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在古人类研究中,丹尼索瓦人(Denisovans)化石稀缺且分布认知有限。研究人员针对台湾一处未识别的古人类下颌骨开展研究,运用古代蛋白质分析技术,确定其为男性丹尼索瓦人。这一成果证实丹尼索瓦人分布广泛,对探究其种群结构和演化意义重大。
在漫长的人类演化历史长河中,古人类的神秘面纱一直吸引着无数科研人员不断探索。丹尼索瓦人作为更新世的一支古人类种群,自被发现以来,就充满了谜团。最初,丹尼索瓦人是通过对西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞出土的化石进行基因组分析才被确认的。虽然从基因组证据来看,他们曾广泛分布于东亚,甚至可能远至大洋洲,但在实际的化石发现中,情况却不尽如人意。到目前为止,能够通过分子手段确凿认定为丹尼索瓦人的化石,仅有阿尔泰山和西藏的寥寥数处。
在这样的背景下,诸多来自东亚其他地区的化石,如中国东北的哈尔滨化石、华北的许家窑化石、华中的许昌化石以及老挝的 Tam Ngu Hao 2 化石等,尽管在形态学上或通过间接遗传推断,被认为有可能是丹尼索瓦人的化石,但由于缺乏直接的古代生物分子证据,这些推断始终只能停留在猜测阶段。究其原因,一方面,丹尼索瓦人是依靠分子特征来定义的;另一方面,目前对于丹尼索瓦人的颅骨和牙齿形态信息掌握非常有限。所以,从可能的丹尼索瓦人化石标本中获取可靠的、具有丹尼索瓦人特异性的分子标记,对于深入了解丹尼索瓦人的种群结构、地理分布、形态特征、变异情况以及演化历程,都显得尤为重要。
为了解开这些谜团,研究人员针对一块来自台湾澎湖海峡的古人类下颌骨(Penghu 1)展开了深入研究。最终研究得出结论,这块下颌骨属于一名男性丹尼索瓦人个体。这一发现意义非凡,它不仅证实了之前基于现代人类基因组研究的推断,即丹尼索瓦人在东亚广泛分布;还表明丹尼索瓦人具备适应多种地理和气候环境的能力,从寒冷的西伯利亚到高海拔的青藏高原,再到温暖湿润的台湾地区,都有他们的踪迹。此外,该研究为探讨丹尼索瓦人的形态特征提供了新的关键证据,有助于进一步厘清丹尼索瓦人与其他古人类种群的差异,为人类演化研究填补了重要的空白。这一重要研究成果发表在《SCIENCE》杂志上。
研究人员开展此项研究时,运用了多个关键技术方法。在样本处理方面,他们利用来自同一地点的两个动物标本优化了样本制备方法,以减少对 Penghu 1 的损害。在蛋白质分析环节,通过 44 次测量,测试了 13 种不同的蛋白质提取和消化方案,运用液相色谱 - 串联质谱(LC - MS/MS)技术,从 Penghu 1 中成功鉴定出 4241 个氨基酸残基。同时,通过构建系统发育树,确定了 Penghu 1 与丹尼索瓦人的亲缘关系;利用牙釉质中性别特异性的 amelogenin Y 亚型(AMELY)确定了该个体的性别。
下面来看具体的研究结果:
- 检索到的蛋白质组序列:研究人员通过优化样本处理方法,从 Penghu 1 的下颌骨和牙齿釉质中成功检索到内源性蛋白质。经过对多种提取和消化方案的测试,最终确定了合适的实验流程。在此基础上,从 Penghu 1 的蛋白质组中鉴定出 4241 个氨基酸残基,这些蛋白质组与其他更新世化石的高质量蛋白质组具有可比性,并且通过平均脱酰胺率等指标,证实了所获取的人类蛋白质组的真实性。
- Penghu 1 属于丹尼索瓦人:在鉴定出的氨基酸残基中,发现了两个与丹尼索瓦人相关的氨基酸序列变异,分别存在于 ameloblastin(AMBN;M273V)和 collagen α - 2 (I) chain(COL1A2;R996K)中。系统发育树的构建结果也显示,Penghu 1 与丹尼索瓦人个体 Denisova 3 聚类在一起,这充分证实了 Penghu 1 是丹尼索瓦人的下颌骨。
- 进一步的蛋白质序列变异:研究还发现了一些特定于某些丹尼索瓦人个体的胶原蛋白变异,如 COL5A2(E1211V)是 Penghu 1 特有的变异,COL2A1(E583G)存在于 Xiahe 1 中但在 Penghu 1 中未被观察到,COL11A1 的变异在 Penghu 1 和现代人类中均存在,但尚不清楚其来源。
- 男性性别鉴定:通过对 Penghu 1 酸蚀牙釉质表面的分析,鉴定出男性特异性标记 AMELY,其序列覆盖了 23 个诊断位置中的 11 个,深度高达 44 个肽段,从而确定 Penghu 1 的个体为男性。
研究结论和讨论部分进一步阐述了此次研究的重要意义。从高质量的古蛋白质组数据来看,Penghu 1 属于男性丹尼索瓦人这一结论确凿无疑。这一发现首先在地理分布上极大地拓展了丹尼索瓦人的已知范围,表明他们能够适应多样的气候环境。其次,结合已有的其他丹尼索瓦人化石,研究人员总结出了丹尼索瓦人在颌骨和牙齿方面的一些形态特征,为后续研究提供了重要依据。此外,目前已鉴定性别的丹尼索瓦人化石均为男性,这引发了关于丹尼索瓦人性别与形态特征关系的思考。综合来看,此次研究揭示了丹尼索瓦人与尼安德特人在颌骨和牙齿形态上的显著差异,表明这些特征可能是丹尼索瓦人在与尼安德特人基因分离后逐渐演化形成的。这一研究成果为人类演化研究提供了新的视角和关键证据,让我们对丹尼索瓦人的认识又向前迈进了重要的一步。