2020年10月30日凌晨2點(diǎn)，山東大學(xué)beat365體育官方網(wǎng)站2000級考古學(xué)專業(yè)校友、蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張東菊教授領(lǐng)銜的環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)在國際頂級學(xué)術(shù)刊物Science雜志在線發(fā)表了題為“青藏高原白石崖溶洞晚更新世沉積物中發(fā)現(xiàn)丹尼索瓦人基因”（Denisovan DNA in Late Pleistocene sediments from Baishiya Karst Cave on the Tibetan Plateau）的重要成果。此項(xiàng)研究由實(shí)驗(yàn)室環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院青藏高原研究所、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類學(xué)研究所、德國馬普學(xué)會進(jìn)化人類學(xué)研究所、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)、里士滿大學(xué)和亞利桑那州立大學(xué)等多家研究單位合作完成，張東菊教授為此篇文章的第一及通訊作者，資源環(huán)境學(xué)院多位師生為共同作者。
圖1. Science雜志發(fā)表白石崖溶洞研究新成果
該研究通過對白石崖溶洞土壤沉積物開展的年代學(xué)﹑分子學(xué)以及沉積學(xué)等綜合研究，獲得了白石崖溶洞的晚更新世沉積中保存有丹尼索瓦人線粒體DNA的重要發(fā)現(xiàn)。此項(xiàng)成果不僅首次報(bào)道了在青藏高原發(fā)現(xiàn)舊石器人群古DNA信息，為理解高原早期人群提供了重要分子學(xué)證據(jù)，并進(jìn)一步擴(kuò)寬了丹尼索瓦人在青藏高原活動歷史——由距今至少16萬年前延續(xù)至距今10萬及6萬年（甚至可能晚至距今4.5萬年），反映了丹尼索瓦人在青藏高原并非偶然性探險，而是長期占據(jù)；同時也再次論證了丹人在東亞廣泛且長期分布的推測，為理解東亞古人類演化以及早期人群之間交流提供了重要信息。
白石崖溶洞（海拔3282 m），位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣甘加鄉(xiāng)，是藏傳佛教寺院白石崖寺的進(jìn)修洞及夏河縣著名的旅游景點(diǎn)。上個世紀(jì)80年代，當(dāng)?shù)厣畟H在白石崖溶洞中發(fā)現(xiàn)一塊人類右側(cè)下頜骨化石，他將其贈于六世貢唐活佛，活佛認(rèn)識到化石的重要性，幾經(jīng)轉(zhuǎn)送，最終由我校陳發(fā)虎院士保管研究。由于化石在洞穴內(nèi)的具體出土位置不詳，在最初十幾年里并未形成完善的研究方案，只能選擇將化石進(jìn)行妥善保存，并在甘加盆地進(jìn)行廣泛考古調(diào)查，試圖尋找其他有潛力的洞穴和確定化石在白石崖溶洞的具體出土位置和層位。多次調(diào)查結(jié)果顯示，在所有調(diào)查過的十幾個洞穴中，白石崖溶洞是最適合古人類生活的地點(diǎn)，并且在2016年調(diào)查時發(fā)現(xiàn)白石崖溶洞近地表有多件石制品，首次確定該溶洞保存有史前文化堆積。因此，自2018年起，環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)聯(lián)合甘肅省文物考古研究所對白石崖溶洞進(jìn)行小面積的正式考古發(fā)掘，系統(tǒng)采集了豐富的石制品和動物骨骼以及各類沉積物樣品。
圖2.白石崖溶洞地理位置
