西伯利亚的丹尼索瓦洞穴出土了迄今为止最令人着迷的化石。而位于青藏高原的白石崖溶洞中发现的一块下颌骨表明,丹尼索瓦人曾分布在亚洲的大部分地区。

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西伯利亚丹尼索瓦洞穴的研究人员,左二为考古学家卡特琳娜·杜卡。他们发现这个洞穴已经连续被占据了30万年

  过去的10年里,西伯利亚的丹尼索瓦洞穴出土了一些至今最令人着迷的化石。用肉眼看,它们没什么特别——无非就是几颗牙齿,几块骨头。
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  但是这些化石含有的DNA可以追溯到数万年前。这些遗传物质表明丹尼索瓦人是人类进化的独特分支,一个失落的世系。
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  在遥远的某个时候,丹尼索瓦人消失——但在此之前他们与现代人类混血繁殖。如今,东亚和新几内亚等地的人们仍然携带丹尼索瓦人的DNA片段。
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  了解丹尼索瓦人最大的障碍之一是他们所处的年代。用什么标准方法确定这些化石的年代让科学家们感到困惑。
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  “每个人都说,‘这些丹尼索瓦人,我们真不知道他们的年龄。’”德国马克斯?普朗克人类历史研究所的考古学家卡特琳娜?杜卡(Katerina Douka)说。
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  在过去的6年里,杜卡博士和其他专家一直在研究丹尼索瓦洞穴的历史。他们标注了洞穴底部103层沉积物的年代,并在其中发现了50件物品,包括骨头、木炭和工具。
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  科学家们2019年1月发表的两篇论文中公布了这一年代表。文中的时间线显示,人类占据这个洞穴的时间可能长达30万年。文章同时还提出了一些有趣的线索,表明丹尼索瓦人可能已经具备与现代人水平相当的复杂思维能力。
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  英国埃克塞特大学的罗宾?丹内尔(Robin Dennell)在随附的评论中写道,杜卡博士和她的同事们已经绘制出“一个严格且证据充分的时间表”。
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神秘的丹尼索瓦洞穴
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  丹尼索瓦洞穴位于阿努伊河上游约30码处。这个洞穴有一个很大的主室,洞顶很高;主室中,有通道通向更小的空间。在过去的几十万年里,沉积物在洞穴的底部慢慢堆积。
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  20世纪70年代,俄罗斯科学家开始挖掘这些沉积物,他们发现了鬣狗和熊等动物的化石、疑似人类骨头的碎片、数千件石器、手镯、珠子和其他装饰品。
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  2010年,马克斯?普朗克进化人类学研究所的研究人员宣布,他们在这个洞穴获得的牙齿和骨骼中发现了DNA。除了丹尼索瓦人的DNA,他们还发现了一些含有尼安德特人DNA的骨头碎片。
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  通过比较这些DNA的突变,科学家们对丹尼索瓦人和尼安德特人如何融入人类族谱有了更好的了解。
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  事实证明,现代人与生活在大约60万年前的丹尼索瓦人和尼安德特人有着共同的祖先。后来——大约40万年前——尼安德特人和丹尼索瓦人的血统彼此分开。
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  自从挖掘工作开始以来,俄罗斯研究人员仔细绘制了他们发现骨头和工具区域的沉积层图。他们试图估计这些沉积层的年代,“但整个洞穴什么时代都有。”杜卡博士说。
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  杜卡和她在牛津大学的同事是碳十四测年方面的专家。澳大利亚卧龙岗大学的研究人员尝试了另一种方法,被称为光释光年代测定法。
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丹尼索瓦洞穴中采集到的上旧石器时代早期的骨尖和穿孔牙齿

