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西藏洞穴沉積物抽出神秘遠親基因 西伯利亞以外首次

2020/10/30 — 17:54

夏河縣白石崖溶洞在當地人心目中是聖地。
Credit: 蘭州大學張東菊

夏河縣白石崖溶洞在當地人心目中是聖地。
Credit: 蘭州大學張東菊

西藏高原邊緣、高 3,200 米的夏河縣白石崖溶洞,對於佛教徒而言是個聖地。不過,對於已滅絕的人類神秘遠親丹尼索瓦人(Denisovan) ,這可能是他們的家。

去年,蘭州大學考古學家張東菊的團隊分析了 39 年前在該洞找到的下顎骨,確認該骨屬於 16 萬年前的丹尼索瓦人,是首度在西伯利亞丹尼索瓦洞以外找到的第一個丹尼索瓦人骸骨化石。

為了找到更多證據,團隊在獲當地僧侶同意下,於 2018 年 12 月開始晚上、室外環境最低溫達 -18°C 下展開聖洞的挖掘工作,以避免影響參拜人士。

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團隊最新刊於《科學》的報告 [1] 指,團隊夜以繼日的努力取得成果。在洞穴的沉積物中發現到丹尼索瓦人的線粒體 DNA(mitochondrial DNA, mtDNA),並相信他們在 10 萬至 6 萬年前曾於洞中居住,甚至在 4.5 萬年前仍然有零星丹尼索瓦人(下稱丹人)居於當地,當時已有現代智人湧入東亞。

證丹人遍佈範圍廣泛

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無參與研究的牛津地質年代學家 Tom Higham 指,雖然丹人骨頭非常罕見,但研究證明丹人在北半球比想像中普遍存在。事實上,丹人基因在亞洲人基因組中的存在,也表明這些古人類在亞洲很普遍。

研究亦證明西伯利亞以外是能夠找到丹人的基因,有參與研究的馬克斯普朗克演化人類學研究所、古人類學家權威 Svante Pääbo 指:「每年我都說我們會找到,至今已有十年。」

團隊採集了大量樣本,包括燒焦的炭、 1,310 塊簡單石器、 579 塊犀牛與鬣狗等動物骨頭,團隊在北京的小組其後於沉積物中發現到人族 mtDNA ,相信是古人類在如廁排便時釋出,而進一步分析顯示這些 mtDNA 與丹人最接近。

團隊的澳洲小組則對同一批沉積物樣本進行鑑年,團隊利用熱螢光測年法測量當中礦物或最後被陽光照射後的時間,顯示 4 組有丹人 mtDNA 的沉積物歷史分別為 10 萬、 6 萬與 4.5 萬年。當年有參與丹尼索瓦洞樣本鑑年的 Higham 在評論中指,最早的沉積物日期似乎高度可靠。

焦炭顯示了居於洞內的人曾生火,他們亦有能力製作與使用簡單石器;洞穴的高位也可讓佔住的人容易監視到崖下的動物活動,甚至是其他現代智人遷徙情況。

同期另一份刊於《科學》的 Pääbo 領導的研究 [2] ,指在蒙古與北京的化石樣本,抽取到亞洲最古老基因,分別為 3.5 萬與 4 萬年歷史,當中亦蘊含丹人的 DNA ,而現時已知與丹人的古人類雜交,最早於 5 萬年前出現。

不過,這些丹人基因排序與現代新畿內亞和澳洲原住民中發現的不同。馬克斯普朗克演化人類學研究所古生物學家 Diyendo Massilani 認為,智人一定已經遇到並與兩個丹人群族雜交,他們一個在亞洲大陸、一個在東南亞,這同樣進一步證明丹人曾人口眾多,且遍佈範圍廣泛。

丹人基因助藏人應付高原生活

此前,有研究亦發現約九成的藏人擁有現代人口極罕有的丹人 EPAS1 基因,該基因最先在丹尼索瓦洞樣本發現,可幫助紅血球更有效地使用氧氣,而過去假設丹人可能早已適應高海拔地區的生活, EPAS1 在他們中廣泛流傳,最後遺傳至現代藏人身上。

但最新的分子測年表明, EPAS1 僅在過去 5,000 年中迅速於藏人身上流傳。無參與此兩個研究的加州大學默塞德大學考古學名譽教授 Mark Aldenderfer 指,天擇 (natural selection)只會對那些常年生活在高海拔地區的人們有利,因此推斷丹人可能只季節性地住在白石崖溶洞,張東菊團隊將需要找到核 DNA 來確認此說法。

來源:
Science, DNA tracks mysterious Denisovans to Chinese cave, just before modern humans arrived nearby, 29 October 2020

報告:

  1. Zhang, D.J., Xia, H., Chen, F.H. & et al. (2020). Denisovan DNA in Late Pleistocene sediments from Baishiya Karst Cave on the Tibetan Plateau. Science 30 Oct 2020: Vol. 370, Issue 6516, pp. 584-587. DOI: 10.1126/science.abb6320
  2. Massilani, D., Skov, L., Hajdinjak, M. & et al. (2020). Denisovan ancestry and population history of early East Asians. Science 30 Oct 2020: Vol. 370, Issue 6516, pp. 579-583. DOI: 10.1126/science.abc1166

文/Alan Chiu

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