與此同時，在分子學(xué)快速發(fā)展的背景下，由陳發(fā)虎院士領(lǐng)銜的環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)于2016年制定化石研究方案，并組建了研究團(tuán)隊(duì)，自此開啟了圍繞化石的年代測定、體質(zhì)形態(tài)分析、古DNA分析、古蛋白分析及其它指標(biāo)測試等多項(xiàng)工作。結(jié)果顯示該化石形成于至少距今16萬年前，將青藏高原最早人類活動歷史從距今4萬年推早至距今16萬，揭示青藏高原有較長的史前人類活動歷史；同時也是除阿爾泰山地區(qū)丹尼索瓦洞以外發(fā)現(xiàn)的首例丹尼索瓦人化石，為深入研究丹人的體質(zhì)形態(tài)特征、時空分布及其在東亞古人類演化中的重要意義提供了關(guān)鍵證據(jù)。此項(xiàng)研究成果于2019年發(fā)表在同為國際頂級學(xué)術(shù)刊物的Nature雜志上，在國際國內(nèi)古人類學(xué)界和考古學(xué)界引起轟動，得到國內(nèi)外同行專家的廣泛肯定和支持，并入選教育部“2019年中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展”、科技部“2019年中國科學(xué)十大進(jìn)展”、Science雜志評選的“2019年度十大科學(xué)突破”、Archaeology雜志評選的“2019年度世界十大考古發(fā)現(xiàn)”、Science News雜志評選的“2019年度世界十大科技新聞”等。然而，由于化石發(fā)現(xiàn)時間較早，具體出土層位信息缺失，仍有部分學(xué)者對于環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)近十年的調(diào)查以及研究結(jié)果懷有質(zhì)疑：白石崖溶洞是否為化石的出土地點(diǎn)？古蛋白質(zhì)分析顯示下頜骨屬于丹尼索瓦人這一結(jié)果是否可靠？而新文章的發(fā)表，使所有質(zhì)疑不攻自破。
圖3. Nature雜志發(fā)表夏河丹尼索瓦人研究成果
此次在Science雜志發(fā)表的新成果正是基于2018年正式考古發(fā)掘獲得的研究材料。在這次發(fā)掘中，蘭州大學(xué)環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)共發(fā)掘2個1米×2米大小的探方，其中T2探方出土有豐富的石制品和動物骨骼，其地層按土質(zhì)土色、包含物等狀況分為10層，每一層位均有石制品和動物骨骼出土，第10層尤為豐富。為確定地層埋藏年代，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)采集了光釋光和碳十四測年樣品，與伍倫貢大學(xué)李波教授合作，共同開展了光釋光單顆粒測年分析，并結(jié)合環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)所進(jìn)行的碳十四測年以及沉積學(xué)分析結(jié)果，一同構(gòu)建了地層年代-深度模式。結(jié)果顯示，白石崖溶洞遺址出土考古遺存的地層埋藏年代已早至距今19萬年，將青藏高原史前人類最早活動歷史由距今16萬年進(jìn)一步推早至距今19萬年。同時，研究團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類學(xué)研究所付巧妹研究員團(tuán)隊(duì)對采集的每層土壤沉積物開展古DNA分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在T2探方的第2,3,4,7層均有丹尼索瓦人線粒體DNA，將其與地層年代-深度模式結(jié)合，進(jìn)一步拓展了丹尼索瓦人在洞穴中活動的時間——從中更新世晚期至晚更新世早中期，揭示了丹尼索瓦人在青藏高原悠久的占據(jù)歷史。此項(xiàng)研究成果不僅確定了出土遺存與夏河人化石的相關(guān)性，并進(jìn)一步構(gòu)建了白石崖溶洞考古遺存與丹尼索瓦人之間的直接聯(lián)系，有力回應(yīng)了此前的質(zhì)疑。以上研究成果也得到了古DNA研究泰斗Svante Pääbo教授的認(rèn)可。
圖4.白石崖溶洞考古地層的年代序列
（紅色和綠色五角星分別代表沉積物中發(fā)現(xiàn)丹人和哺乳動物線粒體DNA）
