科学

上世纪70年代出土的许家窑化石原来是丹尼索瓦人,还让他们有了脸

Nadia Okonkwo
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在中国一处收藏机构里沉睡了数十年的头骨碎片、牙齿和颌骨,原来属于丹尼索瓦人。丹尼索瓦人是尼安德特人已经灭绝的近亲,科学界最初认识他们,凭借的只是一块指骨。从其中两块骨头中提取的蛋白质带有一种分子特征,在迄今研究过的人类中,只有丹尼索瓦人具备。这使许家窑(Xujiayao)化石跻身世界上规模最大的丹尼索瓦人遗骸组合之列,也让研究人员能够逐项说明这些人长什么样。

答案是:骨壁极厚、又长又低的头颅,向后掠去的粗壮眉嵴,倾斜的前额,近方形的眼眶,宽阔的鼻孔,以及平坦而非前突的面颊。未参与该研究的布里斯班昆士兰科技大学(Queensland University of Technology)古遗传学家Sally Wasef对《自然》(Nature)新闻团队表示:“我们终于开始为丹尼索瓦人勾勒出一张脸。”直到不久前,人们对这一群体的了解大多来自DNA,而非解剖学。

这项研究由北京中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的付巧妹(Qiaomei Fu)团队主导,也重新梳理了人类演化树上一个错综复杂的角落。专家们曾以不同名称归类的几件东亚化石,包括最近被提出的物种Homo juluensis,可能都属于丹尼索瓦人。

他们是怎么做到的

许家窑是中国北方泥河湾盆地的一处遗址,出土了20件人类化石,但没有保存下任何DNA。蛋白质比DNA保存得更久,于是团队转而寻找蛋白质。他们对两件标本进行了CT扫描,一件是来自头骨侧面的右侧顶骨碎片,另一件是部分下颌骨,随后在洁净室内为每件标本钻一个小孔,收集骨粉。

接着,质谱仪鉴定出了这些蛋白质片段。质谱仪能够精确称量分子碎片的质量,精确到足以读出其组成单元。首都医科大学和复旦大学的两个独立实验室分别分析了样本,结果又用两套不同的软件加以核验。在地下埋藏极久的蛋白质会缓慢发生化学变化,而来自皮肤或实验试剂的现代污染则不会,因此团队利用这种降解痕迹,把真正的古老物质与混入的现代蛋白质区分开来。经过这一筛选,最终留下18种古代蛋白质。

决定性的线索位于一种名为COL1A2的胶原蛋白的某个位点。在这个位点上,迄今取样的所有丹尼索瓦人,从西伯利亚的丹尼索瓦洞到青藏高原、台湾海峡以及哈尔滨(Harbin)头骨,都携带一种名为赖氨酸的氨基酸,而尼安德特人和现代人携带的是精氨酸。在顶骨中,57个不同的蛋白质片段在该位点显示为赖氨酸,只有一个显示为精氨酸。下颌骨的结果是61比1。用八种蛋白质构建的系统发育树将两块骨头都与丹尼索瓦人归为一类,统计置信度超过99%。

丹尼索瓦人长什么样

许家窑化石的身份得到确认后,团队将这些骨头与哈尔滨颅骨并列比较。哈尔滨颅骨是一件近乎完整的头骨,昵称“龙人”,此前的蛋白质和DNA研究已将其与丹尼索瓦人联系起来。两组化石合在一起,首次给出了丹尼索瓦人解剖特征的共同清单,而不再是基于单一标本的描述。

有些特征显得古老,与Homo erectus相似:低而宽的脑颅,以及颅顶处厚7.7毫米、顶骨结节隆起处厚12毫米的颅盖。另一些则出人意料地现代,比如耳朵上方的颞骨呈明显的拱形。还有少数特征与晚期尼安德特人一致,包括内耳平衡半规管的排列方式,以及头骨后部的一个小凹陷。此外,团队还归纳出一种被认为是丹尼索瓦人独有的组合:侧壁几乎平行的低矮头骨、巨大的眉嵴、扁平的颧骨,以及仅略微前突的颌部。许家窑、夏河和澎湖的下颌骨在骨骼内侧都有一个小凹窝,这在其他人类中很少见。

