文化

西藏洞穴发现新化石,证明人类祖先很早就能适应高海拔

Carl Zimmer ·

丹尼索瓦人是现代人的近亲,这一发现证明该人类种群曾经生活在中亚和东亚的大部分地区。

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

1980 年,一名西藏僧侣来到一个神圣的洞穴祈祷。在洞穴地上,他发现了半块人类下颌骨,上面还嵌着两颗牙齿。

本周三(当地时间 5 月 1 日),一支科学家团队报告说,这块化石属于一个 16 万年前的丹尼索瓦人。丹尼索瓦人来自一个神秘的谱系,该谱系与尼安德特人类似,于大约 5 万年前消失。

该化石是科学家在西伯利亚丹尼索瓦洞穴(Denisova Cave)以外的地方发现的第一块丹尼索瓦人化石。丹尼索瓦人是现代人的近亲,这一发现证明该人类种群曾经生活在中亚和东亚的大部分地区。

多伦多大学古人类学家本斯·维奥拉(Bence Viola)并未参与这项新研究。他表示:“我们终于在丹尼索瓦地区之外找到了一个丹尼索瓦人化石,我非常激动。我们发现丹尼索瓦人已经有 10 年了,但我们之前从未在其他任何地方找到他们存在的证据。”

新发现的化石表明,丹尼索瓦人非常耐寒。丹尼索瓦人生活的青藏高原海拔高达 10700 英尺(约合 3261 千米),而他们仅依靠简单的石器就能在这样恶劣的环境下生存。

这一发现还表明,这些丹尼索瓦人可能已经进化出适应高海拔环境的基因,而生活在西藏的人可能继承了这些基因,这要归功于史前丹尼索瓦人和现代人的杂交。

1970 年代,俄罗斯研究人员开始挖掘西伯利亚丹的尼索瓦洞穴。多年来,他们发现了大量的骨骼化石,这些化石中的一些看起来像是来自人类或已灭绝的人类近亲。

科学家对这块发现于西藏的下颌骨进行了虚拟重建,化石上附着的包裹体已通过数字手段移除。图片版权:Jean-Jacques Hublin, MPI-EVA, Leipzig

为了寻找线索,考古学家把一些骨头送到德国莱比锡的马克斯·普朗克进化人类学研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology),那里的专家擅长从化石中提取 DNA。

结果发现,一些骨头含有尼安德特人的 DNA。但在 2010 年,马克斯·普朗克研究所的研究人员曾发现,一根手指骨含有的基因十分不同,来自一个未知的人类谱系

在过去的十年里,科学家发现了头骨碎片在内的许多丹尼索瓦人牙齿和骨骼碎片。在 28.7 万年前到大约 5 万年前,丹尼索瓦人似乎曾断断续续地在这个洞穴里生活过

从他们的 DNA 判断,丹尼索瓦人与 40 万年前的尼安德特人有着共同的祖先。他们曾与尼安德特人和现代人类杂交。到了现在,东亚、澳大利亚、太平洋岛屿和美洲的人们都携带一些丹尼索瓦人的 DNA。

丹尼索瓦人的 DNA 在现代人身上分部广泛,这一现象有力地表明该人类种群可能生活在整个东亚和东南亚,甚至是其他地方:本月早些时候,有研究团队提出,一批丹尼索瓦人可能曾抵达新几内亚,并与现代人进一步杂交

但一年又一年过去了,没人能在西伯利亚洞穴外找到丹尼索瓦人的化石。

2010 年,中国兰州大学考古学家张东菊开始研究这块发现于西藏的下颌骨,该化石此前一直被默默地收藏于张东菊所在的研究机构。

张东菊很快就发现,这块骨骼与人类骨骼类似,但又不属于现代人类。张教授在接受采访时说:“我们(现代人类)都有下巴,但这块化石没有。”

