取。基于这些创新性的古蛋白和古D NA 的分析方法 , 联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人，且线粒体属于已知早期丹尼索瓦人支系。哈尔滨 中更新世人类古蛋白和古DNA水平的关键证据揭示丹尼索瓦人至少14.6万年前已广泛分布在亚洲广大区域，表明“神秘的丹尼索瓦人”的形态特征，耦联了分子古生物学证据与形态学证据，突破了传统研究骨骼DNA的局限，通过微量牙结石研究古人类，这为从更新世人类化石恢复人类古DNA提供了新的可能。专家高度评价其“突破之处在于显示了卓越的实验和生信分析”，“研究具有巨大贡献——给了丹尼索瓦人一张“脸”，打开了延展其他化石关联到丹尼索瓦人的可能”。

2010 年， 基于遗传学发现 了神秘的 丹尼索瓦人 。 此前的研究 将来源于 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归属于丹尼索瓦人群，暗示他们可能曾广泛分布在亚洲地区。然而，现有的丹尼索瓦遗骸都较为残破，缺乏 同时具备完整形态特征和确凿分子证据的化石标本，严重阻碍了对该人群 形态 、分布及其在东亚古人类演化中作用的认知。 河北地质大学收藏 的哈尔滨 中更新世人类 头骨有希望成为解决这一瓶颈问题的关键证据。

中国黑龙江省哈尔滨 市 发现的保存 近乎完整 的 中更新世 人类头骨化石 （铀系测年≥14.6万年）（图1，图2），季强等人（2021）将其正式 命名为一个新的人种， 即 “龙人”（ Homo longi ）。形态学研究揭示其与青藏高原白石崖溶洞的丹尼索瓦下颌骨存在显著相似性，暗示其可能同属于丹尼索瓦人。最新的古蛋白质组和古DNA研究为哈尔滨古人类化石的群体归属和丹尼索瓦人群的较完整形态与遗传谱系提供了关键线索。

图1 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） 。

图2 近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA的演化 图。

近 几年来 ，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹 科研 团队 与 河北地质大学季强 科研 团队 合作 ， 通过自主建立的 前沿古蛋白 实验 与创新的古DNA 实验方案 ，对哈尔滨头骨化石及其牙结石展开双重攻关，首次将一具近乎完整的古人类头骨与神秘的丹尼索瓦人群关联起来，一举破解了困扰学界十 五 年 之久 的丹尼索瓦人形态之谜，为探讨丹尼索瓦人群的时空分布以及东亚的古人类演化历史提供了重要证据。

联合 研究 团队通过自主建立的 古蛋白质组 实验系统 从 哈尔滨 古人类 化石 中 获取到大量质谱数据，鉴定到308,458个谱图与20,455个肽段，通过降解相关修饰的分析确认了95种内源性蛋白质 ；这 代表 着 目前已知 最高质量的 古人类蛋白质组 数据，肽段数比此前基于同时期化石产生的数据多了1 1 倍（图1）。 该团队还首创了古蛋白全自动化鉴定人群分类的方法体系， 发现122个在人科物种中特有的 氨基酸突变 位点 。其中， 102个 黑猩猩、大猩猩和猩猩中的位点 为衍生型，而 哈尔滨 古人类 个体表现为100%匹配的祖先型 ； 15个 位点为 人属衍生 型， 哈尔滨 古人类 个体表现为100%匹配的衍生型 。因而，团队 将 哈尔滨 古人类 个体归入人属。同时， 该研究团队 发现4个丹尼索瓦人群特有的突变位点，包括1个祖先型位点和3个衍生型位点，3个衍生型位点匹配率高达86.57% （1个质量高，2个质量略低） 。系统发育分析表明， 该 哈尔滨 古人类个体 与 发现于 丹尼索瓦洞穴 的 Denisova 3号个体构成单系类群（支持率98%-100%） 。相关研究证 实了其为丹尼索瓦相关人群，实现了完整头骨形态与分子证据的直接关联。

解决了古 蛋白质组 自动化分析的难点后 ， 该研究团队依然面临着古DNA研究的挑战。实际上， 目前全球仅有4个10万年以上的古人类 遗址 成功获取到人骨古DNA数据，从 距今至少1 4 .6万年前的哈 尔滨古人类化石样本中获取古DNA 同样 面临着严峻的技术挑战。哈尔滨 古人类的 牙齿和颞骨 均无任何的人类古DNA留存；由于 牙结石致密的矿化结构为 古 DNA保存提供了相对封闭的微环境 ，该研究 团队另辟蹊径创新性地聚焦于微量的牙结石样本 。 针对两份微量的牙结石样本（ 0.5mg和0.3mg） ，团队 优化了 古DNA的提取 实验 方案 ， 将可能存在的提取液及 实验过程的残留物进行多方案提 取 ， 构建20个文库 ；该研究团队进而 从中筛选出7个含丹尼索瓦特异性变异的文库 （均来自0. 3mg 样本 ） 用于下游分析。同时，通过 自主开发 算法， 识别并严格筛选具有古DNA损伤特征的短片段（≤60 bp）， 通过算法构建人类祖先型与 丹尼索瓦 祖先型的参考序列， 最大程度地减小比对误差和筛选出古DNA片段。 基于 宿主线粒体 的 DNA分析明确了 哈尔滨 古人类 位于丹尼索瓦人线粒体DNA变异范围内 。该研究团队还研发生信分析方法确定不同支系的 关键位点 ，明确 其有27个位点属于只有所有丹尼索瓦人特有的变异，还有至少5个变异位点属于西伯利亚丹尼索瓦洞穴早期谱系（图2）。 考虑到 丹尼索瓦洞穴早期 人类 个体的年代范围（12.7-21.7万年）和 哈尔滨 古人类 个体的年代（不晚于14.6万年），这一古人类群体在中更新世晚期已广泛分布于从西伯利亚到中国东北的广阔地域。 该 研究证实了更新世牙结石可能保存宿主古DNA，为突破中更新世人类古DNA研究的技术瓶颈开辟了新途径。

两项研究 互 为印证，首次将一具近乎完整的古人类头骨与丹尼索瓦人的分子证据（包括古蛋白与古DNA）关联起来，不仅了解了“龙人”的古DNA和古蛋白信息，而且揭示了丹尼索瓦人较完整的头骨形态，这为识别东亚地区其他可能属于丹尼索瓦人的古人类化石（如大荔人、金牛山人等）提供了重要参照。

从宏观角度看，该研究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。 哈尔滨个体与西伯利亚早期丹尼索瓦人（距今12.3-21.7万年）的紧密遗传联系，证实 丹尼索瓦人在中更新世晚期就已经广泛分布于西伯利亚 和东亚北部 ，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？东亚地区其他古人类化石或许是解答这些问题的关键，而研究团队的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。 未来， 若能建立更多相对完整的头骨形态与分子 古生物学 证据的联系，将对探究丹尼索瓦人群的形态共性、内部多样性以及不同支系的时空分布、演化历史及其与现生人群的关系发挥关键作用。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.040

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu9677

制版人： 十一

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