編譯 方陵生

藝術(shù)家根據(jù)基因證據(jù)重現(xiàn)丹尼索瓦人少女面貌

一段小指骨，幾顆牙齒，還有一個(gè)下頜骨，這就是我們關(guān)于神秘丹尼索瓦人所擁有的全部實(shí)物證據(jù)，這是一個(gè)與尼安德特人有著密切關(guān)系且已滅絕的古人類群體。

近期，一項(xiàng)新研究在遺傳證據(jù)基礎(chǔ)上對丹尼索瓦人面貌進(jìn)行了物理重建，讓我們有機(jī)會首次一瞥這一古老人類物種的模樣。發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的這篇論文完成了一項(xiàng)看似不可能完成的任務(wù)：利用遺傳信息重建丹尼索瓦人面部解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，重現(xiàn)這一古人類面貌。

寬而凸的臉、不明顯的下巴和較寬的臀部

這項(xiàng)由耶路撒冷希伯來大學(xué)考古遺傳學(xué)家利蘭·卡梅爾（Liran Carmel）和大衛(wèi)·高曼（David Gokhman）完成的重建工作表明：丹尼索瓦人在解剖學(xué)結(jié)構(gòu)上擁有與現(xiàn)代人類和尼安德特人明顯不同的幾個(gè)物理特征，包括一個(gè)寬而突出的臉，不太明顯的下巴和較寬的臀部。

“高曼和他的同事描述的這一開創(chuàng)性研究論文，看起來幾乎就像是一篇科幻小說。”倫敦自然博物館的人類學(xué)家克里斯·斯特林格（Chris Stringer）在一封電子郵件中寫道，“這是一項(xiàng)令人興奮的工作，突破了可以從古代基因組中收集到信息的界限?！?/p>

一直以來，由于相關(guān)考古學(xué)證據(jù)太少，我們對于丹尼索瓦人的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)所知甚少。最早確認(rèn)的丹尼索瓦人化石是于2010年在西伯利亞的丹尼索瓦洞穴中發(fā)現(xiàn)的一塊距今8萬年的小指骨碎片。除此之外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了一些臼齒和一塊有著16萬年歷史的下頜骨，顯然重建一個(gè)完整的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的化石量還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這些化石表明，丹尼索瓦人的臼齒與尼安德特人或現(xiàn)代人類的有所不同，特別是牙尖和牙根的大小和形狀有著明顯差異，但他們的手指形狀與我們驚人相似，這一觀察結(jié)果表明尼安德特人進(jìn)化出了獨(dú)特的手指，而現(xiàn)代人和丹尼索瓦人則保留了來自共同祖先的手指特征。

這塊手指骨碎片屬于一位年輕的丹尼索瓦人女子，她去世時(shí)大約只有13.5歲，幸運(yùn)的是，正是從這塊手指骨碎片提取到珍貴的DNA，讓科學(xué)家們得以確認(rèn)丹尼索瓦人是一個(gè)獨(dú)特的物種，盡管它與尼安德特人關(guān)系密切?，F(xiàn)代人和尼安德特人在大約80萬年前從一個(gè)共同祖先分化形成了兩個(gè)不同的人種，44萬年前到39萬年前丹尼索瓦人從尼安德特人中分化出來形成了一個(gè)新的人種，這也是為什么丹尼索瓦人被稱為尼安德特人的姐妹物種的原因。需要明確的是，這三個(gè)人族都屬于人屬，所以嚴(yán)格來說他們都是人類。

因此毫不奇怪的是，丹尼索瓦人的重建模型包括了一些與尼安德特人非常相似的特征。但丹尼索瓦人在與尼安德特人分離后，走上了自己獨(dú)特的進(jìn)化道路，表現(xiàn)在更長的牙弓（位于上、下頜骨的牙齒連續(xù)排列在牙槽骨形成拋物線的弓形）和更寬的頭骨上。

DNA甲基化預(yù)測解剖學(xué)結(jié)構(gòu)變化

在這項(xiàng)研究中，耶路撒冷希伯來大學(xué)的研究人員認(rèn)為，丹尼索瓦人可能比現(xiàn)代人更像尼安德特人，但卡梅爾在電子郵件中稱，他們的研究團(tuán)隊(duì)“興奮地發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人與現(xiàn)代人和尼安德特人的解剖學(xué)特征有所不同”。

為重建丹尼索瓦人年輕女性的模型，研究人員從她的小拇指骨中提取了DNA，同時(shí)提取了兩個(gè)尼安德特人的DNA，以及許多現(xiàn)代人（包括古代和現(xiàn)代）和黑猩猩的DNA，對數(shù)十個(gè)樣本的DNA進(jìn)行了強(qiáng)有力的對比分析。為辨別不同的解剖學(xué)特征，研究人員使用了一種稱為DNA甲基化映射的基因技術(shù)，這一過程經(jīng)歷了三年。

