“經(jīng)過多年努力，蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊在甘肅夏河白石崖溶洞的研究取得重要進展，發(fā)現(xiàn)該遺址保存有豐富的中更新世至晚更新世古人類活動遺存，成功獲取丹尼索瓦洞以外的首個丹尼索瓦人線粒體基因序列，揭示丹尼索瓦人在晚更新世長期生活在青藏高原。”

　　

　　

　　發(fā)布會現(xiàn)場　　

　　

　　10月30日上午，國家文物局在京召開的最新一次“考古中國”重大項目重要進展工作會上，蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊青藏高原古人類活動研究重大突破作為第一個發(fā)布項目，由張東菊教授代表研究團隊向業(yè)內(nèi)專家、媒體鄭重發(fā)布。這是應(yīng)用國際最先進的古DNA分析技術(shù)在中國考古遺址沉積物中提取古人類遺傳信息的首個成功案例。

　　

　　與此同時，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”（DenisovanDNAinLatePleistocenesedimentsfromBaishiyaKarstCaveontheTibetanPlateau）的成果于北京時間10月30日凌晨2點在Science雜志在線發(fā)表。繼2019年5月Nature雜志報道蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊等發(fā)現(xiàn)青藏高原距今至少16萬年前的丹尼索瓦人下頜骨化石后，國內(nèi)外的焦點再次聚集到這一古老而神秘的古人類和白石崖溶洞。　　

　　

　　意義非凡的“神秘洞穴”

　　

　　

　　

　　

　　

　　白石崖溶洞（攝影/韓源源）　　

　　

　　這是當?shù)氐姆鸾躺穸?，也是一處著名的旅游景點。這里海拔3280米，洞內(nèi)通道區(qū)域常年溫度6-8度。每年都會有大量的信眾前往朝拜、修行、參觀，甚至患有疑難雜癥者還在洞中過夜“治病”。一到夏季，更是游人如織。

　　

　　2019年，中國科學(xué)院院士陳發(fā)虎領(lǐng)銜的蘭州大學(xué)和中科院青藏高原研究所團隊報道了夏河丹尼索瓦人（簡稱夏河人）下頜骨化石的研究成果，揭示這塊化石為阿爾泰山地區(qū)丹尼索瓦洞以外發(fā)現(xiàn)的第一件丹尼索瓦人化石，提供了青藏高原最早的人類活動證據(jù)，將丹尼索瓦人的空間分布首次從西伯利亞地區(qū)擴展至青藏高原，將青藏高原人類活動歷史從距今4萬年推早至距今16萬年，這是丹尼索瓦人研究和青藏高原史前人類活動研究的雙重重大突破。

　　

　　

　　

　　2019年5月，Nature雜志報道蘭州大學(xué)環(huán)境考古

　　

　　團隊等發(fā)現(xiàn)青藏高原16萬年前丹尼索瓦人　　

　　

　　

　　這項成果一經(jīng)發(fā)表，吸引了上百家國內(nèi)外媒體報道，并于2019年末榮獲國內(nèi)外眾多學(xué)術(shù)機構(gòu)評選的多個年度“十大”：“十大考古發(fā)現(xiàn)”“十大科學(xué)突破”“十大科技進展”“十大科技新聞”等。

　　

　　然而，因為這塊化石發(fā)現(xiàn)較早，并非正式考古發(fā)掘出土，缺乏具體埋藏位置、地層和共存考古遺存信息，因此，盡管夏河人的發(fā)現(xiàn)極大地推動了青藏高原史前人類活動和丹尼索瓦人的研究，但它所揭露的信息卻也非常有限。

　　

　　夏河人是從何時開始生活在世界第三極？他們的生活方式是怎樣的？有怎樣的生活習(xí)慣和文化？這些問題縈繞在蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊心頭。

　　

　　“關(guān)于溶洞的考察，早在2010年就開始了，與化石的研究同步進行。”張東菊說。六七年間，團隊在以甘加盆地為中心的方圓6000平方公里范圍內(nèi)多次開展考古調(diào)查。這一區(qū)域分布著包括白石崖溶洞在內(nèi)的大大小小二十幾個山洞，團隊逐一考察，尋訪附近民眾，試圖找到更多舊石器時代考古遺址，同時也希望能夠確定夏河人化石在白石崖溶洞的具體出土地點和層位，并獲得他們曾經(jīng)在此生活的證據(jù)。

　　

　　連續(xù)6年，團隊成員每年都以游客的身份去白石崖溶洞考察，“只能看，不能挖，不能采集。”

　　

