【文化视点】探秘夏河丹尼索瓦人

2020-11-25 10:41

【文化视点】
探秘夏河丹尼索瓦人

甘肃夏河白石崖溶洞
法伊莎
“经过多年努力，兰州大学环境考古团队在甘肃夏河白石崖溶洞的研究取得重要进展，发现该遗址保存有丰富的中更新世至晚更新世古人类活动遗存，成功获取丹尼索瓦洞以外的首个丹尼索瓦人线粒体基因序列，揭示丹尼索瓦人在晚更新世长期生活在青藏高原。”
10月30日上午，国家文物局在京召开“考古中国”重大项目重要进展工作会，兰州大学环境考古团队青藏高原古人类活动研究重大突破作为第一个项目发布。这是应用国际最先进的古DNA分析技术在中国考古遗址沉积物中提取古人类遗传信息的首个成功案例。
与此同时，题为“青藏高原白石崖溶洞晚更新世沉积物中发现丹尼索瓦人基因”的成果于北京时间10月30日凌晨2点在Science杂志（美国《科学》杂志——编者加）在线发表。继2019年5月Nature杂志（英国《自然》杂志——编者加）报道兰州大学环境考古团队等发现青藏高原距今至少16万年前的丹尼索瓦人下颌骨化石后，国内外的焦点再次聚集到这一古老而神秘的古人类和白石崖溶洞。
　　意义非凡的“神秘洞穴”
甘肃夏河白石崖溶洞是当地著名的旅游景点，海拔3280米，洞内通道区域常年温度6-8摄氏度。
2019年，中国科学院院士陈发虎领衔的兰州大学和中科院青藏高原研究所团队报道了夏河丹尼索瓦人（简称夏河人）下颌骨化石的研究成果，是丹尼索瓦人研究和青藏高原史前人类活动研究的双重重大突破。然而，因为化石发现较早，并非正式考古发掘出土，缺乏具体埋藏位置、地层和共存考古遗存信息，因此，它所揭露的信息也非常有限。
夏河人是从何时开始生活在世界第三极？他们有怎样的生活习惯和文化？这些问题亟须考古证据。
“关于溶洞的考察，早在2010年就开始了，与化石研究同步进行。”兰州大学环境考古团队张东菊教授说。六七年间，团队以甘加盆地为中心，逐一考察了方圆6000平方公里范围内的大小二十几个山洞，试图找到更多旧石器时代考古遗址，以及夏河人在白石崖溶洞生活的证据。
连续6年，团队成员每年都以游客的身份去白石崖溶洞考察，“只能看，不能挖，不能采集。”转机发生在2016年。张东菊等再次“游览”洞穴，“偷偷摸摸”地仔细观察地表，突然在洞口通道处发现了一处并未覆盖坚硬钙板的松散土状堆积，“有土状堆积就有可能有考古遗存”。在群众踏开的堆积物中，张东菊发现了几块石头，仔细辨认，惊喜地发现竟然是打制石器。
研究人员据此可以确认，白石崖溶洞遗址保存有史前考古遗存。
　　小探方里的宏大世界
历经两年，研究团队提交的考古发掘申请终于获批。经多方努力协调，2018年12月上旬，兰州大学环境考古团队首次正式进洞进行考古发掘。
近二十天时间里，张东菊和主力为“娘子军”的研究生发掘团队，因要避开游客，每晚7点多进洞、清晨收工。“我们一挖就是一整夜，两平方米的探方里最多两个人同时工作，蹲不住了就坐一会儿，坐不住了就跪一会儿。冲锋衣、帽子、口罩、手套全副武装，保暖但更重要的是避免自己对样品造成现代基因污染。手铲、竹签和刷子，一点一点地挖掘收集。清晨结束工作时还要用木板把探方口盖住。就一身衣服，土里来土里去。”2018级博士生夏欢说。
“我们挖到了1.6米深，收获很大，出土了大量的石制品和动物骨骼。”张东菊介绍。沉积物的多指标分析显示，地层堆积主要为原生堆积，考古遗存未经过明显扰动。完备的发掘计划和严谨的发掘、采样过程，为随后的各项分析奠定了良好的基础。
　　用科技释放尘封的光
2019年，环境考古团队利用古蛋白分析方法鉴定夏河人下颌骨化石为丹尼索瓦人，利用铀系测年方法将其年龄确定为距今至少16万年。夏河人曾经是怎样在白石崖溶洞生活的？延续了多长时间？这些问题都等着白石崖溶洞的出土材料给出答案。
