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寻找东方“丹尼索瓦人”:目前只是一个开始

马富春 发布时间:2019-06-28 10:04:00来源: 中国青年报


科研团队2018年在夏河白石崖溶洞发掘现场。 张东菊/供图


在夏河县发现的丹尼索瓦人下颌骨化石。 张东菊/供图


基于MicroCT扫描数据重建的夏河丹尼索瓦人下颌骨模型。 张东菊/供图

  日前,一则关于青藏高原地区古人类活动的新发现从兰州大学传来:经过近10余年研究,兰州大学及多家境内外科研单位组成的研究团队发现,在16万年前的第四纪冰期,在现今甘肃省夏河县一条古老河流的河床上方岩壁上的溶洞里,生活着一支神秘的中晚更新世古老人群——丹尼索瓦人。

  丹尼索瓦人最早发现于丹尼索瓦洞,2010年,通过对西伯利亚南部阿尔泰山脚下一个不起眼的洞穴内发现的牙齿和指骨化石进行DNA分析,科学家发现了大约5万年前广布于欧洲的尼安德特人的姐妹群——丹尼索瓦人,该研究被《科学》杂志评为年度十大科学突破之一。

  这个已经灭绝的神秘人种正在改写人们对人类演化的理解。时至今日,这片大陆的人类身上还带有少量丹尼索瓦人的血统。科学家们推断,过去的几十万年间,这个古老人群曾遍布亚洲东部,但在演化中与现代人类分道扬镳。

  “这是令人振奋的发现,它证明在16万年前青藏高原地区就有人类活动。”一枚长约12厘米人类下颌骨化石,一组丹尼索瓦人古蛋白信息,引出了一段16万年前古老型智人历史。在兰州大学副教授张东菊看来,这项发现意义重大,打开了研究东亚史前人类历史的一扇窗。

  一块古化石引发的科考

  自从在西伯利亚阿尔泰山区发现丹尼索瓦人的生活遗迹以来,学术界对于东亚地区古人类活动的探索一直没有停止,基因检测发现,丹尼索瓦人对东亚、东南亚、大洋洲等地的人类有重要基因贡献。

  “考古界推断东亚地区有丹尼索瓦人活动,但就是找不到化石证据。”山东大学考古学本科毕业,后到兰州大学就读环境考古研究生,张东菊从读研究生时起就致力于史前古人类研究。“时代越久远,化石就越少,研究就更不易,丹尼索瓦人虽然生活时代为过去的二三十万年,但目前发现的化石依然十分稀少。”张东菊说。

  一块古老又神奇的化石的出现,让神秘的丹尼索瓦人在东亚的研究有了转机。上世纪80年代,在甘肃省甘南州夏河县,偶然的机会,有僧人捡到了一块奇特的骨头,骨头形状显示可能是人类下颌骨,上面还有两颗牙齿,但重似石头。看着手中奇特的骨头,僧人有很多疑惑,便将它交给了六世贡唐活佛保管。

  从上世纪80年代起,中科院寒旱所研究员、兰州大学资源环境学院兼职教授董光荣与贡唐活佛相识并有来往。看着董光荣专门从事古人类研究,经常和化石打交道,活佛将僧人送来的重似石头的骨头交给了他,希望对研究有所帮助。

  “当时也没太在意,直到10年前开始关注。”按照当时的研究技术,对于单一一块化石进行系统研究,还难以开展,董光荣忙于手中的研究,对这块其貌不扬的化石没有太多注意。直到2010年前后,化石才正式进入考古研究者的视野。

  随着研究视野和技术的不断开拓,进入新世纪以来,青藏高原考古进入活跃期,中科院院士陈发虎教授领衔的兰州大学环境考古团队开始关注青藏高原古人类活动研究,聚焦古人类在青藏高原活动的历史演变及人类活动与环境的关系。

  “这块化石仅保存了古人类下颌骨的右侧,下颌骨附着第一臼齿和第二臼齿,其他的牙齿仅保留牙根部分,颌骨形态粗壮原始,臼齿较大。”在没有测量的情况下,研究人员可以很清楚地看到它是没有下巴的,首先说明它不是现代人化石。