  研究人员将两种方法的结果结合起来,形成了该洞穴的年表。这些发现在很大程度上是一致的,“这肯定是统一的结果。”卧龙岗大学年代学专家泽诺比亚?雅各布斯(Zenobia Jacobs)说。
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  洞穴中最早的人类生命迹象是简单的石器,距今已有约28.7万年的历史。仅凭这些工具我们无法获知这里的早期人类是丹尼索瓦人还是尼安德特人。但它们并不是尼安德特人制造的工具的样式,而丹尼索瓦人可能是这些工具的创造者。
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  在年代更近的洞穴底部,研究人员没有发现尼安德特人的遗骸——只找到了丹尼索瓦人的证据。丹尼索瓦人的牙齿可以追溯到5.53万~8.41万年前;丹尼索瓦人的骨头碎片有5.16万~7.62万年的历史。
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  矛盾的是,洞穴中年代最新的部分却产生了一些最大的谜团。大约从4.5万年前开始,新型的人工制品开始出现在洞穴底部。它们包括尖尖的骨头,以及像石手镯和珠子这样的装饰品。一种可能是这些新工具是由新入居的现代人制造的。
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  现代人在非洲进化,然后移居到其他大陆。他们可能已经到达了现在的西伯利亚:在那里发现的一块人类化石可以追溯到大约4.5万年前。
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  但是,新研究的合着者之一、俄罗斯科学院考古与人种志研究所所长迈克尔?舜科夫(Michael Shunkov)不同意这种解释。
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  他在一封电子邮件中说,丹尼索瓦洞穴中的精密工具“没有明显迹象表明它们受到了外部影响”。舜科夫博士认为,正好相反,居住在这个洞穴长达25万年的丹尼索瓦人自己开发了这项技术。
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  解决问题的一个方法是找到那个时期的人类化石。
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  杜卡博士和她的同事们发现了一块距今4.59万~5万年前的骨头,其中含有类似人类的蛋白质,但没有DNA。它可能属于现代人、尼安德特人或丹尼索瓦人。
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  研究人员正在洞穴底部搜寻更多的化石。一块大约4.5万年前的化石中将蕴含无数惊喜。
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  如果那个时期的装饰品是现代人和丹尼索瓦人的混血的作品呢?
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  “以前的二分法,结果必须是其中之一,在这个研究里有点过时了。”杜卡博士说。
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白石崖的巨大发现:丹尼索瓦人的下颌骨
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  1980年,西藏一名佛教僧侣进入一个神圣的洞穴祈祷。在地上,他发现了人的半个下颌骨,上面还保留着两颗牙齿。
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  2019年5月1日,有科学家撰文说,这块化石属于16万年前的丹尼索瓦人,一个神秘的类似尼安德特人谱系的成员,他们在大约5万年前已经消失。
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  该化石是人们在西伯利亚丹尼索瓦洞穴以外的地方发现的首个证据,支持了现代人的近亲曾经生活在中亚和东亚的大部分地区这一理论。
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  多伦多大学古人类学家本斯?维奥拉(Bence Viola)没有参与这项新研究,他说:“我非常兴奋,我们找到一个丹尼索瓦人,他不在丹尼索瓦洞穴的范围内。我们认识丹尼索瓦人10年以来,还没有在其他任何地方发现过他们的踪迹。”
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  新发现的化石表明,丹尼索瓦人非常耐寒,他们仅用简单的石器就能在海拔10 700英尺的青藏高原上忍受恶劣的环境。
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  这一发现还表明,这些丹尼索瓦人可能已经进化出能够适应高海拔环境的基因,而现在的藏族人群或许继承了这些基因,这要归功于史前时期丹尼索瓦人和现代人的混血结合。
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  20世纪70年代,俄罗斯研究人员开始在西伯利亚挖掘丹尼索瓦洞穴。多年来,他们在洞中发现了大量的骨头。其中一些看起来像是来自人类或已灭绝的人类亲缘。
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  为了寻找线索,考古学家把一些骨头送到德国莱比锡的马克斯?普朗克进化人类学研究所,那里的专家擅长从化石中提取DNA。
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  结果发现,一些骨头含有尼安德特人的DNA。但在2010年,马克斯?普朗克研究所的研究人员就曾经发现,有一根手指骨的基因属于未知的人类谱系。
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  在过去的10年里,科学家发现了更多的丹尼索瓦人的牙齿和骨头碎片,包括一块头骨。从28.7万年前到大约5万年前,丹尼索瓦人似乎断断续续地生活在这个洞穴里。
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  根据他们的DNA判断,丹尼索瓦人与40万年前的尼安德特人有着共同的祖先。他们与尼安德特人和现代人结合。今天,东亚、澳大利亚、太平洋岛屿和美洲的人们都携带一些丹尼索瓦人的DNA。
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  丹尼索瓦人的DNA在目前存活的人类的携带情况表明,他们很可能生活在整个东亚和东南亚。也许不仅仅是在那里,最近,一些研究人员提出,丹尼索瓦人到达过新几内亚,并与现代人混血结合。
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  一个虚拟的青藏高原丹尼索瓦人颌骨复原结构图,其中表面附着的碳酸盐结核经过数字化处理被去除