　　轉(zhuǎn)機發(fā)生在2016年。張東菊等再次“游覽”洞穴，“偷偷摸摸”地仔細觀察地表，突然在洞口通道處發(fā)現(xiàn)了一處并未覆蓋堅硬鈣板的松散土狀堆積，“有土狀堆積就有可能有考古遺存”。在朝拜群眾踏開的堆積物中，張東菊還發(fā)現(xiàn)了幾塊石頭，拿到洞外仔細辨認，驚喜地發(fā)現(xiàn)竟然是打制石器。“它和自然破裂的石頭明顯不一樣，打制石器的使用主要是在舊石器時代。并且我們還發(fā)現(xiàn)了一些炭屑，后來的測年結(jié)果顯示是距今4000年左右。”

　　

　　研究人員據(jù)此可以確認，白石崖溶洞遺址保存有史前考古遺存，然而不進行考古發(fā)掘，就永遠不知道里面到底有哪些考古遺存，以及他們多老。　　

　　

　　小探方里的宏大世界　　

　　

　　歷經(jīng)兩年，研究團隊提交的白石崖溶洞遺址發(fā)掘申請終于獲批。2018年夏天，團隊拿著文件準備大干一場，卻無奈地發(fā)現(xiàn)目前正在管理溶洞的白石崖寺并不同意考古發(fā)掘。當?shù)卣畮椭c寺院溝通協(xié)商，研究團隊則一邊在甘加盆地進行考古發(fā)掘，一邊等待答復(fù)。團隊成員每天都做好了進洞發(fā)掘的準備，然而最終協(xié)調(diào)無果，20多天后無奈撤回蘭州。在此期間，團隊在甘加盆地發(fā)現(xiàn)兩處曠野遺址，所幸并未空手而歸。

　　

　　最終經(jīng)當?shù)卣⑽奈锉Ｗo部門等多方努力和協(xié)調(diào)，2018年12月上旬，張東菊帶領(lǐng)的以蘭州大學(xué)研究生為主的環(huán)境考古團隊，對白石崖溶洞遺址進行首次正式考古發(fā)掘。

　　

　　

　　

　　

　　2018年白石崖溶洞遺址發(fā)掘?。〝z影/張東菊）　　

　　

　　近二十天時間里，張東菊和主力為“娘子軍”的發(fā)掘團隊，為避開白天的游客和僧人，每晚七點多進洞、清晨收工，小心翼翼地進行發(fā)掘。

　　

　　12月的高原，夜晚溫度更低，幸而洞內(nèi)稍暖。借助洞內(nèi)由于電線老化時不時忽明忽暗的照明燈，考古人員艱難地推進著工作。他們沖鋒衣、帽子、口罩、手套全副武裝，保暖的同時更重要的是避免自己對樣品造成現(xiàn)代基因污染。他們跪趴在地上，拿著手鏟、竹簽和刷子，一點一點小心地清理，一件石器一件骨骼的測量收集。往日看似漫長的夜，此時卻轉(zhuǎn)瞬即逝。“我們一挖就是一整夜，兩平米的探方里最多兩個人同時工作，蹲不住了就坐一會兒，坐不住了就跪一會兒。清晨結(jié)束工作時還要用木板把探方口蓋住，在最早的游客到來之前離開，好像一夜過去什么都沒發(fā)生一樣。就一身衣服，土里來土里去。”2018級博士生夏歡說。

　　

　　即便這般小心謹慎，團隊的發(fā)掘工作還是因為部分僧眾的不理解而要被強行結(jié)束。團隊好說歹說爭取到了最后一個晚上，經(jīng)過15個小時的通宵奮戰(zhàn)，緊張而倉促地完成了剖面清理、繪圖、測量和取樣等工作。

　　

　　

　　白石崖溶洞遺址發(fā)現(xiàn)的石片　?。〝z影/韓源源）

　　

　　

　　白石崖溶洞遺址發(fā)現(xiàn)的動物骨骼　　（攝影/韓源源）　　

　　

　　“我們挖到了1.6米深，雖然結(jié)束太匆忙有些遺憾，但收獲還是很大的，出土了大量的石制品和動物骨骼。”張東菊介紹，石制品主要由采自洞前河谷的角頁巖和變質(zhì)石英砂巖礫石打制而成，打制技術(shù)以簡單石核石片技術(shù)為主，有較多的刮削器等工具。骨骼遺存多較破碎，有人工砍砸和火燒痕跡，初步分析顯示，上部文化層以羚羊、狐貍、旱獺等中小型動物為主，下部文化層則以犀牛、野牛、鬣狗等大中型動物為主。沉積物的多指標分析顯示，地層堆積主要為原生堆積，考古遺存未經(jīng)過明顯擾動。完備的發(fā)掘計劃和嚴謹?shù)陌l(fā)掘、采樣過程，為隨后的各項分析奠定了良好的基礎(chǔ)，部分分析結(jié)果就是今日上線的Science文章的主要內(nèi)容。

　　

　　用科技釋放塵封的光　　

　　

