新技术或重塑东亚古人类演化认知 | 科技前线

此前的研究显示，丹尼索瓦人或曾广泛分布于亚洲地区。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。

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所团队与合作者，分别通过自主建立的前沿古蛋白实验，以及创新的古DNA实验方案，对保存近乎完整、距今至少14.6万年的哈尔滨古人类——“龙人”头骨化石及其牙结石开展研究，首次将这具古人类头骨与神秘的丹尼索瓦人群关联，破解了困扰学界许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。

01

古蛋白组学创新：

锁定人属归属与丹尼索瓦特征

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308458个谱图与20455个肽段，确认了95种内源性蛋白质。这是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11倍。

▲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）

研究团队首创了古蛋白全自动化鉴定人群分类的方法体系，发现了122个在人科物种中特有的氨基酸突变位点。

在102个黑猩猩、大猩猩和猩猩（均属于人科物种）特有位点中，哈尔滨古人类个体都和其他人类表现相同。另有15个位点是所有人属特有的变异。因而，将哈尔滨古人类个体归入人属。

同时，该研究团队发现哈尔滨古人类有3个突变位点属于丹尼索瓦人（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%）。

研究证实哈尔滨古人类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。

02

古DNA研究新突破：

牙结石暗藏基因“密码”

在解决了古蛋白质组自动化分析的难点后，研究团队继而突破了DNA研究的难关。

此前，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。在距今至少14.6万年前的哈尔滨古人类化石样本中获取古DNA，也面临严峻的技术挑战。

哈尔滨古人类的牙齿和颞骨均无任何人类古DNA留存。不过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。

研究团队创新性地聚焦两份极其微量的牙结石样本（0.5mg和0.3mg），优化了古DNA提取实验方案，同时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，该研究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。

▲近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA的演化图

研究团队还研发了确定不同支系关键位点的分析方法，明确了哈尔滨古人类属于西伯利亚丹尼索瓦洞穴早期谱系。考虑到丹尼索瓦洞穴早期人类个体的年代范围（12.7万年-21.7万年）和哈尔滨古人类个体的年代（不晚于14.6万年），哈尔滨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。

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路径。

03

重塑东亚古人类演化认知

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。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。

研究成果为理解丹尼索瓦人在亚洲的迁徙扩散提供了清晰线索，也为后续的中晚更新世古人类遗传学研究提供了范本。

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。

论文链接：

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

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

来源：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所

责任编辑：王颖