古代少女的牙齒填補了人類家譜的空白

編譯 槳篤繪

2022年5月12日，《自然-通訊》（Nature Communications發(fā)表一項關(guān)鍵的古人類學(xué)研究：老撾安南山脈的Tam Ngu Hao 2洞穴發(fā)現(xiàn)一顆更新世中期、距今約16.4萬年至13.1萬年的古人類臼齒，它很可能來自一名3.5～8.5歲的丹尼索瓦女孩。這顆牙齒對于我們理解東南亞地區(qū)的族群歷史和古人類在亞洲的擴散可謂意義重大。

考古學(xué)界于2010年首次發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人的牙齒和指骨。此后的DNA測試顯示，如今大洋洲和東南亞地區(qū)的現(xiàn)代居民身上留有丹尼索瓦人的血脈。

不過在這顆老撾臼齒出現(xiàn)以前，科學(xué)家僅于西伯利亞和青藏高原發(fā)現(xiàn)了少量丹人化石，因此一直非常疑惑——這些人是怎么能從非洲向東遷移到東南亞，然后擴散至澳大利亞、新幾內(nèi)亞及其他太平洋島嶼，與當(dāng)?shù)刂侨巳后w雜交的？

伊利諾伊大學(xué)的古人類學(xué)家勞拉·沙克爾福德（右）和哥本哈根大學(xué)的法布里斯·德米特（Fabrice Demeter，左）

問路東南，蛇洞尋蹤

新研究的作者之一、美國伊利諾伊大學(xué)古人類學(xué)家勞拉·沙克爾福德（Laura Shackelford）曾于2008年與法國和老撾的同事組成團隊，共赴老撾北部的安南山脈考古尋蹤。群山之間洞穴眾多，他們在其中一個洞穴發(fā)掘出大約7.5萬年前的人類頭骨碎片，這也成為東南亞地區(qū)現(xiàn)代人類（智人）最古老的存在證據(jù)。

2018年，沙克爾福德和同事又到安南山脈考察。附近村莊的孩子告訴他們，另一個洞穴里有遺骨存在。沙克爾福德的老撾同事警告她，那個洞穴里很可能有眼鏡蛇出沒，但她認(rèn)為去那里頭走一遭是值得的。

眼鏡蛇洞的頂部嵌有牙齒和骨頭的化石，其中許多曾被豪豬啃咬

老撾安南山脈發(fā)現(xiàn)的一顆古人類臼齒

一組探洞專家首先對該區(qū)域進行了偵察，接著沙克爾福德博士進入了那個孩子們所說的、看到過骨頭的洞穴。她檢查洞穴地面時并無任何發(fā)現(xiàn)?！暗髞砦掖蜷_手電筒，抬起頭來，看到遺骨和牙齒，它們嵌在這個洞穴的墻壁和頂部，幾乎無處不在。”

沙克爾福德和同事開始在新洞穴里全情投入：他們從墻上鑿出足球大小的巖石，然后將它們浸泡于弱酸中；巖石逐漸分解，留下更硬的化石。值得一提的是，盡管從未遇到蛇，但他們將此地稱作“眼鏡蛇洞穴”。

經(jīng)過仔細檢查，他們發(fā)現(xiàn)大部分化石遺骨都來自已滅絕哺乳動物，例如侏儒象，骨頭上的咬痕很可能來自豪豬。

研究團隊在對骨頭進行分類后，收獲了驚喜：一顆類似于人類兒童牙齒的臼齒，但它的某些特征又表明它的主人并非現(xiàn)代人類?！斑@令我們非常驚訝和興奮?！?/p>

當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家分析確定了牙齒年齡后，他們更驚喜了。牙齒本身難以分析，不過沙克爾福德等人在附近發(fā)現(xiàn)了含有放射性元素的化石和礦物，這些元素會以特定速度分解。地質(zhì)學(xué)家通過測量放射性元素含量，估算出這顆牙齒的主人生活于16.4萬年前至13.1萬年前——比前文提到的7.5萬前的智人化石早了數(shù)萬年……

在當(dāng)時的沙克爾福德等人看來，久遠的年代似乎暗示它屬于現(xiàn)代人類已滅絕近親，但是哪一個呢？尼安德特人、丹尼索瓦人抑或二者混血的后代，還是另一種未知古人類？

化石出土西北地，基因流傳東南島

大約600萬年前，人類開始與黑猩猩分道揚鑣，各自走上不同的進化道路。在接下來的400萬年里，它們進化成了直立行走的、大腦袋的覓食者。

科學(xué)家在西伯利亞丹尼索瓦洞中發(fā)現(xiàn)了第一批丹尼索瓦人的化石和DNA

完成升級后，一些不安分的直立者開始從非洲向歐洲和亞洲遷移，其中一批被學(xué)者稱作直立人（Homo erectus）的早期人類向東擴散至印度尼西亞。

化石和古代DNA證據(jù)表明，直立人之后又有一大批早期人類離開非洲。隨著這些“移民”遍布歐洲和亞洲，新的種族演化形成：大約100萬年前，西行的古人成為尼安德特人，東遷的群體變作丹尼索瓦人。

古人類學(xué)家于19世紀(jì)30年代和60年代在比利時和德國最早發(fā)現(xiàn)尼安德特人化石，此后又有大量尼人遺骨出現(xiàn)，標(biāo)志著該群體在歐洲、中東和西伯利亞的分布范圍。

