遺傳意義上對現(xiàn)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(fā)現(xiàn)15年來最重要的國際難題之一。針對這一難題，中國科學(xué)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(zhì)大學(xué)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(xué)研究。聯(lián)合團隊建立了古蛋白全自動化鑒定人群的方法體系，產(chǎn)生了迄今最高質(zhì)量的古人類蛋白組數(shù)據(jù)；優(yōu)化了古DNA提取實驗并針對微量古DNA系統(tǒng)化建立了多種生信分析方法，另辟蹊徑實現(xiàn)了牙結(jié)石中微量中更新世晚期人類古DNA的首次提取。
基于這些創(chuàng)新性的古蛋白和古DNA的分析方法，聯(lián)合團隊發(fā)現(xiàn)哈爾濱古人類是丹尼索瓦人且線粒體屬于已知早期丹尼索瓦人支系。哈爾濱中更新世人類古蛋白和古DNA水平的關(guān)鍵證據(jù)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(qū)域，表明了“神秘的丹尼索瓦人”的形態(tài)特征，耦聯(lián)了分子古生物學(xué)證據(jù)與形態(tài)學(xué)證據(jù)，突破了傳統(tǒng)研究骨骼DNA的局限，通過微量牙結(jié)石研究古人類，為從更新世人類化石恢復(fù)人類古DNA提供了新可能。
此前，黑龍江哈爾濱發(fā)現(xiàn)一枚保存近乎完整的、距今至少14.6萬年的中更新世人類頭骨化石，季強等將這一新人種命名為“龍人”，形態(tài)學(xué)研究暗示“龍人”可能屬于丹尼索瓦人。
聯(lián)合團隊利用自主建立的古蛋白質(zhì)組實驗系統(tǒng)，在哈爾濱古人類化石中獲取大量質(zhì)譜數(shù)據(jù)，鑒定到308,458個譜圖與20,455個肽段，并通過降解相關(guān)修飾分析確認95種內(nèi)源性蛋白質(zhì)。這代表著目前已知最高質(zhì)量的古人類蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，且肽段數(shù)比此前基于同時期化石產(chǎn)生的數(shù)據(jù)增加11倍。同時，該團隊首創(chuàng)了古蛋白全自動化鑒定人群分類的方法體系，發(fā)現(xiàn)了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(xiàn)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(xiàn)為100%匹配的衍生型。因此，團隊將哈爾濱古人類個體歸入人屬。進一步，團隊發(fā)現(xiàn)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，且3個衍生型位點匹配率達86.57%。系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)，哈爾濱古人類個體與發(fā)現(xiàn)于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3號個體構(gòu)成單系類群。相關(guān)研究證實了哈爾濱古人類是丹尼索瓦相關(guān)人群，實現(xiàn)了完整頭骨形態(tài)與分子證據(jù)的直接關(guān)聯(lián)。
哈爾濱古人類的牙齒和顳骨均無任何人類古DNA留存，而牙結(jié)石致密的礦化結(jié)構(gòu)可為古DNA保存提供相對封閉的微環(huán)境，因此該研究聚焦牙結(jié)石樣本。針對兩份極其微量的牙結(jié)石樣本，研究優(yōu)化古DNA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(gòu)建了20個文庫；進而篩選出7個含丹尼索瓦特異性變異的文庫用于下游分析。同時，研究利用自主開發(fā)算法識別并篩選具有古DNA損傷特征的短片段，通過算法構(gòu)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并篩選出古DNA片段?；谒拗骶€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(nèi)。同時，研究還研發(fā)了確定不同支系的關(guān)鍵位點的分析方法，明確其有27個位點屬于丹尼索瓦人特有變異，有至少5個變異位點屬于西伯利亞丹尼索瓦洞穴早期譜系?？紤]到丹尼索瓦洞穴早期人類個體的年代范圍和哈爾濱古人類個體的年代，研究認為，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。這一研究證實了更新世牙結(jié)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(shù)瓶頸開辟了新路徑。
上述兩方面成果互為印證，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(jù)（包括古蛋白與古DNA）關(guān)聯(lián)起來，剖析了“龍人”的古DNA和古蛋白信息，揭示了丹尼索瓦人較完整的頭骨形態(tài)，為識別東亞地區(qū)其他可能屬于丹尼索瓦人的古人類化石如大荔人和金牛山人等提供了重要參照。
6月18日，兩項研究成果分別發(fā)表在《科學(xué)》（Science）和《細胞》（Cell）上。相關(guān)審稿專家給予高度評價：“這一研究突破之處在于顯示了卓越的實驗和生信分析”，“研究具有巨大貢獻——給了丹尼索瓦人一張‘臉’，打開了延展其他化石關(guān)聯(lián)到丹尼索瓦人的可能。”
研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院相關(guān)項目的支持。
論文鏈接：1、2
更新世古人類個體的地理分布及蛋白質(zhì)組特征（僅包含已報道的古蛋白質(zhì)組相關(guān)研究）
近乎完整頭骨牙結(jié)石中的丹尼索瓦人線粒體DNA演化圖
本文鏈接：關(guān)鍵古蛋白和古DNA證據(jù)闡明近完整頭骨哈爾濱古人類是丹尼索瓦人http://www.sq15.cn/show-12-1313-0.html
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