  “从黄土高原进入青藏高原的重要通道就在河湟谷地,夏河正处在这一区域。”基于对古人类迁徙的基本判断,研究人员将视线再次聚焦到30年前从夏河发现的这块化石。

  围绕化石的系统研究

  2010年,陈发虎团队开始着手对多年前辗转获得的一枚长约12厘米、整体呈土黄色的人类右侧下颌骨化石开展研究。“当时,虽然这块化石的主人还是未知数,但团队都很兴奋。”张东菊说。

  虽然这块化石仅保存了下颌骨右侧,但已是目前发现的体积最大的丹尼索瓦人化石。“此前,丹尼索瓦人化石只有几件孤立牙齿和骨骼碎片。”张东菊表示,由于该化石并非正式发掘出土,且发现时间久远,所以目前无法确定化石发现时有没有直接共存的文化遗存,也没有埋藏地层信息。

  陈发虎邀请境内外10余家单位的研究人员,对化石进行了全面、综合的研究。同时,他带领兰州大学环境考古团队对甘肃省夏河县及周边、青海、甘南临界点方圆6000平方公里范围内进行考古调查,在化石出土地——白石崖溶洞及其所在区域寻找古人类活动遗存。

  “在化石出土地找到古人类活动留下来的遗存,才有可能发掘出更多古人类活动信息,对于研究化石承载的古人类信息很有帮助。”可离化石被捡已经过去了近30年,捡化石的主人公已经过世,研究团队在甘肃甘南、临夏及邻近的青海省周边地区做了大量考察,在白石崖溶洞找到了古人类留下来的石器等文化遗存,但很难确定化石出土的具体层位,此外也在调查区新找到两处旧石器遗址。

  在开展野外考察的同时,关于化石古DNA分析及化石形态研究也同期进行。但遗憾的是,研究人员发现,该化石并未保存古DNA信息。

  “DNA损伤修复机制会随着生物死亡而崩解。”张东菊说,在生物死亡过程中,细胞会逐渐发生自溶,随着大量蛋白酶、DNA酶等的释放,DNA很快会被降解。“在高温和潮湿的条件下,DNA也容易发生水解、断裂;此外,许多微生物也会污染吞噬DNA。”张东菊说。

  “即使是在理想的寒冷环境下,能留存下来的古DNA也不会超过100万年。”即便如此,研究人员还是抱有希望,他们在化石的牙齿中钻了个小洞,对取出的粉状物进行分析,发现DNA已经完全降解,没有任何有价值信息。

  为进一步确定化石种属,研究团队将目光转向了古蛋白分析。“蛋白质比DNA‘幸存’的时间长,它们的化学和分子组成意味着其更稳定,分解速度没有那么快,尽管蛋白质最终也会分解。”团队成员、来自德国马普研究院的Welker表示。

  得知下颌骨没有保存DNA后,Welker、张东菊和博士生夏欢在兰州大学开始进行古蛋白分析。“构成蛋白质的氨基酸化学结构最终由生物体DNA中特异的编码序列所决定,因此,通过比较不同物种中相同蛋白的氨基酸组成,可以认识物种之间亲缘关系的远近。”夏欢说。

  研究人员通过对化石中古蛋白质进行分析发现,该化石古蛋白中反映的遗传信息与阿尔泰山地区丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人亲缘关系最近,由此可以确定,该化石为青藏高原的丹尼索瓦人,研究人员称其为夏河丹尼索瓦人。

  此外,研究团队还对化石的形成时代进行分析,化石的原始形态显示其形成时代较为久远,对其进行直接定年几乎没有可能,然而包裹在部分化石表面的碳酸盐结核为测试化石的年龄提供了可能。“碳酸盐沉积物分布在骨骼周围,且包裹的很紧密。”研究人员判断,碳酸盐沉积在骨骼上大致在同一时期,年代不会久远。

  通过研究碳酸盐沉积的年代,就能确定化石形成的时期。兰州大学研究团队邀请台湾大学教授沈川洲共同开展沉积物的年龄测试,沈川洲实验室对化石外的碳酸盐包裹体进行铀系测年发现,该化石形成于至少距今16万年前,这个年代与此前已考证的阿尔泰地区丹尼索瓦人的活动年代一致。

  亟待更大范围研究“夏河人”

  “夏河人”下颌骨形态、齿弓特征等,与其他中更新世人群有一些相似性,但也有明显差异。对臼齿的分析显示,它的尺寸非常大并且有第三齿根,臼齿有第三齿根的现象主要出现在现代亚洲人群中。下颌骨综合分析,它不属于任何一支已知古人群或现代人群。

