中新網(wǎng)北京5月13日電 (記者 孫自法)作為第一個走出非洲并廣泛擴散至亞歐大陸及東南亞的關(guān)鍵古人類，直立人與現(xiàn)代人是否具有關(guān)聯(lián)性，這是人類演化領(lǐng)域長期懸而未決的重大謎題。

　　中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹團隊最近聯(lián)手合作者，通過創(chuàng)造多項全球首次等一系列科研突破，基于古蛋白質(zhì)組學(xué)成功破解40萬年前直立人“分子密碼”，揭示中國境內(nèi)以北京周口店(北京人)、安徽和縣和河南欒川孫家洞為代表的直立人屬于同一演化人群，并發(fā)現(xiàn)其基因可能通過已知的丹尼索瓦人間接流入現(xiàn)代人群的關(guān)鍵證據(jù)。

　　這項更新了中更新世東亞古人類群體互動網(wǎng)絡(luò)認知、重塑了人類演化的突破性研究進展，由付巧妹團隊與安徽省文物考古研究所、和縣文化旅游體育局、洛陽市考古研究院、欒川縣文廣旅局、河北地質(zhì)大學(xué)等研究人員合作完成，相關(guān)論文北京時間5月13日夜間在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

　　全球首獲直立人鑒定特征分子信息

　　研究團隊介紹說，與尼安德特人、丹尼索瓦人等古人類具有相對豐富的分子數(shù)據(jù)不同，直立人的古遺傳學(xué)研究長期處于近乎空白的狀態(tài)。東亞地區(qū)距今210萬年至30萬年的古人類化石是重建直立人演化歷史的核心材料，然而其久遠的年代和傳統(tǒng)破壞性取樣方式，嚴重制約了對這些珍貴樣本的分子研究。

　　在本項研究中，付巧妹團隊通過創(chuàng)新的酸蝕刻微損取樣技術(shù)，在不破壞化石完整形態(tài)的前提下，首次從周口店、和縣、孫家洞三處遺址出土40萬年前的6顆中更新世直立人牙齒化石中，成功獲取具有系統(tǒng)發(fā)育信息的內(nèi)源性牙釉質(zhì)蛋白數(shù)據(jù)。

　　這是全球范圍內(nèi)首次獲得具有直立人鑒定特征的分子信息，將古蛋白質(zhì)組學(xué)從輔助工具躍升為破解人類演化史的核心手段，標(biāo)志著古蛋白質(zhì)組學(xué)正式邁入獨立破解人類演化科學(xué)問題的新階段。

　　這一關(guān)鍵突破使周口店、和縣、孫家洞等東亞直立人化石得以首次開展分子層面的研究，但其40萬年的歲月使得古蛋白組數(shù)據(jù)的獲取極具挑戰(zhàn)，內(nèi)源性信號極其微弱。為此，研究團隊構(gòu)建嚴密的質(zhì)控體系，以保證實驗結(jié)果的可重復(fù)性、保障譜系分析結(jié)果的嚴謹性與可重復(fù)性，最終通過對比重要位點處的實測譜圖和理論預(yù)測譜圖來確定譜圖解析的準確性。

　　在嚴密質(zhì)控體系下，本項研究從周口店(1顆，距今約42萬年)、和縣(2顆，距今約41萬年)和孫家洞(3顆，距今約40萬年)的6顆牙齒，以及作為對比的哈爾濱個體(1顆，距今至少14.6萬年)牙齒中，成功鑒定出6種至11種內(nèi)源性釉質(zhì)相關(guān)蛋白，包含650個至3457個肽段，所構(gòu)建的一致序列覆蓋了6個直立人個體及哈爾濱個體的269個至903個氨基酸位點。

　　這既是全球首次從直立人化石中獲取具有特征性系統(tǒng)發(fā)育信息的內(nèi)源性牙釉質(zhì)蛋白數(shù)據(jù)，也是東亞迄今最古老的古人類蛋白組，將東亞古人類蛋白組的時限從約16萬年前推至至少40萬年前。

　　發(fā)現(xiàn)東亞直立人獨特分子標(biāo)記

　　東亞中更新世直立人化石在體質(zhì)形態(tài)上表現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異：北京人通常被視為典型的直立人或亞洲直立人的形態(tài)學(xué)參考標(biāo)準，孫家洞人的形態(tài)特征與其較為接近；和縣人則在顱骨和牙齒形態(tài)上更趨近印度尼西亞爪哇直立人，并與被認為屬于丹尼索瓦人的澎湖人下頜骨存在某些相似之處。

　　這種形態(tài)上的異質(zhì)性引發(fā)長期爭論：中國境內(nèi)的直立人究竟屬于同一個演化支系，還是代表了多個不同來源或相對隔離的群體？和縣人究竟是直立人支系內(nèi)部的地方變體，還是暗示著與丹尼索瓦人存在更近的親緣關(guān)系？

