作為第一種走出非洲的古人類，直立人與現(xiàn)代人究竟有無關(guān)系？這一重大謎題長期困擾著科學(xué)家，核心障礙在于化石太珍貴，傳統(tǒng)取樣方法具有破壞性，無法使用。

5月13日，中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員付巧妹團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表研究成果，用一套近乎“無損”的評估和取樣方案，首次從40萬年前直立人牙齒中獲得具有譜系特異性的分子信息，發(fā)現(xiàn)中國境內(nèi)以周口店、和縣、孫家洞為代表的直立人屬于同一演化人群，其基因可能通過已知的丹尼索瓦人間接流入現(xiàn)代人群。

這項(xiàng)研究重塑了中更新世東亞古人類群體互動網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知，標(biāo)志著古蛋白質(zhì)組學(xué)正式開啟可以獨(dú)立破解人類演化科學(xué)問題的新篇章。

付巧妹告訴《中國科學(xué)報(bào)》，傳統(tǒng)取樣會直接消耗大塊牙釉質(zhì)或牙釉質(zhì)鉆粉，甚至可能損壞整個(gè)牙釉質(zhì)。為了減少對化石的破壞，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新使用酸蝕刻微損取樣技術(shù)，僅需消耗小面積的表面牙釉質(zhì)，打破了珍貴化石不可再生的技術(shù)壁壘。

近乎“無損”的取樣

直立人是人屬中第一個(gè)走出非洲并廣泛擴(kuò)散至歐亞大陸及東南亞的關(guān)鍵人群，在人類演化進(jìn)程中具有不可替代的地位。但與尼安德特人、丹尼索瓦人等其他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)研究幾乎為空白。

研究人員解釋，東亞地區(qū)距今210萬年至30萬年的化石是重建東亞直立人演化歷史的核心材料，久遠(yuǎn)的年代和傳統(tǒng)的破壞性取樣方式嚴(yán)重制約了對這些珍貴樣本的分子研究，一系列人類演化的關(guān)鍵科學(xué)問題長期懸而未決。

這一問題在化石資源豐富的東亞區(qū)域尤為明顯。橫在科學(xué)家面前最大的障礙不是化石材料匱乏，而是古老人類化石因稀缺性，往往不被批準(zhǔn)用于傳統(tǒng)上對化石可能造成損傷的分子研究，尤其是需要大量釉質(zhì)的牙釉質(zhì)蛋白研究。

付巧妹知道，要走進(jìn)那個(gè)過去無法觸及的古老化石世界，就必須重新思考如何減少對化石的破壞。

在持續(xù)的摸索中，團(tuán)隊(duì)打造了一套新的評估和取樣方案。首先，他們通過基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜，對周口店、和縣、孫家洞遺址的動物化石進(jìn)行檢測，預(yù)篩選同層位的古人類牙釉質(zhì)中古蛋白的保存情況，確認(rèn)從相關(guān)地層古人類牙釉質(zhì)中提取古蛋白具有高度可行性。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新使用酸蝕刻微損取樣技術(shù)，使牙釉質(zhì)表面接觸微量酸液產(chǎn)生短時(shí)間酸蝕反應(yīng)，這只會消耗小面積的表面牙釉質(zhì)。這一操作基本不影響化石形態(tài)，卻足以高效獲取內(nèi)源性蛋白。

然而這些近40萬年的化石還是給科學(xué)家獲取古蛋白組數(shù)據(jù)帶來了極大的挑戰(zhàn)。即便是在相對穩(wěn)定的牙釉質(zhì)封閉環(huán)境中，蛋白質(zhì)也經(jīng)歷了深度降解、斷裂與化學(xué)修飾，內(nèi)源性信號極其微弱。

