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【中国科学报】青藏高原人类5100年演化史揭秘

2023-03-27 中国科学报 徐可莹 胡珉琦
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在青藏高原西南部日喀则地区顶琼遗址的一处墓室中,研究人员在进行考古发掘。受访团队供图

  演化的故事,往往不止一个版本。古DNA研究,可以帮我们找到那个更接近标准答案的版本。

  近日,中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹团队联合西藏自治区文物保护研究所、四川大学考古科学中心、西北大学文化遗产学院等机构的研究人员,在《科学进展》和《遗传学报》上发布了有关我国青藏高原古人群演化的重要研究成果。

  这是青藏高原迄今为止采样规模最大、地理覆盖最广的古DNA研究,系统还原了5000年以来青藏高原人群的遗传演化与交流互动的历史故事。

  研究发现,青藏高原人群特有的遗传成分早在5100年前就已经形成。现代人类“征服”青藏高原的历史,比我们想象的久远。

  跨越10年的取样之旅 

  青藏高原一直被视作“人类生命禁区”。高原上最早的现代人群是从哪里来的?他们历经了怎样的迁徙之路?又何以能够适应极端恶劣的生存环境?一连串的问题,在考古学家的脑海中翻腾。

  西藏自治区文物保护研究所研究员夏格旺堆告诉《中国科学报》,传统考古学主要通过古代人类的“物质遗存”进行研究,比如器物组合、墓葬、岩画等。

  然而,“罐子”终究只是“罐子”,不是它的主人。

  “比如有两个地方的人使用相似的陶器,我们就可以推断他们有文化上的‘亲缘’关系,但这并不意味着他们彼此之间有相似的遗传关系。”四川大学考古科学中心、考古文博学院教授吕红亮解释说,也许他们只是存在贸易往来而已。

  古DNA研究则要直接得多,它能为不同人群在不同区域间的互动及演化关系补上重要的遗传学证据,让考古学不再满足于“睹物思人”。

  由于高原考古的困难性,能够被用于古DNA研究的青藏高原古人类样本非常稀少。无论是夏格旺堆还是吕红亮,都盼望能尽快遇到一位理想的合作者。

  2014年2月,付巧妹第一次踏足青藏高原。高原人群的来源、不同时间和区域人群的遗传特征及长时间尺度下的演化过程等问题,都列在了她的研究清单上,但揭开谜底的前提是有足够的古代人类样本。

  付巧妹辗转拉萨、成都、西安,找到了夏格旺堆和吕红亮,以及西北大学文化遗产学院教授陈洪海,几人一拍即合。

  过去十余年,付巧妹团队从青藏高原不同区域的30多个遗址中,陆续收获了100多份古代人类样本。最终,他们成功测序了其中97例人类核基因组和128例线粒体基因组,并基于此展开系统性研究。

  为演化故事勾勒“细节” 

  团队得到的第一个惊喜,是在距今5100年青藏高原东北部共和盆地的宗日遗址人群中,找到了现代西藏人群特有的遗传成分。

  更有意思的是,现代西藏人群携带的可能来自丹尼索瓦人的EPAS1基因也出现在宗日遗址人群中。这一基因是人类适应低氧环境的关键基因。只不过在早期,它在青藏高原人群中的基因频率并不高。

  但付巧妹团队发现,尤其是700年来,EPAS1基因在青藏高原人群中的基因频率迅速升高。他们进一步研究发现,青藏高原人群特有的遗传成分由两股不同的遗传成分以大约4:1的比例混合形成,其中约80%的遗传成分与中国北方9500至4000年前的人群相关,剩下约20%的遗传成分来源于一个未知的古代人群。

  研究人员认为,青藏高原人群的主要遗传成分很可能与新石器时代东亚北方人群的扩张,以及由此驱动的人群迁徙和混合相关。

  大约从2500年前起,高原人群开始“拜山头”。他们在青藏高原的不同地区演化出明显区别于彼此的群体结构,主要分为“东北部”“东南部”和“西南部”三大人群。那时青藏高原人群会流动在不同地区之间,与不同群体结构的人“通婚”,留下自己的遗传基因。

  其中,“西南部”高原人群的遗传成分空间跨度最大,主沿雅鲁藏布江河谷排开,从西藏最西部的阿里地区一路延伸至藏南的林芝地区,在三大人群中影响范围最大。研究人员因此认为,雅鲁藏布江河谷在公元前第一千纪应该是一条重要的人群迁徙廊道。

  夏格旺堆介绍说,线粒体和核基因组研究都显示,高原西部的阿里地区与中亚地区人群的互动非常明显;而距今2800至2000年的昌都和林芝古人群,则与东亚南部人群存在遗传联系。

  版本一致的狂喜 

  考古学家常扮演“侦探”的角色,结合物证对事实进行合理推论。而运用古DNA技术寻找遗传学证据的科学家,更像是“法医”。两种证据一旦指向相同的方向,就意味着我们距离尘封千万年的历史真相又近了一步。

  “雅鲁藏布江河谷除了人群的遗传成分接近以外,早年考古学研究发现,雅鲁藏布江流域在早期金属时代的一些器物文化方面存在趋同现象。”夏格旺堆表示,两种证据得到了相互印证。

  意外的是,此前有针对宗日遗址5500至4000年前人群的考古学研究推测,那里的人群主要是通过贸易的方式与黄河上游地区的粟作农业人群产生联系,但仅在文化交流层面,并未发生显著的人口迁移。而这一次的遗传学证据却指出,青藏高原东北部共和盆地宗日遗址的人群,至少在4700年前就受到了来自黄河流域的东亚古北方人群的遗传影响。他们之间的互动,远比过去考古学家所认为的要更加深入。

  “古DNA技术能提供超越器物的一些信息,它相当于把比较模糊、宽泛的文化影响,推进到人与人之间的血缘关系上,把故事说得更加精准。”吕红亮说。

  十几年前,古DNA技术走红伊始,曾有考古学家公开质疑,甚至对此感到畏惧。“我不担心古DNA研究会把我们考古学的命给‘革’了!”吕红亮笑言,考古学与古DNA研究是互为补充的合作关系,缺一不可。古DNA研究提供的遗传学证据能为考古学的故事增补关键细节;但考古学所能回答的历史文化问题,远比血缘和遗传关系丰富得多。

  相关论文信息: 

  https://doi.org/10.1126/sciadv.add5582 

  https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.03.007 

(原载于《中国科学报》 2023-03-27 第3版 综合)
打印 责任编辑:梁春雨

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