“遗传意义上对现今东亚和大洋洲人群有贡献的古老型人类丹尼索瓦人是谁”，这是丹尼索瓦人发现15年来最重要的国际难题之一。针对这一难题，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹科研团队与河北地质大学季强科研团队合作，对距今至少14.6万年的哈尔滨古人类近完整颅骨开展了分子古生物学研究。联合团队建立了古蛋白全自动化鉴定人群的方法体系，产生了迄今最高质量的古人类蛋白组数据；优化了古DNA提取实验和针对微量古DNA系统化建立了多种生信分析方法，另辟蹊径实现了牙结石中微量中更新世晚期人类古DNA的首次提取。基于这些创新性的古蛋白和古DNA的分析方法，联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人，且线粒体属于已知早期丹尼索瓦人支系。这两项研究成果于今年6月18日在《Science》和《Cell》杂志上线发表。哈尔滨中更新世人类古蛋白和古DNA水平的关键证据揭示丹尼索瓦人至少14.6万年前已广泛分布在亚洲广大区域，表明“神秘的丹尼索瓦人”的形态特征，耦联了分子古生物学证据与形态学证据，突破了传统研究骨骼DNA的局限，通过微量牙结石研究古人类，这为从更新世人类化石恢复人类古DNA提供了新的可能。专家高度评价其“突破之处在于显示了卓越的实验和生信分析”，“研究具有关键贡献——给了丹尼索瓦人一张“脸”，打开了延展其他化石关联到丹尼索瓦人的可能”。
2010年，基于遗传学发现了神秘的丹尼索瓦人。此前的研究将来源于西伯利亚丹尼索瓦洞穴、青藏高原白石崖溶洞以及台湾澎湖海域等遗址点出土的牙齿、骨骼碎片及不完整下颌骨归属于丹尼索瓦人群，暗示他们可能曾广泛分布在亚洲地区。然而，现有的丹尼索瓦遗骸都较为残破，缺乏同时具备完整形态特征和确凿分子证据的化石标本，严重阻碍了对该人群形态、分布及其在东亚古人类演化中作用的认知。河北地质大学收藏的哈尔滨中更新世人类头骨有希望成为解决这一瓶颈问题的关键证据。
中国黑龙江省哈尔滨市发现的保存近乎完整的中更新世人类头骨化石（铀系测年≥14.6万年）（图1，图2），季强等人（2021）将其正式命名为一个新的人种，即“龙人”（Homo longi）。形态学研究揭示其与青藏高原白石崖溶洞的丹尼索瓦下颌骨存在显著相似性，暗示其可能同属于丹尼索瓦人。最新的古蛋白质组和古DNA研究为哈尔滨古人类化石的群体归属和丹尼索瓦人群的较完整形态与遗传谱系提供了关键线索。
近几年来，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹科研团队与河北地质大学季强科研团队合作，通过自主建立的前沿古蛋白实验与创新的古DNA实验方案，对哈尔滨头骨化石及其牙结石（新途径）展开双重攻关，首次将一具近乎完整的古人类头骨与神秘的丹尼索瓦人群关联起来，一举破解了困扰学界十五年之久的丹尼索瓦人形态之谜，为探讨丹尼索瓦人群的时空分布以及东亚的古人类演化历史提供了重要证据。两项研究成果分别以“The proteome of the late Middle Pleistocene Harbin individual”（哈尔滨中更新世晚期人类个体的蛋白质组）和“Denisovan Mitochondrial DNA from Dental Calculus of the > 146,000-year-old Harbin Cranium”（距今至少14.6万年的哈尔滨人类头骨牙结石中发现丹尼索瓦人线粒体DNA）为题发表在《Science》和《Cell》杂志上。
联合研究团队通过自主建立的古蛋白质组实验系统从哈尔滨古人类化石中获取到大量质谱数据，鉴定到308,458个谱图与20,455个肽段，通过降解相关修饰的分析确认了95种内源性蛋白质；这代表着目前已知最高质量的古人类蛋白质组数据，肽段数比此前基于同时期化石产生的数据多了11倍（图1）。该团队还首创了古蛋白全自动化鉴定人群分类的方法体系，发现122个在人科物种中特有的氨基酸突变位点。其中，102个黑猩猩、大猩猩和猩猩中的位点为衍生型，而哈尔滨古人类个体表现为100%匹配的祖先型；15个位点为人属衍生型，哈尔滨古人类个体表现为100%匹配的衍生型。因而，团队将哈尔滨古人类个体归入人属。同时，该研究团队发现4个丹尼索瓦人群特有的突变位点，包括1个祖先型位点和3个衍生型位点，3个衍生型位点匹配率高达86.57%（1个质量高，2个质量略低）。系统发育分析表明，该哈尔滨古人类个体与发现于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3号个体构成单系类群（支持率98%-100%）。相关研究证实了其为丹尼索瓦相关人群，实现了完整头骨形态与分子证据的直接关联。
