《Nature》：Ancient proteins identify various Denisovan remains from Southwest China
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超过十年的多学科研究已在亚洲各地发现了一批丹尼索瓦人的颅骨、面部和牙齿遗存，为了解其脑容量、外观、饮食和演化历史提供了见解。然而，研究人员对其时空分布和形态表型的理解受到中国西南部一个显著分布空白区以及颅后骨骼遗存稀缺的限制，特别是缺乏具有诊断特征的长骨。为了
超过十年的多学科研究已在亚洲各地发现了一批丹尼索瓦人的颅骨、面部和牙齿遗存，为了解其脑容量、外观、饮食和演化历史提供了见解。然而，研究人员对其时空分布和形态表型的理解受到中国西南部一个显著分布空白区以及颅后骨骼遗存稀缺的限制，特别是缺乏具有诊断特征的长骨。为了鉴定更多古人类长骨，研究人员对中国西南部扁福洞（Bianfu Cave）出土的超过60,000块骨碎片进行了形态学筛查，从中选出76块进行动物考古学质谱分析（ZooMS），并对其中17块进行了蛋白质组测序分析。这些分析鉴定出三件古人类化石，包括两块顶骨碎片和一块近端桡骨碎片，其年代约为167至134千年（ka）前1。随后的蛋白质组分析确认了这些新鉴定的古人类骨骼以及发掘过程中发现的两颗古人类牙齿的分类归属均为丹尼索瓦人。这些发现确立了扁福洞作为一个丹尼索瓦人遗址的地位，其出土的该古人类群体遗存数量仅次于西伯利亚的丹尼索瓦洞穴（Denisova Cave）。研究结果还填补了丹尼索瓦人已知分布范围中的一个关键地理空白，并完善了研究人员对其演化历史的认知。此外，这项研究首次提供了关于丹尼索瓦人桡骨形态的直接信息，从而加深了对他们颅后骨骼表型的认识。
研究背景与科学问题
丹尼索瓦人是通过古遗传学研究首先在西伯利亚丹尼索瓦洞穴（Denisova Cave）被识别出的一个古人类群体。尽管经过十多年的多学科研究，在丹尼索瓦洞穴之外仅有少量遗骸通过分子手段被确认为丹尼索瓦人，例如青藏高原白石崖溶洞（Baishiya Karst Cave）的部分下颌骨和肋骨、台湾海峡的澎湖（Penghu）下颌骨以及中国东北的哈尔滨（Harbin）头骨。这些发现促使学界重新评估亚洲中更新世古人类的分类系统，并提出了诸如龙人（Homo longi）和朱鲁人（Homo juluensis）等新物种。然而，大多数推测的丹尼索瓦人化石局限于中国北部和东南部，在中国西南部留下了显著的分布空白。鉴于现代东南亚和大洋洲人群中存在大量丹尼索瓦人基因渗入的证据，西南地区作为丹尼索瓦人扩散的关键区域值得深入调查。此外，虽然哈尔滨头骨提供了最全面的丹尼索瓦人颅骨形态信息，但其颅后骨骼的关键解剖学方面，如身高、身体比例、姿势、运动行为和活动水平仍知之甚少。目前仅有的丹尼索瓦人颅后骨骼化石仅限于丹尼索瓦3号指骨和白石崖2号肋骨，严重限制了对颅后骨骼形态及相关适应性功能变异的理解。因此，本研究旨在通过系统性筛选中国西南部云南扁福洞（Bianfu Cave）的大量骨碎片，寻找新的丹尼索瓦人化石，特别是颅后骨骼遗存，以填补地理分布空白并阐明其形态表型。
研究方法与技术路线
研究人员对扁福洞（位于云南省鹤庆县，是中国西南部西部已知最早的旧石器时代遗址）出土的超过60,000块骨碎片进行了人工形态学预筛，基于骨骼大小、皮质厚度和表面形态选出了22件疑似古人类标本。随后，研究人员对这22件标本及额外随机选取的骨骼样品进行了动物考古学质谱分析（Zooarchaeology by Mass Spectrometry, ZooMS），这是一种通过胶原蛋白指纹图谱进行物种鉴定的高通量筛选技术。对于ZooMS鉴定为古人类的骨骼以及发掘出土的古人类牙齿，研究人员进一步采用了鸟枪法蛋白质组学（shotgun proteomics）分析，利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）获取更全面的蛋白质序列信息。此外，研究人员还对古人类骨骼样品进行了铀系（U-series）测年以估算其最小年龄，并结合光释光（OSL）测年建立了贝叶斯年龄模型来确定地层年代。
