关键古蛋白和古DNA证据阐明近完整头骨哈尔滨古人类是丹尼索瓦人
遗传意义上对现今东亚和大洋洲人群有贡献的古老型人类丹尼索瓦人是谁，这是丹尼索瓦人发现15年来最重要的国际难题之一。针对这一难题，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹科研团队与河北地质大学季强科研团队合作，对距今至少14.6万年的哈尔滨古人类近完整颅骨开展了分子古生物学研究。联合团队建立了古蛋白全自动化鉴定人群的方法体系，产生了迄今最高质量的古人类蛋白组数据；优化了古DNA提取实验并针对微量古DNA系统化建立了多种生信分析方法，另辟蹊径实现了牙结石中微量中更新世晚期人类古DNA的首次提取。
基于这些创新性的古蛋白和古DNA的分析方法，联合团队发现哈尔滨古人类是丹尼索瓦人且线粒体属于已知早期丹尼索瓦人支系。哈尔滨中更新世人类古蛋白和古DNA水平的关键证据揭示，丹尼索瓦人至少14.6万年前已广泛分布在亚洲广大区域，表明了“神秘的丹尼索瓦人”的形态特征，耦联了分子古生物学证据与形态学证据，突破了传统研究骨骼DNA的局限，通过微量牙结石研究古人类，为从更新世人类化石恢复人类古DNA提供了新可能。
此前，黑龙江哈尔滨发现一枚保存近乎完整的、距今至少14.6万年的中更新世人类头骨化石，季强等将这一新人种命名为“龙人”，形态学研究暗示“龙人”可能属于丹尼索瓦人。
联合团队利用自主建立的古蛋白质组实验系统，在哈尔滨古人类化石中获取大量质谱数据，鉴定到308,458个谱图与20,455个肽段，并通过降解相关修饰分析确认95种内源性蛋白质。这代表着目前已知最高质量的古人类蛋白质组数据，且肽段数比此前基于同时期化石产生的数据增加11倍。同时，该团队首创了古蛋白全自动化鉴定人群分类的方法体系，发现了122个在人科物种中特有的氨基酸突变位点。其中，102个黑猩猩、大猩猩和猩猩中的位点为衍生型，而哈尔滨古人类个体表现为100%匹配的祖先型；15个位点为人属衍生型，哈尔滨古人类个体表现为100%匹配的衍生型。因此，团队将哈尔滨古人类个体归入人属。进一步，团队发现4个丹尼索瓦人群特有的突变位点，包括1个祖先型位点和3个衍生型位点，且3个衍生型位点匹配率达86.57%。系统发育分析发现，哈尔滨古人类个体与发现于丹尼索瓦洞穴的Denisova 3号个体构成单系类群。相关研究证实了哈尔滨古人类是丹尼索瓦相关人群，实现了完整头骨形态与分子证据的直接关联。
哈尔滨古人类的牙齿和颞骨均无任何人类古DNA留存，而牙结石致密的矿化结构可为古DNA保存提供相对封闭的微环境，因此该研究聚焦牙结石样本。针对两份极其微量的牙结石样本，研究优化古DNA提取实验方案，将可能存在的提取液及实验过程的残留物进行多方案提取，构建了20个文库；进而筛选出7个含丹尼索瓦特异性变异的文库用于下游分析。同时，研究利用自主开发算法识别并筛选具有古DNA损伤特征的短片段，通过算法构建人类祖先型与丹尼索瓦祖先型的参考序列，最大程度地减小比对误差并筛选出古DNA片段。基于宿主线粒体的DNA分析明确了哈尔滨古人类位于丹尼索瓦人线粒体DNA变异范围内。同时，研究还研发了确定不同支系的关键位点的分析方法，明确其有27个位点属于丹尼索瓦人特有变异，有至少5个变异位点属于西伯利亚丹尼索瓦洞穴早期谱系。考虑到丹尼索瓦洞穴早期人类个体的年代范围和哈尔滨古人类个体的年代，研究认为，这一古人类群体在中更新世晚期已广泛分布于从西伯利亚到中国东北。这一研究证实了更新世牙结石可能保存宿主古DNA，为突破中更新世人类古DNA研究的技术瓶颈开辟了新路径。
上述两方面成果互为印证，首次将一具近乎完整的古人类头骨与丹尼索瓦人的分子证据（包括古蛋白与古DNA）关联起来，剖析了“龙人”的古DNA和古蛋白信息，揭示了丹尼索瓦人较完整的头骨形态，为识别东亚地区其他可能属于丹尼索瓦人的古人类化石如大荔人和金牛山人等提供了重要参照。
6月18日，两项研究成果分别发表在《科学》（Science）和《细胞》（Cell）上。相关审稿专家给予高度评价：“这一研究突破之处在于显示了卓越的实验和生信分析”，“研究具有巨大贡献——给了丹尼索瓦人一张‘脸’，打开了延展其他化石关联到丹尼索瓦人的可能。”
研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院相关项目的支持。
论文链接：1、2
更新世古人类个体的地理分布及蛋白质组特征（仅包含已报道的古蛋白质组相关研究）
近乎完整头骨牙结石中的丹尼索瓦人线粒体DNA演化图
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