最终,张教授在西藏找到了发现这块下颌骨的洞穴。附近寺庙的僧侣告诉她,他们经常在进洞参拜时发现人类骸骨。

“他们说这些骸骨是半骨半石。”张教授说。

发现下颌骨的石灰岩洞穴位于西藏夏河附近的河床上。僧侣到洞里祈祷时发现了类似人类的遗骸。图片版权:Dongju Zhang, Lanzhou University

张东菊和她的同事开始在洞穴中进行小型发掘,他们找出了一些远古工具,这些工具表明曾有人类生活在该洞穴。

她把下颌骨的照片通过电子邮件发给马克斯·普朗克研究所的古人类学家让-雅克·休布林(Jean-Jacques Hublin)。出于好奇,休布林决定前往中国实地研究这块化石。很快,休布林和张东菊就开始与其他专家合作,以发掘更多信息。

台湾大学的沈川洲和余采伦负责计算化石的年龄。这块下颌骨上还附着有一些岩石碎片,这些碎片中含有铀。通过测量铀衰变为钍的过程,他们估算出了这块骨头所属的时期。

结果表明,这块下颌骨至少有 16 万年历史,是迄今为止青藏高原上人类存在的最古老证据。这块化石久远的年代也支持了科学家的推测,即这块骨骼不属于现代人类。

DNA 可以揭示化石的真实身份。但是,北京古脊椎动物与古人类研究所的遗传学家付巧妹发现,化石并未保留下任何遗传物质。

幸运的是,科学家在化石中找到了其他生物分子。在马克斯·普朗克研究所,分子人类学家弗里多·威尔克(Frido Welker)在下颌骨的牙齿中发现了古蛋白。

这些蛋白质并非来自现代人;相反,他们与来自西伯利亚的丹尼索瓦人 DNA 相匹配。

随着新发现和其他近期研究成果,丹尼索瓦人这一人类种群的面貌变得越来越清晰。从巨大的臼齿到厚厚的下颚,再到巨大的脑壳——丹尼索瓦人头部的所有组成部分似乎都很大。维奥拉推测,成年丹尼索瓦人的体重可能要远高于 200 磅(约合 91 公斤)。

他说:“我推测丹尼索瓦人体型巨大、身材强壮,就像橄榄球运动员一样。”

在高纬度地区发现丹尼索瓦人还有另一个有趣的意义:现在的西藏人与丹尼索瓦人有着特殊的基因联系。

发现下颌骨的洞穴位于一个崎岖的山谷中。图片版权:Dongju Zhang, Lanzhou University

大多数人在高海拔地区旅行时,身体中的红细胞会通过生成更多的血红蛋白来应对低氧环境。

布朗大学的人口遗传学家艾米莉亚·胡尔塔-桑切斯(Emilia Huerta-Sanchez)说:“这一应对机制并不是最好的办法,多余的血红蛋白会让人体内的血液变稠。”她并未参与这项研究。

但是由于西藏人携带的 EPAS1 基因,他们中的很多人并不需要制造额外的血红蛋白。2014 年,胡尔塔-桑切斯和她的同事发现,这种不寻常的基因来自丹尼索瓦人

这种基因可以保证携带者在高海拔下健康生活,那么丹尼索瓦人是如何进化出这一基因的? 这种基因又为何在西藏人中如此普遍,而在其他人中却如此罕见?

胡尔塔-桑切斯说,在科学家发现西藏丹尼索瓦人的 DNA 之前,没有人能弄清楚这一基因的演变历史。

她说:“我们不知道事情的发生顺序。但丹尼索瓦人是一个如此神秘的人类种群,能够发现与他们有关的任何信息都令人振奋。”

近几十年来,中国古生物学家发现了许多令人费解的骨骼化石,这些骨骼与人类的非常类似,且有数万年或数十万年的历史。

现在,研究人员可能会将这些化石与在西藏所发现的下颌骨进行比较,并在化石中寻找古蛋白。

威尔克预言:“丹尼索瓦人的化石可能已经收藏在某个博物馆的抽屉里了,我们只是还没能把它们串联起来。”


翻译:熊猫译社 王奕琳

题图版权:Dongju Zhang, Lanzhou University

© 2019 THE NEW YORK TIMES


原文链接 (已下线): https://www.qdaily.com/articles/63476.html
Wayback 快照: http://web.archive.org/web/20190504225201/https://www.qdaily.com/articles/63476.html
原始截图: http://ww3.sinaimg.cn/large/007d5XDply1g3xw9xy2lpj30u05ydx6q