陈发虎院士和张东菊教授带着环境考古团队于2016年就开始制定遗址发掘和研究计划，设计用多种测年方法，全面收集考古遗物，开展沉积物古DNA研究。同时邀请国内外多家科研团队参与部分分析工作，如邀请中科院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员团队共同开展沉积物DNA分析，邀请澳大利亚伍伦贡大学李波副教授一起开展沉积物单颗粒光释光测年等。
“动物或人死亡之后，线粒体中的遗传物质——线粒体DNA也会降解，断成一段一段，它能否经过数万年的历史演变保存下来，则与保存环境密切相关，一般来说越干越冷的地方越有可能保存。”张东菊介绍，沉积物古DNA分析是一种新兴的DNA分析技术，可以获得曾在遗址活动的古人群信息，弥补人类化石可遇不可求的缺憾。
遗址发掘前，张东菊与付巧妹一起制定采样计划，考古人员身穿防护服把沉积物古DNA样本提取到无菌袋里，最大限度地减少接触和污染。就像用吸铁石把一堆混杂的金属中的铁块吸出来一样，付巧妹团队通过实验捕获钓取了样本中242个哺乳动物和人类的线粒体DNA。分析显示，沉积物中的动物古DNA包括犀牛、鬣狗等灭绝动物，与遗址发现的动物骨骼遗存一致，验证了沉积物DNA分析的可靠性，同时成功获得了丹尼索瓦人的DNA！
另一大难题是测年。洞穴沉积物来源和搬运都较为复杂，准确测年难上加难。研究团队选择了14件动物骨骼，在兰州大学、北京大学和牛津大学进行了前处理和AMS14C测试，发现第4-6层的骨骼已经超出碳十四测年上限。同时采集了12个光释光样品，兰州大学2018级博士生成婷和李波团队共同开展单颗粒光释光测年分析。
“当石英或长石颗粒被埋藏在环境中，它就像一个计时器一样开始积累辐射能量。有一天人类把它挖出来，用光去激发它，所释放出的信号就会告诉我们它已在那里沉寂了多久。”张东菊解释。
结合碳十四和光释光测年结果，团队建立贝叶斯年龄模型，为遗址建立了距今约19-3万年的可靠年龄框架，将青藏高原史前人类最早活动历史又提早了3万年，也为化石出土于白石崖溶洞、夏河人下颌骨属于丹尼索瓦人等结论提供了更确凿的证据。
　　揭开东亚人类演化研究的新篇章
丹尼索瓦人，是新发现的一支古老型人类，与曾广泛分布在欧洲的尼安德特人是姐妹群。他的人骨化石发现很少，但遗传特征非常显著，对现代大洋洲、东亚、南亚和美洲原住人群都有遗传贡献，关于他的研究于2012年、2019年两度入选Science杂志评选的年度“全球十大科学突破”。
近30年来，现代人类起源问题成为学界炙手可热的焦点，围绕“出自非洲”和“多地区进化”假说形成两派针锋相对的学术阵营。
“‘出自非洲说’认为，末次冰期最寒冷的时候，世界各地古老人类基本灭绝，只有非洲少部分地区有古老人类存活下来，然后扩散到世界各地。白石崖溶洞遗址研究表明，末次冰期前后青藏高原地区有丹尼索瓦人存在，这是近年来旧石器考古的重大突破。因此认为末次冰期除非洲以外其他地区古老人类都灭绝的说法值得重新考虑。”北京大学考古文博学院王幼平教授在现场点评时指出。
2019年冬，团队在岁末的寒风中继续发掘二十多天，在2018年探方基础上继续发掘，获得了更为丰富的考古遗存。
“我们现在的工作只是青藏高原丹尼索瓦人研究的开端。夏河人如何适应末次冰期的寒冷以及高海拔缺氧环境，怎样生火保暖、打制石器、捕猎果腹，这都需要进一步研究。考古工作是展示和构建中华民族历史、中华文明瑰宝的重要工作。我们的工作才刚刚开始，潜力无限。”张东菊说。(本文图片由兰州大学宣传部提供)

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