研究者通過分析化石和器具等，勾勒出尼安德特人的剪影：他們身材健壯結(jié)實，下巴短小，是技法嫻熟的獵人，能夠追蹤犀牛和海豚，還會以鷹爪為材料制作項鏈，給死者進行“花葬”……

尼人化石里的DNA顯示，現(xiàn)代人類的祖先離開非洲后不久，在中東遇到尼人，并與他們雜交（可能發(fā)生了多次）。

科學(xué)家在重建丹尼索瓦人遷徙過程時遇到了很多困難。如前文所述，學(xué)界長久以來都只掌握著幾個來自西伯利亞的丹人牙齒和指骨樣本，很難想象萬里之外，澳大利亞、新幾內(nèi)亞和太平洋諸島上的居民是如何獲得丹尼索瓦人DNA的。

當(dāng)然這里需要指出，考古學(xué)家在丹尼索瓦洞發(fā)掘的樣本數(shù)量雖少，但貴在質(zhì)量很高，內(nèi)含豐富的DNA。此外，研究人員從洞穴地面的泥土里提取了丹人DNA。

根據(jù)已有證據(jù)，丹尼索瓦人于30萬年前占領(lǐng)了此洞穴，并斷斷續(xù)續(xù)地居住在周圍地區(qū)，直至大約5萬年前。他們似乎還留下了石器。

鑒于丹尼索瓦人已存在數(shù)十萬年，科學(xué)家相信他們會在其他地方找到丹人化石。事實證明的確如此。

2019年，中國研究人員表示，他們在青藏高原的白石崖溶洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一塊有16萬年歷史的下頜骨，其牙齒與西伯利亞遺址處的丹人牙齒相匹配。白石崖溶洞位于西伯利亞以南兩千多公里，此發(fā)現(xiàn)極大擴展了已知的丹人活動范圍。

另一方面，此處化石的下頜與牙齒的比例似乎暗示，此地的丹人可能像足球運動員一樣高大健壯——為了能在青藏高原的惡劣環(huán)境下生存，他們必須適應(yīng)低氧和寒冷。

不過無論如何，青藏高原的丹人洞與老撾的安南山還是有超過1 800公里的距離?；鐾廖鞅钡?，基因流傳東南島，對于這段漫長的考古割裂，科學(xué)家們始終困惑不解。

御寒耐熱，“丹”心留東亞？

在結(jié)束老撾蛇洞之旅后的四年里，沙克爾福德和同事一直在努力分析那顆寶貴的古人牙齒。

最開始，他們期待能從牙齒里分離出古DNA，一旦成功，必得重磅結(jié)論。提取DNA需要破壞牙齒局部，在下手之前，他們先拿動物化石試了試。哥本哈根大學(xué)的同事研究了與牙齒同時被發(fā)掘的哺乳動物化石，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些樣本產(chǎn)生不了任何DNA，因此他們決定不再嘗試尋找古DNA。

幸運的是，他們在臼齒的牙釉質(zhì)里找到了蛋白質(zhì)片段，其化學(xué)成分只出現(xiàn)于現(xiàn)代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人的牙齒中。而不幸的是，他們無法分辨這個臼齒蛋白屬于哪種人類。

研究團隊對臼齒的表面和內(nèi)部進行了高分辨率掃描，令其呈現(xiàn)精細的解剖結(jié)構(gòu)，以便能與400多顆人類臼齒樣本（來自現(xiàn)存的和已滅絕的人類）比較。最終的結(jié)論是，蛇洞穴樣本與青藏高原丹人頜骨里的臼齒最為相似。

此外，這顆牙的牙釉質(zhì)還提供了性別信息：其主人是一個女孩，因為它缺乏由Y染色體上的一個基因編碼的特定牙釉質(zhì)蛋白。

紐約大學(xué)古人類學(xué)家莎拉·貝利（Shara Bailey）并未參與此項工作，但曾研究過白石崖頜骨的她認(rèn)為沙克爾福德等人的結(jié)論很合理，“我百分百同意他們的分析結(jié)果”。

貝利博士表示，有些人或許不解，為什么一顆牙齒能揭示其舊石器時代主人這么多的信息？人類的牙尖和牙脊有著復(fù)雜景觀，它們的形態(tài)在很大程度上由基因決定，這使得牙齒成為古人類學(xué)的信息寶庫。

貝利和沙克爾福德一致認(rèn)為，其他地區(qū)將有更多丹人化石等待發(fā)掘。

最近的研究顯示，東亞人體內(nèi)存在少量丹尼索瓦人DNA，其祖先可能與丹人群體有過雜交。此外，過去在中國大陸和臺灣發(fā)現(xiàn)的古老牙齒如今看起來似乎呈現(xiàn)丹尼索瓦式的形貌，值得學(xué)界重新審視。

多倫多大學(xué)的古人類學(xué)家本斯·維奧拉（Bence Viola）則指出：“現(xiàn)在我們可以確定，這種古人類既能應(yīng)對冰天雪地的苦寒，又能適應(yīng)潮濕的熱帶環(huán)境。丹尼索瓦人的適應(yīng)能力很強，可能比尼安德特人更強，最接近現(xiàn)代人類。”

資料來源 The New York Times