　　本項研究的牙釉質(zhì)蛋白數(shù)據(jù)給出決定性的答案：通過系統(tǒng)鑒定9種內(nèi)源性蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)中可能含有的現(xiàn)代人、尼安德特人、丹尼索瓦人及黑猩猩、大猩猩和猩猩等靈長類動物特有的單氨基酸多態(tài)性位點，并結(jié)合嚴格的譜圖查驗，發(fā)現(xiàn)一個具有決定性意義的全新突變——單氨基酸多態(tài)性位點成釉蛋白(AMBN) A253G。該突變在所有6個直立人樣本中均被鑒定出來，且在已發(fā)表的任何其他古人類(包括德馬尼西直立人、阿塔普埃爾卡先驅(qū)人、所有尼安德特人、所有已知丹尼索瓦人)、現(xiàn)代人類及其他現(xiàn)生或化石靈長類動物中均未發(fā)現(xiàn)。

　　在系統(tǒng)發(fā)育分析層面，研究構(gòu)建了包括6個東亞直立人和1個哈爾濱個體在內(nèi)的內(nèi)源性蛋白質(zhì)對比數(shù)據(jù)集，結(jié)果顯示哈爾濱個體與丹尼索瓦3號個體以98%-100%的高支持率構(gòu)成單系群，而6個東亞直立人則明確聚為一支(100%支持率)，與丹尼索瓦人、尼安德特人和現(xiàn)代人清晰分離，這意味著，盡管周口店、和縣、孫家洞的直立人在形態(tài)上差異顯著，但他們在遺傳上高度相似，同屬于一個區(qū)別于尼安德特人、已知丹尼索瓦人及現(xiàn)代人的東亞中更新世直立人演化人群。

　　這一發(fā)現(xiàn)首次以直接的分子證據(jù)證實，中國三處遺址的直立人同屬一個獨立的演化人群，解決了長期以來關(guān)于東亞直立人內(nèi)部分類的相關(guān)爭議，填補了直立人遺傳特征的認知空白。

　　揭示直立人與現(xiàn)代人的遺傳關(guān)聯(lián)

　　在所有6個東亞中更新世直立人樣本中，本項研究還鑒定出另一個共同關(guān)鍵突變基因AMBN M273V，其之前已在丹尼索瓦人群體和菲律賓人群等少數(shù)受丹尼索瓦人遺傳滲透影響較大的現(xiàn)代人群體中被發(fā)現(xiàn)，此前普遍認為該突變位點可能是丹尼索瓦人特有的變異位點。

　　這次古蛋白組數(shù)據(jù)分析結(jié)果則顯示，在丹尼索瓦人與非洲現(xiàn)代人之間的序列差異顯著大于尼安德特人與非洲現(xiàn)代人之間的差異，而其他臨近區(qū)域相關(guān)差異并不顯著。因此，這個突變區(qū)域可能與更古老群體有關(guān)。

　　進一步研究還首次揭示，丹尼索瓦人基因組滲入現(xiàn)代人的部分基因，可以追溯至與周口店、和縣、孫家洞中更新世相關(guān)人群。這意味著，在40萬年前的東亞，直立人與已知的丹尼索瓦人可能在相同或鄰近的區(qū)域共存，為兩個人群間的基因交流創(chuàng)造了機會，使得源自直立人的古老基因得以流入已知的丹尼索瓦人基因組后，又通過丹尼索瓦人的基因滲入事件，傳遞到東亞、東南亞和大洋洲等現(xiàn)代人中，最終對現(xiàn)代人群產(chǎn)生深遠的遺傳影響。

　　最新研究的系列成果，共同勾勒出這樣一幅人類演化圖景：40萬年前以北京人為代表的東亞直立人不僅是一個獨特的演化群體，更是現(xiàn)代人類基因庫中古老基因的源頭之一。

　　研究團隊總結(jié)說，本項研究首次將直立人從形態(tài)學(xué)認知實體轉(zhuǎn)化為具有明確遺傳貢獻的演化實體；在分子層面發(fā)現(xiàn)周口店、和縣和孫家洞相關(guān)東亞直立人與丹尼索瓦人及當(dāng)今部分現(xiàn)代人人群的深層遺傳聯(lián)系，為理解古人類演化的復(fù)雜性及人屬內(nèi)部的基因交流網(wǎng)絡(luò)提供了重要證據(jù)。

　　在方法論層面，酸蝕刻法微損取樣技術(shù)突破了珍貴化石不可再生的技術(shù)壁壘，使塵封于形態(tài)學(xué)描述中的大量古老人類化石開展古蛋白組學(xué)研究成為可能。

　　這一系列從取樣到數(shù)據(jù)解析的創(chuàng)新方法體系，為探索更古老的人類群體樹立了可參照的研究范式。

　　此外，該研究還開發(fā)出一種基于牙釉質(zhì)中釉原蛋白特異性肽段比例來推斷古人類性別的方法，并同步在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《遺傳學(xué)報》(Journal of Genetics and Genomics)發(fā)表，為缺乏性別相關(guān)形態(tài)特征或DNA保存不佳的牙齒化石提供了精準可靠的性別鑒定新方法和開源的新工具。

　　國際同行專家評價稱，40萬年前生活于中國的直立人的6顆牙齒的牙釉質(zhì)蛋白，為古老遺傳物質(zhì)如何最終進入現(xiàn)代人群提供了新的見解。這項研究“解決問題的思路極具創(chuàng)新性且值得高度認可”“研究結(jié)果具有原創(chuàng)性和重大意義，極大地增進了我們對人類演化及東亞地區(qū)基因滲入事件的認知”。(完)