青藏高原作為世界上最高最大的高原，主體海拔在4000米以上，面積達(dá)250萬平方公里，獨(dú)特的自然地理環(huán)境：海拔高，氧氣稀薄，紫外線輻射強(qiáng)烈，動植物資源單一，使其對此地區(qū)的人類生存繁衍構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。遺傳學(xué)研究顯示，EPAS1(Endothelial PAS domain-containing protein 1)、EGLN1(Eglnine homolog 1)和TMEM247(Transmembrane Protein 247)等基因的適應(yīng)性突變對高原人群環(huán)境適應(yīng)的重要貢獻(xiàn)，促使以藏族為主體的高原人群能夠在此極端環(huán)境下正常生存延續(xù)。而高海拔環(huán)境適應(yīng)基因在高原人群中的形成與富集需要漫長的演化過程，考古學(xué)研究顯示現(xiàn)代人最早在高原探索的時間僅為距今4萬年前后，而在此前占據(jù)高原的丹尼索瓦人能夠在近10萬年的漫長時間生存于此，必然已經(jīng)具備此類高海拔環(huán)境適應(yīng)基因。無獨(dú)有偶，遺傳學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)在高原人群中出現(xiàn)的EPAS1和TMEM247等突變型基因均在阿爾泰山地區(qū)的丹人基因組中發(fā)現(xiàn),2019年發(fā)表的夏河下頜骨研究結(jié)果為此類適應(yīng)基因的可能來源提供猜測基礎(chǔ)，相較于海拔僅為700m且遠(yuǎn)在西伯利亞的丹尼索瓦洞，白石崖溶洞更有可能為高海拔環(huán)境適應(yīng)基因的發(fā)源地，白石崖溶洞丹尼索瓦人DNA新成果的發(fā)表更為高海拔環(huán)境適應(yīng)基因的形成提供了充足的演化時間，并進(jìn)一步論證了具有適應(yīng)高寒缺氧基因的丹尼索瓦人可能最早生活于包括青藏高原在內(nèi)廣大東亞地區(qū)的推測。
西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)是由陳發(fā)虎院士于上世紀(jì)九十年代中期開始組建，歷經(jīng)二十余年，已形成覆蓋舊石器時代、新石器時代和歷史時期環(huán)境考古等多個研究方向的龐大團(tuán)隊(duì)。其中，由陳發(fā)虎院士和張東菊教授領(lǐng)導(dǎo)的環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)舊石器組圍繞青藏高原，開展一系列考古調(diào)查、發(fā)掘和研究工作，試圖厘清舊石器人群在高原活動歷史以及其生業(yè)模式和環(huán)境適應(yīng)策略，并依托第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目，借助西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和蘭州大學(xué)泛第三極生態(tài)環(huán)境與氣候變化前沿科學(xué)中心平臺，研究實(shí)力在逐步提高。除在白石崖溶洞開展的研究成果外，舊石器組在青藏高原東北部及其周邊完成了多個遺址的考古發(fā)掘并開展了相關(guān)研究工作，研究的時間尺度從更新世中期至全新世中期，幾乎覆蓋了舊石器人類在高原活動已知時段。作為舊石器組2017年以來牽頭在Nature/Science兩大國際學(xué)術(shù)界頂級綜合類科技期刊發(fā)表的第三篇研究論文，突出了其在青藏高原史前人類活動研究中的國際領(lǐng)先地位。白石崖溶洞作為目前青藏高原已知最早的舊石器時代遺址，其豐富的文化遺存將為進(jìn)一步了解青藏高原早期人類活動提供重要信息，是第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目“過去人類活動與環(huán)境變化”專題中重要一節(jié)。遺憾的是，溶洞內(nèi)地形復(fù)雜，空間龐大，目前所做發(fā)掘工作有限。環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)舊石器組圍繞白石崖溶洞的發(fā)掘和研究工作一直在持續(xù)進(jìn)行中，在國家多個部門的經(jīng)費(fèi)和政策支持下，在實(shí)驗(yàn)室和泛第三極生態(tài)環(huán)境與氣候變化前沿科學(xué)中心的平臺與人員支持下，他們將繼續(xù)砥礪前行，相信在未來圍繞白石崖溶洞的新成果將如雨后春筍般相繼產(chǎn)出。
圖5. 2019年白石崖溶洞考古發(fā)掘合影
（來源：http://wel.lzu.edu.cn/info/1010/2388.htm?from=timeline）
