中國科學家研究40萬年前的6顆古人類牙齒，有了重大發現

直立人是第一個走出非洲的古人類，但他們留給後人的謎題實在太多。其中一個最大的謎題就是：直立人和我們現代人到底有沒有關係？要回答這個問題，最關鍵的是研究他們的遺傳信息。可是，直立人化石極其珍貴，不可輕易「破壞」取樣，導致這一領域的研究幾乎是一片空白。

如今，中國科學家通過研究40萬年前的古人類牙齒，找到了突破口。中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹團隊，從北京周口店、安徽和縣、河南孫家洞三個遺址的6顆直立人牙齒化石中，首次成功提取到了牙釉質蛋白數據。5月13日，相關成果於國際學術期刊《自然》在線發表。《自然》評價稱，「這項研究為古老遺傳物質如何最終進入現代人群提供了新的見解。」

從40萬年前的6顆牙齒化石中獲取蛋白數據

直立人是人屬中第一個走出非洲並廣泛擴散至歐亞大陸及東南亞的關鍵人群，在人類演化進程中佔據不可替代的地位。然而，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據不同，直立人的古遺傳學研究長期處於近乎空白的狀態。

東亞地區距今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，然而其久遠的年代和傳統破壞性取樣方式嚴重製約了對這些珍貴樣本的分子研究，使一系列人類演化的關鍵科學問題長期懸而未決。

牙釉質是覆蓋在牙齒表面的最堅硬組織，起到保護牙本質和牙髓的重要作用。此次，研究團隊通過創新的酸蝕刻法微損取樣技術，在不破壞化石完整形態的前提下，首次成功從北京周口店、安徽和縣、河南孫家洞三個遺址距今約40萬年的6顆中更新世直立人牙齒化石中獲取了具有系統發育信息的內源性牙釉質蛋白數據。

這是全球範圍內首次獲得具有直立人鑒定特徵的分子信息，標誌著古蛋白質組學正式邁入可以獨立破解人類演化科學問題的篇章。

新技術采樣幾乎對化石「無損」

傳統方式分子研究需要磨碎一小塊化石，這對於珍稀的直立人化石來說幾乎是不可接受的。為了突破這一瓶頸，研究團隊摸索並創新提出了一套近乎「無損」的評估和取樣方案：首先對三個遺址的動物化石進行檢測，確認從相關地層古人類牙釉質中提取古蛋白具有高度可行性。

在此基礎上，團隊首次將酸蝕刻法微損取樣技術應用於中更新世直立人化石：區別於直接消耗大塊牙釉質或牙釉質鑽粉的傳統做法，這種技術僅將牙釉質表面接觸微量酸液，進行短時間酸蝕反應，只消耗小面積的表面牙釉質，基本不影響化石形態，卻能高效獲取內源性蛋白。

正是這一關鍵突破，使周口店、和縣、孫家洞等東亞直立人化石得以首次開展分子層面的研究。

然而，近40萬年的歲月使得古蛋白組數據的獲取極具挑戰性。即便是在相對穩定的牙釉質封閉環境中，蛋白質也經歷了深度降解、斷裂與化學修飾，內源性信號極其微弱。

研究團隊為此構建了嚴密的質控體系，比如6個從直立人牙釉質獲得的蛋白質樣本由兩套獨立實驗體系進行多次實驗，以保證實驗結果的可重覆性。最終，研究得以成功從周口店（1顆，距今約42萬年）、和縣（2顆，距今約41萬年）和孫家洞（3顆，距今約40萬年）的6顆牙齒及作為對比的哈爾濱個體（1顆，距今至少14.6萬年）牙齒中，鑒定出6-11種內源性釉質相關蛋白。

這是全球首次從直立人化石中獲取具有特徵性系統發育信息的內源性牙釉質蛋白數據，亦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限從約16萬年前推至至少40萬年前。

三個遺址直立人長得不一樣，基因卻高度相似

周口店、和縣、孫家洞的直立人，在骨骼和牙齒上長得並不完全一樣。特別是和縣人，其牙齒形態更接近印尼爪哇直立人，甚至有點像被認為屬於丹尼索瓦人的「澎湖人」。

這引發了一個長期爭論：中國境內的直立人屬於同一個演化支系，還是代表了多個不同來源或相對隔離的群體？

牙釉質蛋白數據給出了決定性的答案。研究發現了一個具有決定性意義的全新突變，該突變在所有6個直立人樣本中均被鑒定出來，且在已發表的任何其他古人類（包括德馬尼西直立人、阿塔佩爾卡先驅人、所有尼安德特人、所有已知丹尼索瓦人）、現代人類及其他現生或化石靈長類動物中均未發現。

在系統發育分析層面，研究發現，儘管周口店、和縣、孫家洞的直立人在形態上有些差異，但他們在遺傳上高度相似。區別於尼安德特人、已知丹尼索瓦人及現代人，他們同屬於一個東亞中更新世直立人演化人群。

這一發現首次以直接的分子證據證實了中國境內上述三個遺址的直立人同屬一個獨立的演化人群，解決了長期以來關於東亞直立人內部分類的相關爭議，填補了直立人遺傳特徵的認知空白。

直立人基因可能通過丹尼索瓦人流入現代人群

研究還有一個更令人興奮的發現：現代人基因組中來自丹尼索瓦人的部分基因，可以追溯到周口店、和縣、孫家洞所代表的這群直立人。

在中更新世晚期的東亞，直立人與已知的丹尼索瓦人可能在相同或鄰近的區域共存，為兩個人群間的基因交流創造了機會，使得源自直立人的古老基因流入已知的丹尼索瓦人基因組後，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代人中，最終對現代人群產生了深遠的遺傳影響。

該研究勾勒出一幅此前未知的人類演化圖景：40萬年前以周口店為代表的東亞直立人不僅是一個獨特的演化群體，更是現代人類基因庫中古老基因的源頭之一。

新京報記者 張璐

編輯 張磊 校對 楊利