解决了古蛋白质组自动化分析的难点后，该研究团队依然面临着古DNA研究的挑战。实际上，目前全球仅有4个10万年以上的古人类遗址成功获取到人骨古DNA数据，从距今至少14.6万年前的哈尔滨古人类化石样本中获取古DNA同样面临着严峻的技术挑战。哈尔滨古人类的牙齿和颞骨均无任何的人类古DNA留存；由于牙结石致密的矿化结构为古DNA保存提供了相对封闭的微环境，该研究团队另辟蹊径创新性地聚焦牙结石样本。针对两份极其微量的牙结石样本（0.5mg和0.3mg），优化了古DNA的提取实验方案，将可能存在的提取液及实验过程的残留物进行多方案提取，构建20个文库；该研究团队进而从中筛选出7个含丹尼索瓦特异性变异的文库（均来自0.3mg样本）用于下游分析。同时，通过自主开发算法，识别并严格筛选具有古DNA损伤特征的短片段（≤60 bp），通过算法构建人类祖先型与丹尼索瓦祖先型的参考序列，最大程度地减小比对误差和筛选出古DNA片段。基于宿主线粒体的DNA分析明确了哈尔滨古人类位于丹尼索瓦人线粒体DNA变异范围内。该研究团队还研发确定不同支系的关键位点的分析方法，明确其有27个位点属于只有所有丹尼索瓦人特有的变异，还有至少5个变异位点属于西伯利亚丹尼索瓦洞穴早期谱系（图2）。考虑到丹尼索瓦洞穴早期人类个体的年代范围（12.7-21.7万年）和哈尔滨古人类个体的年代（不晚于14.6万年），这一古人类群体在中更新世晚期已广泛分布于从西伯利亚到中国东北的广阔地域。该研究证实了更新世牙结石可能保存宿主古DNA，为突破中更新世人类古DNA研究的技术瓶颈开辟了新路径。
两项研究互为印证，首次将一具近乎完整的古人类头骨与丹尼索瓦人的分子证据（包括古蛋白与古DNA）关联起来，不仅了解了“龙人”的古DNA和古蛋白信息，而且揭示了丹尼索瓦人较完整的头骨形态，这为识别东亚地区其他可能属于丹尼索瓦人的古人类化石（如大荔人、金牛山人等）提供了重要参照。
从宏观角度看，该研究为理解丹尼索瓦人在亚洲的迁徙扩散提供了清晰线索，但同时也引发了新的科学问题。哈尔滨个体与西伯利亚早期丹尼索瓦人（距今12.3-21.7万年）的紧密遗传联系，证实丹尼索瓦人在中更新世晚期就已经广泛分布于西伯利亚和东亚北部，这一早期分支是否扩散至更南区域，其与中国其他古人类群体存在怎样的互动？前人的研究表明存在不同支系的丹尼索瓦人群对现代东亚和大洋洲人群的多次渗入，这些不同分支的丹尼索瓦人群源头又在哪里？东亚地区其他古人类化石或许是解答这些问题的关键，而研究团队的这两项成果为后续的中晚更新世古人类遗传学研究提供了很好的范本。未来，若能建立更多相对完整的头骨形态与分子古生物学证据的联系，将对探究丹尼索瓦人群的形态共性、内部多样性以及不同支系的时空分布、演化历史及其与现生人群的关系发挥关键作用。
图1更新世古人类个体的地理分布及其蛋白质组特征（仅包含已报道的古蛋白质组相关研究）。
图2 近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA的演化图。
相关研究得到国家自然科学基金、中国科学院的经费支持。
论文链接：www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00627-0
www.science.org/doi/10.1126/science.adu9677
本文链接：http://www.gihot.com/news-8-5411-0.html最新研究阐明哈尔滨古人类是丹尼索瓦人
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