直立人是第一个走出非洲的古人类，但他们留给后人的谜题实在太多。其中一个最大的谜题就是：直立人和我们现代人到底有没有关系？要回答这个问题，最关键的是研究他们的遗传信息。可是，直立人化石极其珍贵，不可轻易“破坏”取样，导致这一领域的研究几乎是一片空白。

如今，中国科学家通过研究40万年前的古人类牙齿，找到了突破口。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹团队，从北京周口店、安徽和县、河南孙家洞三个遗址的6颗直立人牙齿化石中，首次成功提取到了牙釉质蛋白数据。5月13日，相关成果于国际学术期刊《自然》在线发表。《自然》评价称，“这项研究为古老遗传物质如何最终进入现代人群提供了新的见解。”

从40万年前的6颗牙齿化石中获取蛋白数据

直立人是人属中第一个走出非洲并广泛扩散至欧亚大陆及东南亚的关键人群，在人类演化进程中占据不可替代的地位。然而，与尼安德特人、丹尼索瓦人等其他古人类具有相对丰富的分子数据不同，直立人的古遗传学研究长期处于近乎空白的状态。

东亚地区距今210万年至30万年的化石是重建东亚直立人演化历史的核心材料，然而其久远的年代和传统破坏性取样方式严重制约了对这些珍贵样本的分子研究，使一系列人类演化的关键科学问题长期悬而未决。

牙釉质是覆盖在牙齿表面的最坚硬组织，起到保护牙本质和牙髓的重要作用。此次，研究团队通过创新的酸蚀刻法微损取样技术，在不破坏化石完整形态的前提下，首次成功从北京周口店、安徽和县、河南孙家洞三个遗址距今约40万年的6颗中更新世直立人牙齿化石中获取了具有系统发育信息的内源性牙釉质蛋白数据。

中国中更新世直立人遗址的地理位置、本研究样品信息。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所供图

这是全球范围内首次获得具有直立人鉴定特征的分子信息，标志着古蛋白质组学正式迈入可以独立破解人类演化科学问题的篇章。

新技术采样几乎对化石“无损”

传统方式分子研究需要磨碎一小块化石，这对于珍稀的直立人化石来说几乎是不可接受的。为了突破这一瓶颈，研究团队摸索并创新提出了一套近乎“无损”的评估和取样方案：首先对三个遗址的动物化石进行检测，确认从相关地层古人类牙釉质中提取古蛋白具有高度可行性。

在此基础上，团队首次将酸蚀刻法微损取样技术应用于中更新世直立人化石：区别于直接消耗大块牙釉质或牙釉质钻粉的传统做法，这种技术仅将牙釉质表面接触微量酸液，进行短时间酸蚀反应，只消耗小面积的表面牙釉质，基本不影响化石形态，却能高效获取内源性蛋白。

正是这一关键突破，使周口店、和县、孙家洞等东亚直立人化石得以首次开展分子层面的研究。

然而，近40万年的岁月使得古蛋白组数据的获取极具挑战性。即便是在相对稳定的牙釉质封闭环境中，蛋白质也经历了深度降解、断裂与化学修饰，内源性信号极其微弱。

研究团队为此构建了严密的质控体系，比如6个从直立人牙釉质获得的蛋白质样本由两套独立实验体系进行多次实验，以保证实验结果的可重复性。最终，研究得以成功从周口店（1颗，距今约42万年）、和县（2颗，距今约41万年）和孙家洞（3颗，距今约40万年）的6颗牙齿及作为对比的哈尔滨个体（1颗，距今至少14.6万年）牙齿中，鉴定出6-11种内源性釉质相关蛋白。

这是全球首次从直立人化石中获取具有特征性系统发育信息的内源性牙釉质蛋白数据，亦是东亚迄今最古老的古人类蛋白组，将东亚古人类蛋白组的时限从约16万年前推至至少40万年前。

三个遗址直立人长得不一样，基因却高度相似

周口店、和县、孙家洞的直立人，在骨骼和牙齿上长得并不完全一样。特别是和县人，其牙齿形态更接近印尼爪哇直立人，甚至有点像被认为属于丹尼索瓦人的“澎湖人”。

这引发了一个长期争论：中国境内的直立人属于同一个演化支系，还是代表了多个不同来源或相对隔离的群体？

牙釉质蛋白数据给出了决定性的答案。研究发现了一个具有决定性意义的全新突变，该突变在所有6个直立人样本中均被鉴定出来，且在已发表的任何其他古人类（包括德马尼西直立人、阿塔普埃尔卡先驱人、所有尼安德特人、所有已知丹尼索瓦人）、现代人类及其他现生或化石灵长类动物中均未发现。

在系统发育分析层面，研究发现，尽管周口店、和县、孙家洞的直立人在形态上有些差异，但他们在遗传上高度相似。区别于尼安德特人、已知丹尼索瓦人及现代人，他们同属于一个东亚中更新世直立人演化人群。

这一发现首次以直接的分子证据证实了中国境内上述三个遗址的直立人同属一个独立的演化人群，解决了长期以来关于东亚直立人内部分类的相关争议，填补了直立人遗传特征的认知空白。

直立人基因可能通过丹尼索瓦人流入现代人群

研究还有一个更令人兴奋的发现：现代人基因组中来自丹尼索瓦人的部分基因，可以追溯到周口店、和县、孙家洞所代表的这群直立人。

在中更新世晚期的东亚，直立人与已知的丹尼索瓦人可能在相同或邻近的区域共存，为两个人群间的基因交流创造了机会，使得源自直立人的古老基因流入已知的丹尼索瓦人基因组后，又通过丹尼索瓦人的基因渗入事件，传递到东亚、东南亚和大洋洲等现代人中，最终对现代人群产生了深远的遗传影响。

该研究勾勒出一幅此前未知的人类演化图景：40万年前以周口店为代表的东亚直立人不仅是一个独特的演化群体，更是现代人类基因库中古老基因的源头之一。

新京报记者 张璐

编辑 张磊 校对 杨利