中國日報6月19日電 （記者 李夢涵） "遺傳意義上對現今東亞和大洋洲人群有貢獻的古老型人類丹尼索瓦人是誰"，這是丹尼索瓦人發現15年來最重要的國際難題之一。針對這一難題，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹科研團隊與河北地質大學季強科研團隊合作，對距今至少14.6萬年的哈爾濱古人類近完整顱骨開展了分子古生物學研究。聯合團隊建立了古蛋白全自動化鑒定人群的方法體系，產生了迄今最高質量的古人類蛋白組數據；優化了古DNA提取實驗和針對微量古DNA系統化建立了多種生信分析方法，另辟蹊徑實現了牙結石中微量中更新世晚期人類古DNA的首次提取。基于這些創新性的古蛋白和古DNA的分析方法，聯合團隊發現哈爾濱古人類是丹尼索瓦人，且屬于已知早期丹尼索瓦人支系。這兩項研究成果于今年6月18日在《Science》和《Cell》雜志上線發表。哈爾濱中更新世人類古蛋白和古DNA水平的關鍵證據揭示丹尼索瓦人至少14.6萬年前已廣泛分布在亞洲廣大區域，表明"神秘的丹尼索瓦人"的形態特征，耦聯了分子古生物學證據與形態學證據，突破了傳統研究骨骼DNA的局限，通過微量牙結石研究古人類，這為從更新世人類化石恢復人類古DNA提供了新的可能。專家高度評價其"突破之處在于顯示了卓越的實驗和生信分析"，"研究具有關鍵貢獻——給了丹尼索瓦人一張'臉'，打開了延展其他化石關聯到丹尼索瓦人的可能"。

2010年，基于遺傳學發現了神秘的丹尼索瓦人。此前的研究將來源于西伯利亞丹尼索瓦洞穴、青藏高原白石崖溶洞以及臺灣澎湖海域等遺址點出土的牙齒、骨骼碎片及不完整下頜骨歸屬于丹尼索瓦人群，暗示他們可能曾廣泛分布在亞洲地區。然而，現有的丹尼索瓦遺骸都較為殘破，缺乏同時具備完整形態特征和確鑿分子證據的化石標本，嚴重阻礙了對該人群形態、分布及其在東亞古人類演化中作用的認知。河北地質大學收藏的哈爾濱中更新世人類頭骨有希望成為解決這一瓶頸問題的關鍵證據。

中國黑龍江省哈爾濱市發現的保存近乎完整的中更新世人類頭骨化石（鈾系測年≥14.6萬年）（圖1，圖2），季強等人（2021）將其正式命名為一個新的人種，即"龍人"（Homo longi）。形態學研究揭示其與青藏高原白石崖溶洞的丹尼索瓦下頜骨存在顯著相似性，暗示其可能同屬于丹尼索瓦人。最新的古蛋白質組和古DNA研究為哈爾濱古人類化石的群體歸屬和丹尼索瓦人群的較完整形態與遺傳譜系提供了關鍵線索。

近幾年來，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹科研團隊與河北地質大學季強科研團隊合作，通過自主建立的前沿古蛋白實驗與創新的古DNA實驗方案，對哈爾濱頭骨化石及其牙結石（新途徑）展開雙重攻關，首次將一具近乎完整的古人類頭骨與神秘的丹尼索瓦人群關聯起來，一舉破解了困擾學界十五年之久的丹尼索瓦人形態之謎，為探討丹尼索瓦人群的時空分布以及東亞的古人類演化歷史提供了重要證據。兩項研究成果分別以"The proteome of the late Middle Pleistocene Harbin individual"（哈爾濱中更新世晚期人類個體的蛋白質組）和"Denisovan Mitochondrial DNA from Dental Calculus of the > 146,000-year-old Harbin Cranium"（距今至少14.6萬年的哈爾濱人類頭骨牙結石中發現丹尼索瓦人線粒體DNA）為題發表在《Science》和《Cell》雜志上。

