11月9日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副所长付巧妹研究员应邀到访山东大学,在知新楼A1107作题为“从直立人到现代人:古分子揭示40万年来人类演化密码”的学术讲座,讲座由山东大学考古学院院长郎剑锋教授主持。讲座围绕古DNA与古蛋白质组技术的发展及其在人类起源与演化研究中的应用展开,结合近年来国内外古人类遗存与古基因组研究成果,系统介绍了从直立人到现代人的东亚人群演化的最新进展。校内外100余名师生到场聆听,并进行了深入交流。
讲座伊始,付巧妹研究员从古分子研究面临的技术难题谈起,介绍了古DNA研究的发展及其在考古学中的应用。与现代生物样本不同,古人类遗骸中的内源DNA往往含量极低,且容易受到微生物污染和埋藏环境的影响。以距今约4万年的田园洞人为例,其样本中人类DNA仅占约0.03%。针对这一问题,研究团队开发了针对21号染色体的核DNA捕获技术,有效提高了古人类核DNA的获取效率,为大规模古基因组研究提供了技术支持。此后,研究材料也逐渐从骨骼扩展至沉积物、牙结石等,使得在缺少人类化石的遗址中寻找古人类遗传信息成为可能。
此后,付巧妹研究员就古DNA和古蛋白方法在人类演化研究领域的新进展进行了详细的介绍。首先是针对直立人的研究。由于DNA在漫长时间中容易降解,蛋白质为研究更早期的人类遗存提供了新的可能。针对直立人化石珍贵、常规取样方式可能造成较大损耗的问题,研究团队创新开发了牙釉质微损取样技术。在此基础上,团队对周口店北京猿人、孙家洞及和县猿人等化石材料进行了研究,通过比较牙釉质蛋白中的氨基酸变异,发现一种此前未知的变异仅见于上述三处遗址的六颗牙齿,提示其可能是一支独立的演化群体,并为探讨早期人类不同谱系之间的关系提供了分子证据。
随后,付巧妹研究员以丹尼索瓦人(Denisovans)为例,介绍了古分子技术如何帮助研究者识别和追踪已经灭绝的古人类。丹尼索瓦人于2010年依据西伯利亚丹尼索瓦洞穴出土的小指骨中的古DNA得到确认,但此后十年,相关遗传证据主要来自这一处遗址。为进一步明确丹尼索瓦人的分布范围,研究团队利用沉积物古DNA、古蛋白质组等多种方法,在甘肃省白石崖溶洞等遗址发现了丹尼索瓦人活动的证据,将其在东亚的活动范围和时间跨度进一步拓展。研究团队还通过牙结石DNA与骨蛋白质组的相互印证,确认哈尔滨龙人属于早期丹尼索瓦人,其铀系测年给出的最小年龄约14.6万年。团队还对许家窑遗址16个个体中的2件样本进行了鉴定,二者均为丹尼索瓦人;结合形态学特征,中国距今约30万至10万年的部分化石可能同属这一群体。这些研究表明,丹尼索瓦人并非仅局限于西伯利亚地区,而是在东亚具有更广泛的时空分布。
在讨论古人类演化之后,讲座进一步转向东亚现代人的形成与迁徙。付巧妹研究员介绍了田园洞人及松花江流域古人群的遗传研究成果。距今约4万年的田园洞人是目前东亚已知最早获得核基因组数据的现代人个体,其遗传特征表明,他已属于遗传意义上的古东亚人,携带有欧亚人群分化之前的遗传成分。研究还发现,距今约3.3万年的松花江流域个体与田园洞人具有相近的遗传背景,说明相关人群在末次盛冰期之前曾广泛分布于东亚北方。距今约1.9万年以后,这一古老遗传成分不再出现,具有现代北方人群遗传特征的古人群开始出现。距今约1.4万年以来,松花江流域人群与北亚、远东地区人群发生联系,并最终成为美洲原住民中东亚遗传成分来源最近的人群。
对于东亚南方人群的演化,付巧妹研究员介绍了云南、东南亚及福建等地古人群的研究成果。距今约7000年的云南古人群保留了较为古老的遗传成分,为解决现代西藏人群中“幽灵祖先”成分来源的长期争议提供了关键证据。与此同时,和平文化相关古人群、福建奇和洞遗址古人群等研究,也揭示了东亚南方早期现代人群的复杂性及其遗传多样性。相关研究还发现,福建沿海及台湾海峡地区的古人群与南岛语族(Austronesian)人群具有密切的遗传联系,为认识南岛语族的起源与扩散提供了新的证据。
在此基础上,付巧妹研究员将视野进一步拓展至农业传播与史前社会组织问题。通过比较欧亚不同地区的古基因组研究成果,她指出,农业传播与人群迁徙之间并不存在简单、固定的对应关系。欧洲农业的传播与约9000—8000年前近东农耕人群的迁入密切相关,约4000多年前欧亚草原人群的迁入又带来一次大规模的人群更替;而中国有本土的南稻北粟农业,不同区域的农业与畜牧业传播呈现出不同特点,部分地区在接受新的生产方式和文化因素的同时,仍保持着较强的人群遗传连续性。以青藏高原及河西走廊为例,相关研究发现,外来农业和畜牧业因素的传播并不必然伴随大规模外来人群迁入,当地人群在这一过程中发挥了重要作用。
此外,付巧妹研究员还介绍了古DNA研究在揭示史前社会组织结构方面的应用。通过对甘肃磨沟遗址墓地个体的遗传关系进行分析,研究团队发现,合葬墓并非以血缘关系为纽带,墓葬位置、埋葬时间、文化归属和性别都不是决定因素,反映出史前社会组织形式的多样性。对于陕西石峁古城的研究则表明,其主体人群与陕北本地仰韶文化人群具有直接连续性,同时也含有与内蒙草原及长江流域相关的遗传成分,呈现出主体连续与多元融合并存的特点。进一步的亲缘关系分析还揭示了石峁社会由多个父系家族构成的父系结构,为理解史前聚落的社会组织和等级结构提供了新的研究线索。
讲座最后,付巧妹研究员回顾了团队十余年来在古DNA与古蛋白质组领域的探索历程。她指出,许多研究进展都源于具体问题和技术瓶颈,面对研究中的困难,不应止步于已有方法,而应尝试从技术和研究思路上寻求突破。报告结束后,现场师生围绕相关研究方法、古人群遗传关系及考古学解释等问题展开交流,付巧妹研究员结合具体研究案例进行了细致解答。
本次讲座展示了古DNA与古蛋白质组技术在拓展人类演化研究时间尺度、揭示古人群遗传关系及认识史前人群迁徙与社会组织等方面的重要价值,也为理解东亚古人类演化历程及其复杂性提供了新的研究视角。