作为对比,尼安德特人的头骨从后方看通常呈圆形,后脑勺还有一个被称为“枕骨髻”的隆起。丹尼索瓦人的头骨两者皆无,因此他们并不只是生活在更东边的尼安德特人。

演化树上的分支变少了

最具争议的观点超出了许家窑本身。其中一件颅骨许家窑6号曾被定为Homo juluensis的模式标本,而这一物种的定义部分依据是约1700毫升的巨大脑容量。作者认为,仅凭大小不足以确立一个物种。他们研究的这一群体脑容量约在1120至1800毫升之间,这一跨度落在现代人的变异范围内,即大约1090至1880毫升。

通过比较整个地区的解剖特征,团队得出结论:长期以来被描述为归属未定的古老型人类的大荔、金牛山和华龙洞等著名化石,也属于丹尼索瓦人谱系。如果这一结论成立,丹尼索瓦人就不是只靠零星碎片为人所知的稀有群体,而是东亚的主要古老型人类群体,至少从30万年前一直存在到约4.5万年前,分布范围从寒冷的中国北方直到亚热带的南方。哥本哈根大学古人类学家Fabrice Demeter对《自然》表示,在理解这些人的样貌和生活地域方面,“这项研究代表着一大进步”。

尚未解决的问题

分子证据只覆盖了20件化石中的两块骨头,而且仅依赖一个氨基酸差异。在丹尼索瓦人群体内部,没有其他变异能够区分个体,因此这些蛋白质无法说明许家窑人与西伯利亚、西藏、台湾或哈尔滨的丹尼索瓦人之间是什么关系。让这一标记成为“丹尼索瓦人独有”的参照样本也很少,与尼安德特人和现代人比较的只有五个个体。

更大范围的重新归类,证据比许家窑的结果本身更弱。大荔、金牛山、华龙洞和许昌在这项研究中没有蛋白质数据,仅凭解剖特征与丹尼索瓦人联系在一起。作者承认,丹尼索瓦人的特征组合“并不同时出现在单个标本上,而是以不同形式或组合体现在不同标本中”,这使定义更具弹性,也更难检验。Demeter也指出,一个分布于如此广阔地域、跨越如此漫长时间的群体,外貌很可能存在差异。

面部本身部分出自推断。补全整体面貌的面部骨骼来自哈尔滨及其他头骨,而非许家窑。肤色、毛发和软组织无法从骨骼中读出,因此任何栩栩如生的复原像都只是艺术家的诠释。

关于丹尼索瓦人的常见问题

丹尼索瓦人是什么人?

他们是已灭绝的古老型人类群体,与尼安德特人亲缘关系很近,最早通过西伯利亚丹尼索瓦洞出土的一块指骨的DNA被识别出来。他们曾与我们这个物种混血,大洋洲和亚洲部分地区的人群至今仍携带他们的DNA。

丹尼索瓦人的长相是怎样的?

根据许家窑和哈尔滨化石,他们的头骨长而低、骨壁厚,眉嵴巨大,前额倾斜,眼眶近方形,鼻孔宽阔,面颊扁平。颌部仅略微前突。皮肤、头发和眼睛的颜色仍不得而知。

蛋白质如何鉴定人类物种?

蛋白质由氨基酸按基因设定的顺序组成,因此基因的变化可以在蛋白质中留下持久的印记。骨骼中的胶原蛋白保存时间远比DNA长。蛋白质COL1A2中一个已知的丹尼索瓦人特有变化,即使在DNA荡然无存时,也能充当分子指纹。

Homo juluensis是真正的物种吗?

这一物种是针对脑容量较大的许家窑和许昌化石提出的。新研究认为,这种大小差异属于同一人群内部的正常变异,这些化石属于丹尼索瓦人,不过其他研究者仍可能为这一独立名称辩护。

下一步

这项研究提出的检验方法很直接:如果大荔、金牛山或华龙洞属于丹尼索瓦人,那么其中仍保有胶原蛋白的化石都应在COL1A2的同一位点显示赖氨酸。如果能从更多许家窑个体,最好是遗址不同地层的个体中获得蛋白质或DNA,就能弄清在其沉积物跨越的约6万年间,是否一直是同一个人群生活在那里。这批化石于1976年至1979年间发掘,年代约为19.9万至13.8万年前,因此跻身最早经分子手段确认的丹尼索瓦人之列。该研究于2026年10月21日发表在《自然》上,一个月前,《自然》刚刚刊发了另一篇关于云南Bianfu洞丹尼索瓦人遗骸的论文。

参考文献:Xing et al., “The proteome of Middle Pleistocene Xujiayao and common Denisovan morphology,” Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11132-z

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