作為第一種走出非洲的古人類，直立人與現代人究竟有無關系？這一重大謎題長期困擾著科學家，核心障礙在於化石太珍貴，傳統取樣方法具有破壞性，無法使用。

5月13日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員付巧妹團隊在《自然》發表研究成果，用一套近乎“無損”的評估和取樣方案，首次從40萬年前直立人牙齒中獲得具有譜系特異性的分子資訊，發現中國境內以周口店、和縣、孫家洞為代表的直立人屬於同一演化人群，其基因可能通過已知的丹尼索瓦人間接流入現代人群。

這項研究重塑了中更新世東亞古人類群體互動網路的認知，標誌著古蛋白質組學正式開啟可以獨立破解人類演化科學問題的新篇章。

付巧妹告訴《中國科學報》，傳統取樣會直接消耗大塊牙釉質或牙釉質鑽粉，甚至可能損壞整個牙釉質。為了減少對化石的破壞，團隊創新使用酸蝕刻微損取樣技術，僅需消耗小面積的表面牙釉質，打破了珍貴化石不可再生的技術壁壘。

近乎“無損”的取樣

直立人是人屬中第一個走出非洲並廣泛擴散至歐亞大陸及東南亞的關鍵人群，在人類演化進程中具有不可替代的地位。但與尼安德特人、丹尼索瓦人等其他古人類具有相對豐富的分子數據不同，直立人的古遺傳學研究幾乎為空白。

研究人員解釋，東亞地區距今210萬年至30萬年的化石是重建東亞直立人演化歷史的核心材料，久遠的年代和傳統的破壞性取樣方式嚴重制約了對這些珍貴樣本的分子研究，一系列人類演化的關鍵科學問題長期懸而未決。

這一問題在化石資源豐富的東亞區域尤為明顯。橫在科學家面前最大的障礙不是化石材料匱乏，而是古老人類化石因稀缺性，往往不被批准用於傳統上對化石可能造成損傷的分子研究，尤其是需要大量釉質的牙釉質蛋白研究。

付巧妹知道，要走進那個過去無法觸及的古老化石世界，就必須重新思考如何減少對化石的破壞。

在持續的摸索中，團隊打造了一套新的評估和取樣方案。首先，他們通過基質輔助鐳射解吸電離飛行時間質譜，對周口店、和縣、孫家洞遺址的動物化石進行檢測，預篩選同層位的古人類牙釉質中古蛋白的保存情況，確認從相關地層古人類牙釉質中提取古蛋白具有高度可行性。

在此基礎上，團隊創新使用酸蝕刻微損取樣技術，使牙釉質表面接觸微量酸液產生短時間酸蝕反應，這只會消耗小面積的表面牙釉質。這一操作基本不影響化石形態，卻足以高效獲取內源性蛋白。

然而這些近40萬年的化石還是給科學家獲取古蛋白組數據帶來了極大的挑戰。即便是在相對穩定的牙釉質封閉環境中，蛋白質也經歷了深度降解、斷裂與化學修飾，內源性信號極其微弱。

為確保數據可靠，團隊構建了嚴密的質控體系，最終成功從周口店、和縣與孫家洞直立人的6顆牙齒，以及作為對比的哈爾濱個體牙齒中，鑒定出6至11種內源性釉質相關蛋白，包含650至3457個肽段，所構建的一致序列覆蓋了6個直立人個體及哈爾濱個體的269至903個氨基酸位點。

這是全球首次從直立人化石中獲取具有特徵性系統發育資訊的內源性牙釉質蛋白數據，也是東亞迄今最古老的古人類蛋白組，將東亞古人類蛋白組的時限從約16萬年前推至至少40萬年前。

這一系列從取樣到數據解析的創新方法體系，也將古蛋白質組學從輔助工具躍升為破解人類演化史的核心手段。《自然》審稿人表示，這是一項傑出的工作，“對雙質譜測序與多重數據分析方法的應用及對人類演化相關變異的發現，均令人矚目”。

形態不同，遺傳相似

東亞中更新世直立人化石在體質形態上表現出的顯著區域差異，引發了一系列爭論：中國境內的直立人究竟屬於同一個演化支系，還是代表多個不同來源或相對隔離的群體？和縣人究竟是直立人支系內部的地方變體，還是與丹尼索瓦人存在更近的親緣關係？

牙釉質蛋白數據給出了明確答案。

團隊發現了一個具有決定性意義的全新突變——單氨基酸多態性位點成釉蛋白（AMBN）A253G。這個突變在所有6個直立人樣本中都被鑒定出來，但在已發表的任何其他古人類、現代人及其他現生或化石靈長類動物中均未發現。

系統發育分析層面的研究顯示，6個東亞直立人明確聚為一支，與丹尼索瓦人、尼安德特人和現代人清晰分離。也就是說，儘管周口店、和縣、孫家洞的直立人在形態上差異顯著，但在遺傳上高度相似，同屬於一個區別於尼安德特人、已知丹尼索瓦人及現代人的東亞中更新世直立人演化人群。

這一發現首次以直接的分子證據證實了中國境內上述3個遺址的直立人同屬一個獨立的演化人群，解決了長期以來關於東亞直立人內部分類的爭議，填補了直立人遺傳特徵的認知空白。

在所有6個直立人樣本中，團隊還鑒定出另一個共同關鍵突變——AMBN M273V。這個突變此前已在丹尼索瓦人群體和菲律賓人群等少數受丹尼索瓦人遺傳滲透影響較大的現代人群體中被發現，普遍認為可能是丹尼索瓦人特有的變異位點。

這次的研究數據顯示，AMBN M273V並不是丹尼索瓦人特有的，DNA證據也顯示了該位點所在區域的古老性。

這些發現首次揭示丹尼索瓦人基因組滲入現代人的部分基因中，可以追溯至與周口店、和縣、孫家洞中更新世相關的人群。這意味著，在中更新世晚期的東亞，直立人與已知丹尼索瓦人可能在相同或鄰近的區域共存，為兩個人群間的基因交流創造了機會，使源自直立人的古老基因得以在流入已知丹尼索瓦人基因組後，又通過丹尼索瓦人的基因滲入事件，傳遞到東亞、東南亞和大洋洲等現代人中，最終對現代人群產生了深遠的遺傳影響。

一幅未知的人類演化圖景由此展現：40萬年前以周口店為代表的東亞直立人不僅是一個獨特的演化群體，更是現代人基因庫中古老基因的源頭之一。

對此，《自然》評價稱：“來自約40萬年前中國境內的直立人6顆牙齒的牙釉質蛋白，為古老遺傳物質最終如何進入現代人群提供了新見解。”

來源：中國科學報