  然而年复一年,没人能在西伯利亚洞穴以外的区域找到丹尼索瓦人的化石。
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  2010年,中国兰州大学的考古学家张东菊所在团队开始对发现于夏河的人类下颌骨进行研究。
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  很快,他们就看出那是古老型人类的骨头,但不是现代人。“我们都有下巴颏,但这个没有。”张博士在接受采访时说。
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  最终,她找到了发现颌骨的位于青藏高原的洞穴。附近寺庙的僧侣告诉她,他们经常在该洞穴内找到人类的遗骸。
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  张博士说:“他们说那些遗骸半骨半石。”
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  她和她的同事在洞穴进行小规模的挖掘,便发现了古老的工具,这是人类活动的标志。
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  她把下颌的照片通过电子邮件发给马克斯?普朗克研究所的古人类学家让﹣雅克?胡布林(Jean-Jacques Hublin)。他非常感兴趣,于是赶赴中国考察这块化石,很快他和张博士就开始与其他专家联手合作,以了解更多信息。
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  台湾大学的沈川洲和余采伦负责测试化石的年龄。颌骨上还粘着一些碳酸盐沉积物,这些沉积物中含有铀元素。通过测量铀衰变成钍的过程,沈博士和余博士能够估算出这块骨头的年龄。
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  这个下颌骨至少有16万年的历史,是迄今为止青藏高原上人类存在的最古老的证据。它的久远年代也支持了科学家的直觉,即它不属于我们现代人。
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发现颌骨的石灰岩洞穴位于甘肃夏河附近的河床上。佛教僧侣到洞里祈祷时发现了类似人类的遗骸

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  DNA可以揭示它的真实身份。但是,北京古脊椎动物与古人类研究所的遗传学家付巧妹发现,其中并没有任何DNA保存下来。
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  庆幸的是,在化石中找到了其他生物分子。在马克斯?普朗克研究所,分子人类学家弗里多?威尔克(Frido Welker)在颌骨的牙齿中发现了古老的蛋白质。
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  这些蛋白质并非来自现代人:相反,他们与来自西伯利亚的丹尼索瓦人的DNA相匹配。
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  随着新发现和其他最近的发现,丹尼索瓦人的面貌变得越来越清晰。从硕大的臼齿到厚厚的下颚,再到巨大的脑壳,他们头部的一切似乎都很大。维奥拉博士推测,成年人的体重可能远远超过200磅。
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  他说:“我认为他们是非常庞大和强壮的个体。他们就像足球运动员。”
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  居住在高海拔地区的丹尼索瓦人的发现之所以耐人寻味,还有另一个原因:今天的藏人与丹尼索瓦人有着特殊的基因联系。
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  当大多数人去高海拔地区旅行时,他们对低氧的反应是在红细胞中制造更多的血红蛋白。
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  “这很糟糕,因为这会让你的血液变稠。”布朗大学的人口遗传学家艾米莉亚?胡尔塔﹣桑切斯(Emilia Huerta-Sanchez)说。她本人没有参与这项新研究。
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2018年,张东菊(右上,探方中)带领的团队在夏河白石崖溶洞开挖了一个小探方。在那里发现的一块下颌骨可以追溯到一个神秘的人种——丹尼索瓦人

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  但是许多藏人体内不会产生额外的血红蛋白,这要归功于他们携带的一种叫作EPAS1的不寻常基因。2014年,胡尔塔﹣桑切斯博士和她的同事们发现,这种不寻常的基因来自丹尼索瓦人。
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  丹尼索瓦人是如何拥有一种在高海拔地区促进健康的基因的呢?为什么它在藏族人中非常普遍,而在其他人中却如此罕见?
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  胡尔塔﹣桑切斯博士说,直到科学家们发现青藏高原丹尼索瓦人的DNA,真相才会明朗。
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  她说:“我们不知道事情的顺序,但丹尼索瓦人的群体如此神秘,我们了解到的任何东西都令人兴奋。”
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  近几十年来,中国古人类学家找到了许多令人费解的骨头,它们几乎都是人类的化石,有着数万年或数十万年的历史。
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  研究人员现在可能会将它们与夏河的颌骨进行比较,并在化石中寻找远古的蛋白质。
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  威尔克博士预言:“丹尼索瓦人已经在某个博物馆的抽屉里了,我们只是还没能把它们都联系起来。”

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  资料来源 The New York Times

  本文作者卡尔·齐默(Carl Zimmer)是美国着名科普作家

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