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神秘化石揭示古人类身份
藏人高原适应能力或源于丹尼索瓦人
来源:中国气象报 日期:2019年05月13日14:07

  中国气象报记者唐淼

  一枚长约12厘米的人类下颌骨化石、一组丹尼索瓦人古蛋白信息、一段16万年前古老型智人历史,将青藏高原史前人类活动历史从距今4万年推早到距今16万年,神秘的丹尼索瓦人东亚生活轨迹正在一层层揭开。

  丹尼索瓦人:

  16万年前登上青藏高原

  5月2日,国际顶级学术刊物《自然》杂志发表了中国科学院院士、中科院青藏高原所所长陈发虎等中外研究团队完成的最新研究成果——青藏高原中更新世晚期丹尼索瓦人的下颌骨化石。该研究成果将人类在青藏高原的活动时间从4万年前推至16万年前,证明丹尼索瓦人早在16万年前就已踏上青藏高原这块神秘的土地,并很可能适应了高海拔的缺氧环境。

  丹尼索瓦人是生活在上个冰河时代的人类种群,属于一个全新的人类种群。2008年,科学家在西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞的古遗址中发现了一些化石,包括一块指骨和一颗牙齿,以及一些饰物。通过DNA测序,该化石为一名5到7岁的女性,通过对古代遗留的牙齿和指骨化石提取的DNA进行分析,科学家证明了丹尼索瓦人的存在。

  时间回到1980年,这块非正式挖掘出土的下颌骨化石辗转到科学家之手,但直到2010年,陈发虎研究团队才有机会开展系统研究。这件颌骨看起来非常粗壮,骨壁较厚、颌骨低平,但是受技术限制这块化石的主人是谁还不得而知。经过近10年的考古调查,在考察了甘加盆地20多个洞穴后,团队确定了甘肃省夏河县境内白石崖溶洞为化石出土地点。可惜的是,在其中没有发现DNA残留,于是研究人员提取其牙齿中比DNA化学和分子组成更稳定、保存时间更长的古蛋白进行分析,发现它属于丹尼索瓦人。研究团队又对化石外的厚层碳酸钙结核包裹体进行铀系测年,结果显示它至少具有16万年的历史。

  这是一个特别的发现,因为此前在青藏高原这一高海拔地区发现的最早的人类存在证据约在3万至4万年前。这个研究意味着在现代智人占据青藏高原之前更古老的人类在中更新世就来到了这里。

  EPAS1:

  一种能让人在稀薄空气中尽情呼吸的古老基因

  “该项研究不仅将青藏高原史前人类活动历史推早了12万年,也为进一步揭示现代藏族和夏尔巴人群的高海拔环境适应基因来源提供了新线索。”研究团队成员、兰州大学副教授张东菊有些激动地说。

  在平均海拔为4000米的青藏高原上,很多人都会出现高原反应,但是藏民却并不受影响。科学家研究发现这可能是因为他们携带一种古老的基因——EPAS1基因,使他们适应了相对低氧的环境。这种叫EPAS1的基因可以影响人类血液中的氧气含量,当人体在海拔较高的高原时,体内血液中的氧气含量就比较低,这时候EPAS1基因就会“告诉”身体中的其他基因,让他们活跃起来,生产额外的血红蛋白,由此提高他们的血液携氧能力,增加耐力。然而在高海拔地区,EPAS1基因的变异会导致血红蛋白和红细胞过度增多,增高血液黏稠度,导致高血压、心脏病等,可是存在于藏族人中的这一变异体只会轻微提高血红蛋白和红细胞数量,避免了副作用。研究表明,87%的藏族人携带该基因。

  神奇的是,该基因的序列与丹尼索瓦人的DNA相符合,丹尼索瓦人已先于现代智人来到青藏高原,且在第四纪最大冰期时成功生活在这一寒冷缺氧的高海拔区域。加州大学伯克利分校整合生物学教授尼尔森认为:“丹尼索瓦人是人类的神秘近亲,该研究直接表明了来自另一人类物种的基因帮助了现代人类适应他们的环境。”

  “为何丹尼索瓦人体内携带这种基因目前我们还在研究中,但是研究成果对于丹尼索瓦人和青藏高原的史前人类活动具有非常重要的意义。”张东菊说。

  探秘古气候:

  寒冷环境下古人类何以生存

  温度、降水会直接影响古人类的生活环境与空间分布。降水影响植被的生长从而影响动物群落的分布,这将直接影响人类的食物来源,气候对人类的影响同样也适用于丹尼索瓦人。但是,16万年前是第四纪最为寒冷的第二次冰期,丹尼索瓦人如何在气候环境恶劣的青藏高原上生活?

  张东菊解释:“16万年前,青藏高原气候寒冷,但是发现化石的白石崖溶洞恒温恒湿,在距离洞口处80米之内,冬季温度可保持在8℃-9℃,如果洞外很冷,这里更适合人类生存。另外,青藏高原在海拔4400米以下有气候较为温暖湿润的地区,超过这一海拔,人类很难生存下去。”

  “在其他更温暖、湿润的低海拔地区也许也存在过丹尼索瓦人并留有其化石,但是我们还没有将其从沉睡中唤醒。这枚下颌骨化石现身青藏高原可以说是偶然中还有必然。确立人种比较好的方法就是古DNA研究,它对环境的要求比较高,温度越低古DNA的保存就越完整。青藏高原海拔高、气温低,寒冷的环境下丹尼索瓦人下颌骨中的古DNA保存较为完整,也就是说青藏高原所处的地理位置以及气候因素更容易保存人类的遗传学信息。同时,该发现对研究史前人类高海拔环境适应问题提供了新的视角。”张东菊说。

(来源:《中国气象报》2019年5月13日三版 责任编辑:苏杰西)



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