  “丹尼索瓦人是一个神秘的存在。”高星说,目前从牙齿的形态来看很难辨别其脸型,学术界特别希望知道丹尼索瓦人长什么样。他推测,夏河可能是更早的丹尼索瓦人发源地,而阿尔泰山地区的丹尼索瓦人可能是其后代。“对夏河丹尼索瓦人的进一步研究,可能会改写人类演化迁徙的版图。”他表示。

  充分挖掘了化石承载的古人类信息,并进行了多方印证,研究团队确定,在夏河发现的化石就是丹尼索瓦人的化石,在16万年前,丹尼索瓦人就在青藏高原东北边缘的夏河一带活动。可要进一步了解丹尼索瓦人的生活习性、生计活动,乃至和地理环境之间的关系,需要更大范围的考古调查和发掘。

  从2010年开始,研究团队在夏河及周边地区的考古调查从没间断。直到2016年,团队在白石崖溶洞发现了石器等文化遗存,确定夏河丹尼索瓦人曾在出土地留下了考古遗物,此外还在白石崖溶洞所在的甘加盆地新发现了两处旷野型旧石器遗址。

  “除了对夏河丹尼索瓦人化石展开研究之外,我们还想知道化石出土地的更多信息。”张东菊介绍说,2018年,兰州大学环境考古团队联合甘肃省文物考古研究所对白石崖溶洞进行了小面积考古发掘,丰富的石制品和动物骨骼化石相继出土,显示曾有古人类在这里较长时间生活。

  白石崖溶洞恒温,在距离洞口处80米之内,冬季温度可始终保持在9摄氏度左右。“如果洞外很冷,这里更适合人类生存。”2018年年底,由张东菊带队,研究人员对白石崖溶洞进行小面积的正式考古发掘,发现较厚的文化层堆积,发掘出土丰富的石制品和动物骨骼遗存,显示古人类在该遗址曾较长时间生活。

  经过系统研究,新的成果逐渐被发现,近日在甘肃夏河召开的会议上,兰州大学环境考古团队公布,夏河丹尼索瓦人发现地——甘肃省甘南州夏河县白石崖溶洞保存有丰富的旧石器文化遗存,包括大量石器和动物骨骼化石。

  张东菊介绍说,2018年发掘出土的考古遗存,其中石制品1400多件,动物骨骼化石600多件。初步分析结果显示,出土石制品遗存类型包括石核、石片、工具和断块;动物骨骼化石以较破碎的四肢骨为主,目前已鉴定出的动物种属有犀牛、野牛、野马/驴、鬣狗和野羊/羚羊等。

  “动物骨骼化石上,还发现了石器的切割痕迹,进一步证明人类活动是洞穴内动物骨骼堆积的主要因素。”张东菊表示,这说明古人类在第四纪最为寒冷的倒数第二次冰期生活于青藏高原上,人类以捕猎大型冰期动物为主,这些丰富的动物遗存为理解青藏高原旧石器人群的生业模式和对高原环境的适应提供重要信息。

  “在这么小的发掘面积出土这么多化石,说明白石崖溶洞是当时人类的生活家园。”高星说,可以将其与中国已经发现的同期古人类化石进行形态对比,有助于厘清中晚更新世古人群之间的演化关系。

  兰州大学研究团队介绍,2019年还将对白石崖溶洞进行全面测绘,再次申请对洞穴不同部位进行发掘,对洞穴文化遗存进行全面系统的发掘整理、系统精准的测年、生存环境和适应分析、石制品等考古遗存分析等工作。

  “目前,夏河丹尼索瓦人的发现只是一个开始,下一步对遗址的系统发掘和研究,将逐步揭露丹尼索瓦人在夏河地区的生产生活、环境适应、文化演进等方面的信息,同时,也对进一步研究丹尼索瓦人的迁徙轨迹有重要意义。”张东菊表示,兰州大学环境考古团队将依托国家第二次青藏科考,在青藏高原开展更大范围、更系统的考古调查,寻找考古遗址,并选择重要遗址开展正式考古发掘,全面、完整地去了解研究青藏高原史前人类活动情况。

(责编: 陈濛濛)

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