“DNA甲基化是種影響基因活性的化學(xué)修飾，但對DNA序列不會產(chǎn)生影響，”卡梅爾解釋說，“首先對三組人種的DNA甲基化模式進(jìn)行了比較，以發(fā)現(xiàn)基因組中不同的甲基化區(qū)域，然后根據(jù)一些疾病與某些基因功能缺失之間的關(guān)系，尋找這些差異對解剖學(xué)特征意義的證據(jù)。”

高曼在一份新聞稿中解釋說道：“通過這種方法，我們可以預(yù)測骨骼的哪些部分受到不同基因調(diào)控的影響，以及骨骼的哪些部分會發(fā)生變化，例如，股骨的長短?！?/p>

重建的丹尼索瓦人三維模型

斯特林格對這項(xiàng)技術(shù)解釋道：“觀察到的甲基化模式可用來預(yù)測這些模式如何對某些解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生影響（通過現(xiàn)代人體解剖學(xué)上的遺傳異常來檢驗(yàn)這些受影響的身體區(qū)域），以及預(yù)測結(jié)構(gòu)變化的方向與常態(tài)（如果可能的話）?！?/p>

通過研究，共有56個(gè)解剖特征被標(biāo)記為明顯的丹尼索瓦人特征。為了評估這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)確性，研究人員還重建了黑猩猩和尼安德特人的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，然后與已知的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，難以置信的是，準(zhǔn)確率達(dá)到了85%，符合他們的預(yù)期，這是重建成功的一個(gè)好的預(yù)兆，重建結(jié)構(gòu)與發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人的下頜骨幾乎完美匹配。

為了繪制丹尼索瓦人少女的圖像，卡梅爾聘請了科學(xué)插畫家馬亞·哈雷爾（Maayan Harel）一起合作，哈雷爾幫助他們構(gòu)建了一個(gè)3D頭骨，然后在這個(gè)3D頭骨的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出最終的畫像。斯特林格說：“這些結(jié)果表明，丹尼索瓦人應(yīng)該具有寬骨盆、大關(guān)節(jié)表面和大胸腔等特征，但是我們對真正的丹尼索瓦人的解剖學(xué)知識仍然非常有限?！?/p>

丹尼索瓦人的結(jié)構(gòu)重建工作無疑令人震驚，但仍存有一些關(guān)鍵的限制和不足之處。

卡梅爾說，除了85%的正確率（這當(dāng)然不算太差）之外，他的團(tuán)隊(duì)還不能精確地指出變化的方向，也就是說，不能預(yù)測這些區(qū)別性特征是來自于一個(gè)共同的祖先還是進(jìn)化新獲得的。

此外，正如斯特林格所解釋的：“這項(xiàng)研究依賴于一系列復(fù)雜的外推法，其正確度還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證?！钡a(bǔ)充說道：“盡管如此，這項(xiàng)研究的一個(gè)重要意義在于，其結(jié)果完全可以通過未來的發(fā)現(xiàn)去驗(yàn)證?！?/p>

斯特林格繼續(xù)說：“另一個(gè)需要注意的是，化石和現(xiàn)代基因組的遺傳數(shù)據(jù)表明，丹尼索瓦人有著深遠(yuǎn)的進(jìn)化史，重建的東亞和東南亞范圍內(nèi)的丹尼索瓦人的基因組曾發(fā)生過重要的遺傳變異。實(shí)際上，他們的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)在時(shí)間和空間范疇內(nèi)都發(fā)生了巨大的變化。”

這是一個(gè)發(fā)人深省的觀點(diǎn)。以發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人的小指骨和下頜骨化石為例，它們之間的時(shí)間相隔長達(dá)8萬年，而丹尼索瓦人洞穴的所在地和發(fā)現(xiàn)下頜骨的青藏高原之間也相隔了1 800公里之遙。讓情況更為復(fù)雜的是一些丹尼索瓦人與尼安德特人之間還存在通婚雜交事實(shí)，在丹尼索瓦洞穴中發(fā)現(xiàn)的一具9萬年前的化石證據(jù)表明，這具化石屬于一名女性，她的母親是尼安德特人，父親是丹尼索瓦人。另外可以想象的是，還有一些丹尼索瓦人并沒有與尼安德特人雜交，這就導(dǎo)致了這些古人類人種和基因的多樣性。此外，基因證據(jù)表明丹尼索瓦人與現(xiàn)代人以及一種尚待鑒定的古人類之間也有過雜交史。

盡管如此，這項(xiàng)新的結(jié)構(gòu)重建工作可以被看作是丹尼索瓦人的一幅快照，他們——或者至少是這名丹尼索瓦人女孩——是如何出現(xiàn)在大約8萬年前的。這項(xiàng)古人類面貌重建工作非常神奇，科學(xué)家們?nèi)缃窨梢岳肈NA創(chuàng)造令人難以想象的奇跡。