　　2019年，環(huán)境考古團隊利用古蛋白分析方法鑒定夏河人下頜骨化石為丹尼索瓦人，利用鈾系測年方法將其年齡確定為距今至少16萬年。夏河人曾經(jīng)是怎樣在白石崖溶洞生活的？延續(xù)了多長時間？這些問題都等著白石崖溶洞的出土材料給出答案。

　　

　　化石的分析研究和遺址的調(diào)查發(fā)掘是同步進行的。

　　

　　陳發(fā)虎院士帶著環(huán)境考古團隊于2016年就開始制定遺址發(fā)掘和研究計劃，設(shè)計用多種測年方法為遺址建立年齡框架，全面收集考古遺物，并開展沉積物古DNA研究。邀請國內(nèi)外多家科研團隊參與部分分析工作，例如，邀請中科院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員團隊共同開展沉積物DNA分析，邀請德國馬普進化人類學(xué)研究所SvantePääbo團隊參與沉積物DNA結(jié)果討論，邀請澳大利亞伍倫貢大學(xué)李波副教授共同開展沉積物單顆粒光釋光測年工作等。

　　

　　沉積物古DNA分析是一種新興的分子學(xué)技術(shù)，可以獲得曾在遺址活動的古人群信息，彌補人類化石一般可遇不可求的缺憾，打開了舊石器考古遺址人群活動研究的新窗口。

　　

　　“動物或人死亡之后，線粒體中的遺傳物質(zhì)——線粒體DNA也會降解，斷成一段一段，它能否能經(jīng)過數(shù)萬年的歷史演變保存下來，則與保存環(huán)境密切相關(guān)，一般來說越干越冷的地方越有可能保存。”張東菊解釋。

　　

　　

　　

　　沉積物DNA樣品采集（攝影/韓源源）　　

　　

　　遺址發(fā)掘前，張東菊與付巧妹一起制定了古DNA分析沉積物樣品的采樣計劃，考古人員“全副武裝”，身穿防護服把樣本提取到無菌袋里，最大程度地減少接觸，確保樣品采集和運送過程中不會受到現(xiàn)代人類DNA的污染。

　　

　　就像用吸鐵石把一堆混雜的金屬中的鐵塊吸出來一樣，付巧妹團隊通過實驗捕獲釣取了樣本中242個哺乳動物和人類的線粒體DNA。分析顯示，沉積物中的動物古DNA包括犀牛、鬣狗等滅絕動物，與遺址發(fā)現(xiàn)的動物骨骼遺存一致，驗證了沉積物DNA分析的可靠性。同時成功獲得了古人類線粒體DNA，進一步對比分析顯示，這就是丹尼索瓦人的DNA！

　　

　　另一大難題是測年，這里的丹尼索瓦人生活在什么時期呢？

　　

　　洞穴沉積物來源和搬運都較為復(fù)雜，因此準確測年更加困難。研究團隊在探方T2第1-6層選擇了14件動物骨骼，在蘭州大學(xué)、北京大學(xué)和牛津大學(xué)進行了前處理和AMS14C測試，發(fā)現(xiàn)第4-6層的骨骼已經(jīng)超出碳十四測年上限，也就是5萬年。同時，在第2-10層采集了12個光釋光樣品，蘭州大學(xué)2018級博士生成婷和李波團隊共同開展單顆粒光釋光測年分析。

　　

　　

　　

　　光釋光樣品測試（攝影/韓源源）　　

　　

　　“當石英或長石顆粒被埋藏在環(huán)境中，它就像一個計時器一樣開始積累輻射能量。有一天我們把它挖出來，用光去激發(fā)它的能量，所釋放出的信號就會告訴我們它已經(jīng)在那里沉寂了多久，這就是光釋光測年法。”張東菊說。

　　

　　結(jié)合碳十四和光釋光測年結(jié)果，團隊建立貝葉斯年齡模型，為遺址建立了距今約19-3萬年的可靠年齡框架，將青藏高原史前人類最早活動歷史又提早了3萬年，也為化石出土于白石崖溶洞、夏河人下頜骨屬于丹尼索瓦人等結(jié)論提供了更確鑿的證據(jù)。

　　

　　丹尼索瓦人線粒體DNA主要發(fā)現(xiàn)于T2探方的第2、3、4、7層，結(jié)合地層年代，顯示丹尼索瓦人主要出現(xiàn)于距今6萬年和10萬年，進一步拓展了丹尼索瓦人在白石崖溶洞中生活的時間——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。　　　

　　

　　揭開東亞人類演化研究的新篇章　　　

　　

　　丹尼索瓦人，是新發(fā)現(xiàn)的一支古老型人類，與曾廣泛分布在歐洲的尼安德特人是姐妹群。他的人骨化石發(fā)現(xiàn)很少，但遺傳特征非常顯著，對現(xiàn)代大洋洲、東亞、南亞和美洲原住人群都有遺傳貢獻，關(guān)于他的研究于2012年、2019年兩度入選Science雜志評選的年度“全球十大科學(xué)突破”。