研究结果
1. 进一步古人类骨骼鉴定
研究人员通过形态学预筛从超过6万块骨碎片中选出22件候选标本。ZooMS分析最终鉴定出三块属于人属（Homo）的骨骼：来自第7层的两块顶骨碎片（BFD767和BFD771）和一块近端桡骨碎片（BFD771），以及来自第9层的一块顶骨碎片（BFD769）。铀系测年给出的最小年龄约为102千年（kyr）（第7层）和143 kyr（第9层），而结合光释光和铀系测年的贝叶斯年龄模型显示这些骨骼所在的地层年代约为167-134 ka。由于骨骼对铀系测年是开放体系，这些铀系年龄可能代表最小年龄，而地层年龄更为准确。
2. 内源性蛋白质组
通过对五件扁福洞古人类化石（三块骨骼和两颗牙齿）进行蛋白质组学分析，研究人员获得了大量肽段-谱图匹配（PSMs）和肽段数据。例如，顶骨BFD767获得了52,682个PSMs和10,242个肽段。内源性蛋白质通过谷氨酰胺（Q）和天冬酰胺（N）的高脱酰胺率得到验证。来自骨骼或牙本质组分的内源性蛋白主要是胶原蛋白，而牙釉质组分则成功提取到了典型的牙釉质特异性蛋白质组。牙釉质中丰富的AMELY特异性肽段表明两颗牙齿均属于雄性个体。
3. 物种与种群归属
通过筛选所有恢复的内源性蛋白质中的氨基酸替换（SAPs），研究人员发现所有五件扁福洞标本均携带一个丹尼索瓦人的诊断性标记——胶原α-2(I)链上的COL1A2 R996K变异，该变异存在于所有已知的丹尼索瓦人个体中。此外，未在任何标本中可靠地鉴定出尼安德特人或现代人的衍生变异。基于这些信息性变异以及贝叶斯系统发育树分析（将扁福洞标本与丹尼索瓦3号聚为一个单系群，后验概率为100%），研究人员将所有五件标本都归入丹尼索瓦人。
4. 古人类骨骼碎片形态学
新发现的丹尼索瓦人化石包括两块顶骨碎片和一块部分桡骨。顶骨碎片的厚度（7.6-10.0 mm）与周口店直立人、东亚晚中更新世古老型智人以及海德堡人相当。值得注意的是，BFD771是迄今唯一被识别的丹尼索瓦人桡骨。其形态呈现镶嵌特征：桡骨头尺寸较大，与尼安德特人相似；桡骨结节方向可能偏向内侧，这在晚期尼安德特人中常见；但其整体外部形状和颈部中段的横截面几何形态却更接近现代人。弥散同胚表面匹配分析也显示，BFD771因其相对较短的桡骨颈而与现代人和人属cf.直立人更接近。
讨论与结论
本研究的发现使扁福洞成为已知丹尼索瓦人遗址中遗存数量仅次于丹尼索瓦洞穴的地点。该遗址位于连接青藏高原与东亚、南亚和东南亚的重要迁徙廊道上，填补了丹尼索瓦人已知分布范围中的关键地理空白，揭示了其分布范围从北部的西伯利亚和中国东北，经中部的青藏高原，到东南部的台湾海峡，直至西南部的云贵高原。地层年代约167-134 ka，对应于海洋同位素第6阶段（MIS 6）的冰川期，当时相对温暖的气候和针叶林为主的森林或森林草原环境可能为丹尼索瓦人提供了稳定的哺乳动物资源。
本研究扩大了丹尼索瓦人稀少的化石记录，并为阐明其形态表型提供了重要化石。丹尼索瓦人桡骨的识别对于理解该群体的颅后骨骼表型尤为重要。该桡骨呈现出一种镶嵌形态：其较大的近端尺寸和可能偏内侧的桡骨结节与尼安德特人共有，但其整体外部形状和颈部中段横截面几何形态却与现代人更为一致。这种在尼安德特人和现代人之间的镶嵌模式表明丹尼索瓦人具有独特的生物力学需求和行为适应。研究人员希望未来类似的蛋白质组学分析能够帮助识别更多的丹尼索瓦人长骨，从而整合多学科数据，进一步理解丹尼索瓦人在应对气候变化或同时代古人类竞争压力时的适应性行为。