為確保數(shù)據(jù)可靠，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了嚴(yán)密的質(zhì)控體系，最終成功從周口店、和縣與孫家洞直立人的6顆牙齒，以及作為對比的哈爾濱個(gè)體牙齒中，鑒定出6至11種內(nèi)源性釉質(zhì)相關(guān)蛋白，包含650至3457個(gè)肽段，所構(gòu)建的一致序列覆蓋了6個(gè)直立人個(gè)體及哈爾濱個(gè)體的269至903個(gè)氨基酸位點(diǎn)。

這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(shí)限從約16萬年前推至至少40萬年前。

這一系列從取樣到數(shù)據(jù)解析的創(chuàng)新方法體系，也將古蛋白質(zhì)組學(xué)從輔助工具躍升為破解人類演化史的核心手段。《自然》審稿人表示，這是一項(xiàng)杰出的工作，“對雙質(zhì)譜測序與多重?cái)?shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用及對人類演化相關(guān)變異的發(fā)現(xiàn)，均令人矚目”。

形態(tài)不同，遺傳相似

東亞中更新世直立人化石在體質(zhì)形態(tài)上表現(xiàn)出的顯著區(qū)域差異，引發(fā)了一系列爭論：中國境內(nèi)的直立人究竟屬于同一個(gè)演化支系，還是代表多個(gè)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，還是與丹尼索瓦人存在更近的親緣關(guān)系？

牙釉質(zhì)蛋白數(shù)據(jù)給出了明確答案。

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具有決定性意義的全新突變——單氨基酸多態(tài)性位點(diǎn)成釉蛋白（AMBN）A253G。這個(gè)突變在所有6個(gè)直立人樣本中都被鑒定出來，但在已發(fā)表的任何其他古人類、現(xiàn)代人及其他現(xiàn)生或化石靈長類動物中均未發(fā)現(xiàn)。

系統(tǒng)發(fā)育分析層面的研究顯示，6個(gè)東亞直立人明確聚為一支，與丹尼索瓦人、尼安德特人和現(xiàn)代人清晰分離。也就是說，盡管周口店、和縣、孫家洞的直立人在形態(tài)上差異顯著，但在遺傳上高度相似，同屬于一個(gè)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(shí)了中國境內(nèi)上述3個(gè)遺址的直立人同屬一個(gè)獨(dú)立的演化人群，解決了長期以來關(guān)于東亞直立人內(nèi)部分類的爭議，填補(bǔ)了直立人遺傳特征的認(rèn)知空白。

在所有6個(gè)直立人樣本中，團(tuán)隊(duì)還鑒定出另一個(gè)共同關(guān)鍵突變——AMBN M273V。這個(gè)突變此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)，普遍認(rèn)為可能是丹尼索瓦人特有的變異位點(diǎn)。

這次的研究數(shù)據(jù)顯示，AMBN M273V并不是丹尼索瓦人特有的，DNA證據(jù)也顯示了該位點(diǎn)所在區(qū)域的古老性。

這些發(fā)現(xiàn)首次揭示丹尼索瓦人基因組滲入現(xiàn)代人的部分基因中，可以追溯至與周口店、和縣、孫家洞中更新世相關(guān)的人群。這意味著，在中更新世晚期的東亞，直立人與已知丹尼索瓦人可能在相同或鄰近的區(qū)域共存，為兩個(gè)人群間的基因交流創(chuàng)造了機(jī)會，使源自直立人的古老基因得以在流入已知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)生了深遠(yuǎn)的遺傳影響。

一幅未知的人類演化圖景由此展現(xiàn)：40萬年前以周口店為代表的東亞直立人不僅是一個(gè)獨(dú)特的演化群體，更是現(xiàn)代人基因庫中古老基因的源頭之一。

對此，《自然》評價(jià)稱：“來自約40萬年前中國境內(nèi)的直立人6顆牙齒的牙釉質(zhì)蛋白，為古老遺傳物質(zhì)最終如何進(jìn)入現(xiàn)代人群提供了新見解?！?/p>

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10478-8

（原標(biāo)題為《科學(xué)家破譯40萬年前直立人“分子密碼”》）