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        古代少女的牙齒填補(bǔ)了人類家譜的空白

        2022-06-27 09:50:54編譯槳篤繪
        世界科學(xué) 2022年6期
        關(guān)鍵詞:臼齒索瓦人福德

        編譯 槳篤繪

        2022年5月12日,《自然-通訊》(Nature Communications發(fā)表一項(xiàng)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(duì)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(kuò)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(kuò)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(tuán)隊(duì),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?cè)谄渲幸粋€(gè)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(gè)洞穴里有遺骨存在。沙克爾福德的老撾同事警告她,那個(gè)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(duì)該區(qū)域進(jìn)行了偵察,接著沙克爾福德博士進(jìn)入了那個(gè)孩子們所說的、看到過骨頭的洞穴。她檢查洞穴地面時(shí)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(gè)洞穴的墻壁和頂部,幾乎無處不在?!?/p>

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

        研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)骨頭進(jìn)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。“這令我們非常驚訝和興奮。”

        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(huì)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(shí)的沙克爾福德等人看來,久遠(yuǎn)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(gè)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(yáng)鑣,各自走上不同的進(jìn)化道路。在接下來的400萬年里,它們進(jìn)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(jí)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(kuò)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?xì)W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(shí)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(shí),下巴短小,是技法嫻熟的獵人,能夠追蹤犀牛和海豚,還會(huì)以鷹爪為材料制作項(xiàng)鏈,給死者進(jìn)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(shí)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(gè)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(huì)在其他地方找到丹人化石。事實(shí)證明的確如此。

        2019年,中國研究人員表示,他們?cè)谇嗖馗咴陌资氯芏磧?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(kuò)展了已知的丹人活動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)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(dòng)物化石試了試。哥本哈根大學(xué)的同事研究了與牙齒同時(shí)被發(fā)掘的哺乳動(dòng)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(yùn)的是,他們?cè)诰数X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(gè)臼齒蛋白屬于哪種人類。

        研究團(tuán)隊(duì)對(duì)臼齒的表面和內(nèi)部進(jìn)行了高分辨率掃描,令其呈現(xiàn)精細(xì)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(gè)女孩,因?yàn)樗狈τ蒠染色體上的一個(gè)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(xiàng)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(shí)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(tái)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(duì)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(qiáng),可能比尼安德特人更強(qiáng),最接近現(xiàn)代人類?!?/p>

        資料來源 The New York Times

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