新研究:約4萬年前,丹人出沒於青藏高原


白石崖溶洞

有關丹尼索瓦人的研究又有新發現。中國科學家在青藏高原夏河縣的白石崖溶洞找到了一件丹尼索瓦人(簡稱為“丹人”)肋骨化石,結合此前發現的下頜骨化石和沉積物中的線粒體DNA證據,顯示丹尼索瓦人在白石崖溶洞從距今16萬年一直持續生存到距今約4萬年左右,時間跨度達十余萬年。

7月3日,Nature雜誌發表了由蘭州大學、中國科學院青藏高原研究所和丹麥哥本哈根大學組成的國際研究團隊關於夏河丹尼索瓦人(簡稱“夏河人”)的這一研究,論文題為“Middle and Late Pleistocene Denisovan Subsistence at Baishiya Karst Cave”(白石崖溶洞中、晚更新世丹尼索瓦人的生存策略)。

白石崖溶洞遺址位於青藏高原東北部甘南高原的甘肅省夏河縣甘加盆地,是藏傳佛教的清修地,海拔3282米。當地居民從前曾把洞內的“聖骨”研磨做傳統藥材,這和曾經發生在一些殷墟甲骨上的情形相似。

幸運的是,還有埋在地下和壁中的很多骨頭逃脫了這個命運。自2018年以來,研究人員對該遺址開展了連續多年的發掘工作。為了尊重藏傳佛教宗教信仰,不打擾朝聖者,研究人員在冬天夜裡從事發掘工作,從日落工作到日出,並在凌晨掩埋好自己昨夜發掘的痕跡。終於,他們收集了上萬件石器和幾千件動物骨骼。

此項研究通過對2000余件碎骨進行基於質譜的動物考古學分析(Zooarchaeology by Mass Spectrometry,ZooMS)篩選,確定出土於第3層(形成於距今約4.8-3.2萬年)的一件肋骨標本屬於人類化石,並通過古蛋白質組學分析進一步確認該化石屬於丹尼索瓦人。


新發現的丹尼索瓦人肋骨化石。

研究團隊還發現了大量動物骨頭化石,共鑑定出20余個脊椎動物類別,包括披毛犀、野犛牛、野馬、馬鹿、盤羊、岩羊、藏原羚、麝等食草動物,最後斑鬣狗、豹、狼、藏狐、石貂、鼬等食肉動物,高原兔、鼠兔、溝牙鼯鼠、旱獺、田鼠、豪豬、甘肅鼢鼠等小型哺乳動物,以及雉雞、金雕等鳥類。在這些動物骨頭化石中,以現今仍普遍分佈於青藏高原的岩羊為主。該動物群組成揭示了當時甘加盆地以開闊的草原景觀為主,並存在森林,和現在的環境類似,並表明甘加盆地在這十萬年間的生態環境基本保持穩定。

另外,研究團隊還在發掘的各層發現了石器。研究認為,丹尼索瓦人利用了多樣性的動物資源,具有較廣的食譜,在該洞穴進行了剝皮、肢解、剔肉、敲骨吸髓、製作骨器等動物資源加工和消費行為。


有丹尼索瓦人切割痕跡的最後斑鬣狗脊椎骨化石


石器時代甘加盆地復原圖,李夏繪圖

夏河人發現的故事

1980年代,當地喇嘛在白石崖溶洞發現了一塊人類右側下頜骨化石。他將其獻於六世貢唐活佛,活佛捐給國家,最終由蘭州大學陳發虎教授(現為中國科學院青藏高原研究所研究員)保管研究。自2018年起,蘭州大學資源環境學院的張東菊教授作為領隊,對白石崖溶洞遺址進行了正式考古發掘。

年代學分析結果顯示,該化石形成於距今至少16萬年前,從而將青藏高原的最早人類活動記錄從距今4萬年推早至距今至少16萬年;體質人類學分析結果顯示,該化石屬於古人類,而進一步的古蛋白質分析結果顯示該化石屬於丹人。研究人員將其命名為“夏河丹尼索瓦人”,簡稱“夏河人”。此項研究於2019年發表在Nature雜誌上 [1]。

2020年,該團隊在Science雜誌發表了白石崖溶洞遺址的進一步研究發現[2]。這項研究開展了遺址的年代學﹑考古學、沉積學和沉積物古DNA分析,重建了白石崖溶洞已發掘地層距今約19-3萬年的古人類活動歷史,並且在距今10萬、6萬以及晚至4.5萬年的地層中成功提取到丹人線粒體DNA,證明丹人在中更新世晚期至晚更新世曾長期生活在青藏高原。

Nature雜誌發表的這一最新發現,為白石崖溶洞遺址的晚更新世晚期丹尼索瓦人活動提供了確鑿的人類化石證據,也將丹尼索瓦人的最晚生存時間延伸至距今約4萬年。

丹尼索瓦人是誰?

