毋庸置疑:來自西伯利亞的古老 DNA 暗示著此前未知的近親人類

研究人員首次根據 DNA 而非解剖學特徵描述了一種新的人類祖先

在人類進化的過去五百萬至七百萬年中,我們祖先的多個物種曾共存。但最終,其他譜系滅絕,只剩下我們自己的智人統治地球。科學家們長期以來認為,在 4 萬年前,智人只與另一種人類物種或人科動物尼安德特人共同生活在地球上。尼安德特人。然而,近年來,有證據表明當時的人科動物場景更加活躍。《直立人》可能在印度尼西亞爪哇島上持續存在到 25000 年前的跡象已經浮出水面。還有《弗洛勒斯人》——通常被稱為霍位元人的迷你人類物種——在印度尼西亞群島的另一個島嶼弗洛勒斯島上,直至 17000 年前才生存。

現在,在《自然》雜誌上撰文的研究人員報告說,他們發現了一種可能與這些物種重疊的第五種人科動物。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)但與人類家族所有其他已知的成員不同,研究人員根據其骨骼的形態特徵進行了描述,這種新人科動物僅根據其 DNA 進行了鑑定。

德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所的約翰內斯·克勞澤和斯萬特·帕博及其同事從西伯利亞南部阿爾泰山脈丹尼索瓦洞穴中發現的化石小指骨中獲得了 DNA。這種物種無法從骨骼的形狀和大小來確定——它根本不包含任何診斷性形態特徵。但有充分的理由相信它來自尼安德特人或早期現代人。原因之一是,該骨骼是從洞穴的一個地層中發現的,該地層的年代介於 5 萬至 3 萬年前,其中包含屬於與這兩個群體相關的所謂中石器時代和舊石器時代晚期工業的文物。另一方面,尼安德特人和現代人是已知在此期間居住在該地區的唯一人科動物。但是,研究小組從丹尼索瓦小指骨中提取的 DNA 與先前從早期現代人和尼安德特人獲得的 DNA 序列明顯不同。


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研究人員專注於一種稱為線粒體 DNA (mtDNA) 的 DNA。線粒體是細胞的發電廠,它們有自己獨立的 DNA,與細胞核中的 DNA 分開,並從母親傳給後代。由於每個細胞都有數千個線粒體,但只有一個細胞核,因此線粒體 DNA 比核 DNA 多得多,因此比後者更有可能儲存在化石骨骼中。迄今為止,科學家已經對尼安德特人和早期現代人個體的線粒體基因組進行了測序,並且這兩個群體的序列差異很大。

透過比較構成丹尼索瓦 mtDNA 的遺傳“字母”(或鹼基對,如它們所稱)的順序與現代人和早期現代人的序列,克勞澤及其合作者發現,丹尼索瓦 mtDNA 與今天的人類不同,其字母位置幾乎是尼安德特人 mtDNA 的兩倍。進一步的分析表明,丹尼索瓦個體、尼安德特人和現代人最近的共同 mtDNA 祖先可以追溯到大約一百萬年前(比尼安德特人和現代人最近的共同 mtDNA 祖先早兩倍)。該分歧日期,該團隊表示,表明丹尼索瓦 mtDNA 與 190 萬年前離開非洲的直立人種群的 mtDNA 不同,也與大約 466000 年前從通向現代人類的譜系分支出來的尼安德特人祖先海德堡人的 mtDNA 不同。因此,研究人員認為,丹尼索瓦 mtDNA 揭示了一個此前未被認識到的,由一個迄今未知的類人動物群體從非洲遷徙出來的情況。(該團隊暫時沒有給這種生物一個正式的名稱,但他們非正式地稱其為 X-woman。)

賓夕法尼亞州立大學的斯蒂芬·舒斯特評論說:“他們提供的資料性質確實可以得出他們的結論”,他曾參與最近對大主教德斯蒙德·圖圖的核基因組以及長毛猛獁象的核基因組測序。“所有檢測到的序列差異都清楚地表明,這是[人科動物]的一個新變種。”

紐約市美國自然歷史博物館的古人類學家伊恩·塔特索爾指出,這一發現不應該令人感到驚訝。“我們知道化石記錄遠非完整,但我們已經擁有的東西表明,[人科動物]的進化分支非常茂盛,”他評論道。“多一個分支不應該讓我們消化不良。”

然而,神秘的人科動物與那些中石器時代和舊石器時代晚期的文物之間的聯絡很奇怪,因為在歐亞大陸的其他地方,它們只與尼安德特人和現代人的遺骸一起出現。克勞澤指出,小指骨可能起源於洞穴沉積物中較早、較深的層,並且隨著時間的推移與上覆文物混在一起。然而,到目前為止,沒有證據表明存在廣泛的擾動。他說,另一種可能性是,這個手指骨是早期現代人的,由於他的祖先與這個此前未知的人科動物群體雜交,攜帶了古老的 mtDNA。

但是其他專家對該團隊對其資料的解釋不太確定。“我不知道——其他任何人也不知道——多少鹼基對的變化會構成一個新物種”,聖路易斯華盛頓大學的埃裡克·特林考斯說,他是尼安德特人和早期現代人的權威。“我希望有比 mtDNA 鹼基對差異更多的證據。”

“結果並不意味著他們發現了一個新物種,而且我不認為它需要在尼安德特人之前從非洲單獨遷徙出來”,威斯康星大學麥迪遜分校的約翰·霍克斯辯稱,他的研究重點是人類遺傳進化。“這些解釋都與結果相容,但我認為資料尚未要求它們。”霍克斯指出,mtDNA 序列的歷史——這只是一個人總 DNA 的一小部分——並不一定反映物種的歷史。

一個同樣獨特的核基因組序列將大大加強丹尼索瓦 mtDNA 代表此前未知的人科動物型別的說法。為此,克勞澤和帕博正在啟動丹尼索瓦基因組專案,以從產生新型 mtDNA 的骨骼中獲得完整的核基因組序列。將該基因組與他們獲得的尼安德特人的完整基因組以及今天活著的人的基因組進行比較,可以深入瞭解定義智人的遺傳變化。“最後,我們可以獲得更多關於‘是什麼讓人成為人’這個大問題的更多資訊,”克勞澤反思道。

與此同時,古人類學家渴望獲得更多化石,以證實基於 DNA 的說法。如果幸運的話,今年夏天在丹尼索瓦洞穴的持續挖掘將發現更多遺骸,並讓這個失散已久的親戚露面。

Kate Wong is an award-winning science writer and senior editor at 大眾科學 focused on evolution, ecology, anthropology, archaeology, paleontology and animal behavior. She is fascinated by human origins, which she has covered for more than 25 years. Recently she has become obsessed with birds. Her reporting has taken her to caves in France and Croatia that Neandertals once called home, to the shores of Kenya's Lake Turkana in search of the oldest stone tools in the world, to Madagascar on an expedition to unearth ancient mammals and dinosaurs, to the icy waters of Antarctica, where humpback whales feast on krill, and on a "Big Day" race around the state of Connecticut to find as many bird species as possible in 24 hours. Kate is co-author, with Donald Johanson, of Lucy's Legacy: The Quest for Human Origins. She holds a bachelor of science degree in biological anthropology and zoology from the University of Michigan. Follow Wong on X (formerly Twitter) @katewong

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