聯合研究團隊通過自主建立的古蛋白質組實驗系統從哈爾濱古人類化石中獲取到大量質譜數據，鑒定到308,458個譜圖與20,455個肽段，通過降解相關修飾的分析確認了95種內源性蛋白質；這代表著目前已知最高質量的古人類蛋白質組數據，肽段數比此前基于同時期化石產生的數據多了11倍（圖1）。該團隊還首創了古蛋白全自動化鑒定人群分類的方法體系，發現122個在人科物種中特有的氨基酸突變位點。其中，102個黑猩猩、大猩猩和猩猩中的位點為衍生型，而哈爾濱古人類個體表現為100%匹配的祖先型；15個位點為人屬衍生型，哈爾濱古人類個體表現為100%匹配的衍生型。因而，團隊將哈爾濱古人類個體歸入人屬。同時，該研究團隊發現4個丹尼索瓦人群特有的突變位點，包括1個祖先型位點和3個衍生型位點，3個衍生型位點匹配率高達86.57%（1個質量高，2個質量略低）。系統發育分析表明，該哈爾濱古人類個體與發現于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3號個體構成單系類群（支持率98%-100%）。相關研究證實了其為丹尼索瓦相關人群，實現了完整頭骨形態與分子證據的直接關聯。

解決了古蛋白質組自動化分析的難點后，該研究團隊依然面臨著古DNA研究的挑戰。實際上，目前全球僅有4個10萬年以上的古人類遺址成功獲取到人骨古DNA數據，從距今至少14.6萬年前的哈爾濱古人類化石樣本中獲取古DNA同樣面臨著嚴峻的技術挑戰。哈爾濱古人類的牙齒和顳骨均無任何的人類古DNA留存；由于牙結石致密的礦化結構為古DNA保存提供了相對封閉的微環境，該研究團隊另辟蹊徑創新性地聚焦牙結石樣本。針對兩份極其微量的牙結石樣本（0.5mg和0.3mg），優化了古DNA的提取實驗方案，將可能存在的提取液及實驗過程的殘留物進行多方案提取，構建20個文庫；該研究團隊進而從中篩選出7個含丹尼索瓦特異性變異的文庫（均來自0.3mg樣本）用于下游分析。同時，通過自主開發算法，識別并嚴格篩選具有古DNA損傷特征的短片段（≤60 bp），通過算法構建人類祖先型與丹尼索瓦祖先型的參考序列，最大程度地減小比對誤差和篩選出古DNA片段。基于宿主線粒體的DNA分析明確了哈爾濱古人類位于丹尼索瓦人線粒體DNA變異范圍內。該研究團隊還研發確定不同支系的關鍵位點的分析方法，明確其屬于西伯利亞丹尼索瓦洞穴早期譜系（圖2）。考慮到丹尼索瓦洞穴早期人類個體的年代范圍（12.7-21.7萬年）和哈爾濱古人類個體的年代（不晚于14.6萬年），這一古人類群體在中更新世晚期已廣泛分布于從西伯利亞到中國東北的廣闊地域。該研究證實了更新世牙結石可能保存宿主古DNA，為突破中更新世人類古DNA研究的技術瓶頸開辟了新路徑。

兩項研究互為印證，首次將一具近乎完整的古人類頭骨與丹尼索瓦人的分子證據（包括古蛋白與古DNA）關聯起來，不僅了解了"龍人"的古DNA和古蛋白信息，而且揭示了丹尼索瓦人較完整的頭骨形態，這為識別東亞地區其他可能屬于丹尼索瓦人的古人類化石（如大荔人、金牛山人等）提供了重要參照。

從宏觀角度看，該研究為理解丹尼索瓦人在亞洲的遷徙擴散提供了清晰線索，但同時也引發了新的科學問題。哈爾濱個體與西伯利亞早期丹尼索瓦人（距今12.3-21.7萬年）的緊密遺傳聯系，證實丹尼索瓦人在中更新世晚期就已經廣泛分布于西伯利亞和東亞北部，這一早期分支是否擴散至更南區域，其與中國其他古人類群體存在怎樣的互動？前人的研究表明存在不同支系的丹尼索瓦人群對現代東亞和大洋洲人群的多次滲入，這些不同分支的丹尼索瓦人群源頭又在哪里？東亞地區其他古人類化石或許是解答這些問題的關鍵，而研究團隊的這兩項成果為后續的中晚更新世古人類遺傳學研究提供了很好的范本。未來，若能建立更多相對完整的頭骨形態與分子古生物學證據的聯系，將對探究丹尼索瓦人群的形態共性、內部多樣性以及不同支系的時空分布、演化歷史及其與現生人群的關系發揮關鍵作用。

相關研究得到國家自然科學基金、中國科學院的經費支持。