　　

　　“已知考古學(xué)證據(jù)支持人類起源于非洲大陸，從那里走向世界。丹尼索瓦人的發(fā)現(xiàn)以及其對部分現(xiàn)生人群不同的基因貢獻，為我們描繪出一幅更為復(fù)雜的人類演化和遷移圖景。”張東菊說。

　　

　　青藏高原作為世界上最高最大的高原，有著獨特的自然地理環(huán)境：主體海拔4000米以上，氧氣稀薄，紫外線輻射強烈，動植物資源單一。惡劣的環(huán)境對此地區(qū)的人類生存繁衍構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。地處青藏高原東北部的夏河縣在歷史上處于高原民族和中原政權(quán)的交界處，特殊的地理環(huán)境也給夏河縣注入了更多的歷史性和文化性。因此，研究藏族的起源、來源也顯得格外有意義。

　　

　　張東菊認為，白石崖溶洞作為目前青藏高原已知最早的舊石器時代考古遺址，其豐富的文化遺存為進一步了解青藏高原早期人類活動提供了重要信息，對重建青藏高原古人類活動歷史乃至厘清東亞古人類演化歷史都具有十分重要的意義。

　　

　　

　　

　　2019年發(fā)掘結(jié)束后四壁剖面清理　?。〝z影/韓源源）　　

　　

　　由于2019年學(xué)術(shù)成果發(fā)布與媒體報道所產(chǎn)生的轟動效應(yīng)，蘭州大學(xué)環(huán)境考古團隊在白石崖遺址的工作局面有了很大好轉(zhuǎn)。不僅當?shù)卣⑽奈锉Ｗo部門非常支持，附近百姓也認識到“神洞”的科學(xué)價值所在。

　　

　　2019年冬，團隊在歲末的寒風中繼續(xù)發(fā)掘二十多天，在2018年探方基礎(chǔ)上接連開挖一個同樣大小的探方，獲得了更為豐富的考古遺存。

　　

　　張東菊在“考古中國”重大項目重要進展工作會上介紹，白石崖溶洞作為目前青藏高原已知最早的舊石器時代考古遺址，其豐富的文化遺存為進一步了解青藏高原早期人類活動提供了重要信息，填補了東亞地區(qū)直立人和現(xiàn)代人之間古人群具體種屬鑒定的空白，對重建青藏高原古人類活動歷史乃至厘清東亞古人類演化歷史都具有十分重要的意義，代表了中國舊石器考古學(xué)研究的國際領(lǐng)先水平。

　　

　　北京大學(xué)考古文博學(xué)院王幼平教授現(xiàn)場點評：“這項研究有非常明確的科學(xué)探索目標和多學(xué)科合作范式，新的發(fā)現(xiàn)不僅改寫了青藏高原人類演化歷史和中國的史前史，對現(xiàn)代人晚近走出非洲的假說也提供了新的思考視角。”

　　

　　此前，環(huán)境考古團隊已經(jīng)在農(nóng)業(yè)人群定居青藏高原研究方面獲得重要成果。團隊后續(xù)的研究將為進一步揭示青藏高原早期人類歷史，特別是在青藏高原丹尼索瓦人的體質(zhì)形態(tài)、遺傳特征和文化內(nèi)涵等方面提供更多的科學(xué)證據(jù)和信息。

　　

　　“我們現(xiàn)在的工作只是青藏高原丹尼索瓦人研究的開端。夏河人生活的時期涵蓋了最近最冷的兩次冰期，他們應(yīng)該成功適應(yīng)了高寒缺氧環(huán)境。他們?nèi)绾芜m應(yīng)，怎樣進行生火保暖、打制石器、捕獵果腹，這都是人類生存必需?？脊殴ぷ魇钦故竞蜆?gòu)建中華民族歷史、中華文明瑰寶的重要工作。我們的研究才剛剛開始，潛力無限。”張東菊說。

　　

　　

　　

　　2019年白石崖溶洞發(fā)掘團隊合影

　　

　　（注：該Science成果第一和通訊作者為蘭州大學(xué)教授、中科院青藏高原研究所和青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心特聘客座研究員張東菊，最后通訊作者為中科院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員，澳大利亞伍倫貢大學(xué)李波副教授和德國馬普實驗室進化人類學(xué)研究所SvantePääbo教授為共同通訊作者。）

　　

　　論文地址：

　　

　　https://science.sciencemag.org/content/370/6516/584

　　

　　

　　

　　內(nèi)容來源丨蘭州大學(xué)黨委宣傳部（新聞中心）

　　

　　文字丨法伊莎王冉冉?。ㄈ五麑Ρ疚囊嘤胸暙I）