丹尼索瓦人是一支已滅絕的古人類,因最早發現於西伯利亞的丹尼索瓦洞而得名,與約43萬年至4萬年前廣泛分佈在亞歐大陸西側的尼安德塔人是姐妹群,在現代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群的基因中都留下了痕跡。

遺傳學分析顯示,丹尼索瓦人在亞洲曾廣泛分佈和擴散,他們對亞洲大陸人的基因貢獻遠小於尼安德塔人的2%,但對於美拉尼西亞、巴布亞等太平洋島嶼人群,丹尼索瓦人的基因貢獻能高達4%[3,4]。這也指出在從阿爾泰山脈到澳大利亞包括中國不限青藏高原的廣袤土地上,都可能發掘出丹尼索瓦人的化石。

丹尼索瓦洞海拔700米,位於中俄蒙哈四國邊界阿爾泰(即阿勒泰)山脈俄方一側。科學家們曾發現,在低海拔的丹尼索瓦洞生活的丹尼索瓦人攜帶適應高寒缺氧環境基因(EPAS1),但不知原因。研究人員認為,現在看來存在一種可能性,即這種基因在世界屋脊青藏高原突變產生並傳播到亞洲各地,而且跨物種地傳播到藏族人和夏爾巴人的基因中並作為有利基因留存下來。

已有研究顯示,現代人於距今3至4萬年到達青藏高原[5]。研究表明,可能攜帶了EPAS1的丹尼索瓦人先於現代人來到青藏高原,在第四紀最大冰期(倒數第二次冰期)至距今4萬年前的十幾萬年間成功生活在這一寒冷缺氧的高海拔區域,而且與現代人(即漢藏人群的共祖人群和其他人群)共存了一段時間並行生雜交。

在已知的3個可能的丹尼索瓦人棲居的洞穴中,丹尼索瓦洞為高緯度環境;白石崖溶洞為高海拔環境;寮國眼鏡蛇洞為熱帶或亞熱帶環境。研究證實了丹尼索瓦人能在亞洲大陸的不同時空適應當時當地的氣候和生態環境並生存繁衍。

根據目前科學家們的猜測,龍人、澎湖人和許家窯人或許是丹尼索瓦人。中國各地博物館和研究所內收集的古人類化石標本很多可能是丹尼索瓦人或其他已經滅絕的古人類支系,只是還在等待古DNA和古蛋白質的分析檢測。新化石的不斷出土也帶來新的希望。正如該論文的第一作者夏歡博士等寫道,“具備高覆蓋度的基因組資訊但是形態特徵較少的丹人和具備豐富的體質形態卻缺少基因組資訊的東亞古老型智人之間的關係也許就是解決東亞現代人爭議的突破口。”[6]

每一步新發現都十分重要,因為我們迄今對丹尼索瓦人瞭解還是太少。他們到底是誰?他們長得怎麼樣?他們的生活習性如何?他們怎樣與早期現代智人和尼安德塔人交往和雜交的?他們怎麼滅絕的?他們給現代人類留下的基因如何且在多大程度上影響了人類的身體和行為?關於這支新發現的人類近親物種,太多未解之謎等待我們解開。

包括中國在內的許多科學家正在為此努力,研究不斷有新進展。根據已有報導,蘭州大學環境考古團隊在白石崖溶洞所在的甘加盆地發現了多處曠野型舊石器考古遺址。白石崖溶洞已發掘的一些線粒體DNA仍在進行測年工作。白石崖溶洞的發掘工作仍在進行中,同時張東菊帶領的團隊還在附近一個舊石器時代的遺址進行發掘,希望找到古人類包括丹尼索瓦人和早期現代人留下的化石和器物。 (賽先生)