95种蛋白质+一粒牙结石，破解哈尔滨头骨之谜

2010年，科学家在西伯利亚的一座洞穴里，发现了一节史前指骨。分析显示，这节指骨中保存了一个古老型人类族群的基因信息，这就是丹尼索瓦人（Denisovans）。

自那之后，丹尼索瓦人只有少数零散化石被发现。由于缺乏较为完整的化石，我们虽然对丹尼索瓦人的基因有所了解，但对他们长什么样子仍然知之甚少。

但在今年六月，发表在《科学》和《细胞》的两篇论文，终于解开了这个谜团。在我们揭晓答案前，我们就得从另外一个发现说起。

1933年，在黑龙江哈尔滨发现了一个至少有14.6万历史的古人类头骨。这个头骨保存近乎完好，在古人类化石中极为罕见。但由于特殊原因，这块头骨化石直到2018年才重见天日，收藏在河北地质大学的地球科学博物馆。

2021年，古生物学家首次发表了对哈尔滨头骨的研究成果。他们提出，这个头骨很可能属于一个此前未被识别的人类物种，并将其命名为“龙人”（Homo Longi）。然而，宣布发现一个全新的人类物种是一个重大的科学成果，因此，这一结论在学术界一直存在争议。有科学家认为它应该属于丹尼索瓦人。

“龙人”。图片来源：Chuang Zhao

为了解开哈尔滨古人类的真实身份，研究人员在发表于《科学》杂志的研究中，首先尝试从头骨的颞骨和牙齿中提取古DNA。然而遗憾的是，结果并不理想，样本中并没有检测到古人类DNA。但他们并不气馁，而是转而尝试提取颞骨中的古蛋白质。与DNA相比，蛋白质更能在极端条件下保存更长时间。那么他们成功了吗？是的，他们从头骨中提取并鉴定出95种内源性蛋白质，也就是说这些蛋白质是属于龙人的，而不是来自现代污染。

在这95种蛋白质中，研究人员找到了3个特有的、属于丹尼索瓦人的氨基酸突变位点。这一发现使得结论愈加清晰：哈尔滨古人类，真的就是丹尼索瓦人！

但研究人员并未止步，虽然蛋白质分析提供了有力的证据，但他们依然希望找到更多的遗传证据。他们把希望转向了一个不起眼却很特别的来源——牙结石。

牙结石。图片来源：Q. Fu, et. al.

牙结石，其实就是钙化的牙菌斑。它通常含有较少的古人类DNA，所以往往不是提取DNA的首选来源。但它有一个重要优势：它的致密晶体结构能够有效地保护其中的DNA不被分解。之前的一些研究表明，牙结石确实可以提取到内源性古DNA，也就是宿主本人的DNA和口腔微生物的DNA。但在过去，从旧石器时代的牙结石中提取的DNA，通常只能得到微生物或病原体的DNA，而无法提取宿主本人的DNA。

而在发表于《细胞》的新研究中，他们成功地从牙结石中提取到了线粒体DNA（mtDNA），这是一种只通过母系遗传的遗传物质。进一步分析表明，提取到的线粒体DNA和生活在18.7万到21.7万年前的西伯利亚丹尼索瓦人最为接近。

这就再次坐实了哈尔滨古人类就是丹尼索瓦人的结论，而且还揭示了丹尼索瓦人并不仅仅生活在西伯利亚，他们曾经广泛分布在整个亚洲。

这两项研究分别通过古蛋白和古DNA独立地证明了“哈尔滨古人类其实就是丹尼索瓦人”，且彼此相互验证，使得结论更加可靠。更重要的是，这两项研究在多个方面具有深远的意义：

1、新研究提取的蛋白质数据，不仅对于理解丹尼索瓦人具有重要意义，同时也表明了在缺乏DNA数据的情况下，蛋白质也可以成为确定物种身份的重要工具；
2、这是首次从旧石器时代的牙结石中成功提取宿主DNA，证明了牙结石作为保存古DNA的媒介具有巨大潜力，为中更新世古人类的遗传研究开辟了全新的道路；
3、哈尔滨头骨为我们提供了一个新的参照，可以用于分类那些形态上奇特的头骨化石。通过外形对比，即便无法提取到古DNA或古蛋白质，只要形态相符，就有可能判断出——“哦，这个应该属于丹尼索瓦人。”

最后，我们再来看下这个头骨的外形特征：它的脑容量与现代人类相当，具有厚重的眉脊、扁平且低矮的颧骨、浅浅的尖牙窝、非常大的臼齿以及大且近乎方形的眼眶。

哈尔滨头骨。图片来源：Ni, et. al.

这就是丹尼索瓦人！

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：董汉文 构造地质学博士

审核：高源 国家自然博物馆 副研究馆员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司