作者:Erik Trinkaus 来源:《美国国家科学院院刊》 发布时间:2014-8-14 15:38:46
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科学家发现 “尼人内耳迷路模式”化石证据
远古中国人与欧洲人是否发生过基因交换还有待确认

 

东亚古人类颞骨内耳迷路

考古发现有时候总是那么具有颠覆性。随着越来越多的化石的出现和科技手段的进步,科学家总能找到一些颠覆以往被人们认为“真理”的科学证据。

日前,一个由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、法国波尔多大学、美国华盛顿大学研究人员组成的国际研究小组在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表了最新合作研究成果——东亚地区更新世古人类内耳迷路。这一发现首次在东亚古人类中提供了具有“尼人内耳迷路模式”的化石证据,挑战了以往“尼人内耳迷路模式”专属尼安德特人的看法。

神秘的尼安德特人

尼安德特人是1856年在德国杜塞尔多夫附近的尼安德特发现的旧石器时代中期的“古人”。大约12万至3万年前,他们生活在欧洲、北非和西亚一带。尼安德特人是现代人类在进化学上最近的亲族。大约3万多年前,随着冰川蔓延过整个欧洲大陆,尼安德特人便灭绝了,其灭绝也成为人类史上最迷人的奥秘之一。

根据最新的考古发现,现代人并不是尼安德特人的一支,现代人是15万年前在非洲出现,约在5万年前离开非洲,3.5万年前才到达欧洲。对于这两个人种的相似与不同,以及他们可能有过怎样的接触,曾引起学者激烈的讨论。

2010年5月,德国马克斯·普朗克进化人类学研究所科学家斯万特·帕博领导的研究团队使用全基因组测序方法,对来自克罗地亚、德国、俄罗斯和西班牙的6副生活在约4万年前的尼安德特人的骨骼进行测序,并将测序结果与来自中国、法国、巴布亚新几内亚、非洲南部和西部的5个现代人的基因组进行比较后发现,除非洲人外,现代人有约1%~4%的DNA源自尼安德特人,而之前的研究没有找到过这种“基因共享”的证据。

对于现代非洲人身上没有任何尼安德特人的基因,科学家认为,大约10万年至5万年前,现代人的先祖智人走出非洲,在中东地区与尼安德特人发生过交配,之后其后代散居欧洲和亚洲各地。

此外,科学家还发现,自从智人与尼安德特人分开之后,人类基因组上有约200个基因片段出现了快速进化的迹象,包括脑部发育。

各项研究证明,尼安德特人具有一系列的不同于其他更新世古老人类的衍生性状,其中一个性状——尼人内耳迷路模式,被学术界广泛认可,成为鉴定尼人的最重要的和标志性的特征。在此前的考古发现中,尚未发现别的“古人”具有这一特征。

神奇的考古发现

其他“古人”真的没有“尼人内耳迷路模式”吗?在中、法、美等国科学家的联手下,不可能似乎成为了可能。

日前,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴秀杰负责的研究小组利用高分辨率工业CT技术,复原出中国早更新世公王岭蓝田直立人、中更新世和县直立人、晚更新世许家窑早期智人和柳江人的三维内耳迷路,初步揭示了东亚地区更新世古人类内耳迷路的形态。

研究发现,东亚古人类在演化过程中存在两种模式的内耳迷路形态,即一般的现代人类型的“祖先内耳迷路模式”和尼安德特人衍生性状类型的“尼人内耳迷路模式”。其中最为重要的是——发现许家窑人具有尼安德特人内耳迷路的表现特点,这一发现首次在东亚古人类中提供了具有“尼人内耳迷路模式”的化石证据。

科研人员介绍,内耳迷路是埋藏在颞骨岩部内面的结构,由半规管、前庭和耳蜗三部分组成,内耳迷路的胚胎形成和个体发育稳定性好,无左右侧和男女性别差异,是遗传变异形态反映的最好证据。

而尼安德特人的内耳迷路在半规管的大小、比例及其角度上表现出一系列不同于其他人属成员的特殊形态,几乎所有的尼安德特人都具有较小的前半规管、较大的外半规管,和相对于外半规管位置靠下的后半规管,这种类型的内耳迷路模式在其他更新世古人类及全新世人群中极其罕见,因而被学术界命名为“尼人内耳迷路模式”。相对于尼人内耳迷路模式,其他更新世及全新世人类相似的内耳迷路类型被称为“祖先内耳迷路模式”。

科研人员表示,以往对人类内耳迷路的研究,主要局限于西方旧大陆的古老人类(多数是尼安德人)和现代人,并没有包括东亚地区的古人类化石标本。这一次,研究人员利用高分辨率工业CT技术,3D复原出公王岭蓝田直立人、和县直立人、许家窑早期智人、柳江早期现代人以及现代中国人的内耳迷路形态。

通过与世界各地51例更新世和180例全新世人类内耳迷路的形态特征的对比和分析,研究人员发现中国更新世古人类内耳迷路的形态呈现出“祖先内耳迷路模式”和“尼人内耳迷路模式”两种类型:蓝田直立人、和县直立人和柳江人内耳迷路的形态同现代人基本一致,表现出明显的“祖先内耳迷路模式”;许家窑人内耳迷路的形态与尼安德特人极其相似,表现为典型的“尼人内耳迷路模式”。

吴秀杰表示,这一发现“非常意外”,它挑战了以往“尼人内耳迷路模式”专属尼安德特人的看法,促使研究者重新思考以孤立特征追溯人类迁徙及判断人群亲缘关系的可靠性。

是否存在基因交流仍存疑

既然中国的“古人”也有“尼人内耳迷路模式”,那么是否可以作为尼安德特人和东亚古老人群基因交流的证据?或者说,我们是否可以认为,生活在东亚地区的“古人”,曾经和生活在欧洲、西亚的尼安德特人有过交配?

对此,吴秀杰表示:“目前还不能这么说。目前我们对性状本质的认识还不够,尽管许家窑人表现为尼安德特人的内耳迷路模式,但是其颞骨的外表上并没有表现出尼人特有的衍生性状。”

据介绍,许家窑15号内耳迷路,是迄今为止世界上首例在尼安德特人以外发现的具有“尼人内耳迷路模式”的更新世化石证据,由于化石的不完整,在缺乏整体头骨及头后骨的情况下,还无法推断许家窑人特殊的内耳迷路与其整体身体结构的关系,但本项研究足以说明“尼人内耳迷路模式”并不是欧亚大陆西方尼安德特人特有的特征。

许家窑人内耳迷路的似尼人特征的发现,促使学术界重新思考,在缺乏相对完整的古生物遗存的前提下,用孤立的形态特征(或者分子遗传片段)作为判断欧亚大陆西部(东经45°以西)尼安德特人出现或作为与东亚古人类基因交流的证据是否可靠?这一切,还需要科学家的进一步研究。

参与本项研究的华盛顿大学教授埃里克·特林考斯表示,通过考古揭示的部分人类进化史发展脉络比较“乱”,而上述新发现使其更“乱”。这表明真实世界中的人类并非以简单模式进化而成。

该研究获了中国科学院和国家自然科学基金项目的资助。(来源:中国科学报 彭科峰)

 

 
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