一塊人類化石，一場跨越2000多公里的異國「認親」，一項撥開16萬年前歷史之謎的考古研究，不僅使之前僅發現於阿爾泰山地區的丹尼索瓦人「現身」青藏高原並命名為夏河丹尼索瓦人（簡稱夏河人），而且將青藏高原上的人類活動歷史從距今4萬年提前至距今16萬年，刷新了人們對青藏高原最早人類活動歷史和史前人類高海拔環境適應的認識，更在人類演化史「拼圖」中拼上了關鍵的一塊。
進入2019年12月以來，因相關研究成果先後入選美國《考古學》雜誌評選的2019年度世界十大考古發現、《科學新聞》雜誌評選的2019年度十大科學新聞、《科學》雜誌評選的2019年度十大科學突破、兩院院士評出2019中國十大科技進展新聞，丹尼索瓦人再一次聚焦了世界目光。
你是誰？
我是夏河丹尼索瓦人
據蘭州大學資源環境學院副教授、環境考古團隊主要成員、論文共同通訊作者張東菊介紹，有關該成果的研究從大約10年前就開始了，而針對化石本身的研究是從2016年開始的。這是一塊長約12厘米、保存有完整的第一臼齒和第二臼齒、其他牙齒僅保留牙根部分、整體呈土黃色的古人類右側下頜骨化石，「從外表特徵上看，我們可以初步判斷這是一個年代比較久的人類化石，但到底有多久、屬於哪個人種，這些信息都需要我們科學考證」。
2016年，蘭州大學環境考古團隊和德國馬普進化人類學研究所的Jean-Jacques Hublin教授團隊合作，在過去十年在甘加盆地多次考察的基礎上，擬定了針對化石的詳盡的研究計劃。計劃第一步就是進行體質形態分析。團隊通過CT掃描將化石形態數據電子化，不僅重建了完整的下頜骨，而且得到了化石的準確測量數據。
藉助測量數據，團隊從頜骨形態、齒弓形態、骨壁厚度、牙齒特徵等方面在點狀分布圖中與世界上已知的古人類化石進行比對，「在點狀分布圖上，各個人種都會有一個聚集區，我們就看他分布在哪個聚集區，就說明他屬於或更接近於哪個人種」張冬菊說道。但是，該化石在點狀分布圖上並沒有「認到親」，「但可以確定其是中更新世古老型智人的一種」。
之後，團隊對化石採樣，樣品被分作兩份，一份用於提取古DNA，另一份提取古蛋白。
作為考古學領域比較先進的科技手段，古DNA提取分析技術從上個世紀90年代開始發展，到2010年左右已經非常成熟。化石樣品由中科院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員團隊進行古DNA分析，但遺憾的是，可能由於年代太久，化石中的古DNA已高度降解，並未提取到，「也在預料之中，因為過去的研究中提取到古DNA的化石基本都是在10萬年以內，而我們這個化石在前期的工作中就已經判斷出比較古老」。
但與此同時，由哥本哈根大學和馬普進化人類學研究所的Frido Welker博士與蘭州大學在讀博士生夏歡一起開展的古蛋白提取傳來了好消息：提取到了深度降解的古蛋白。相比基因而言，由基因編譯的蛋白包含的遺傳信息較少，但比DNA更穩定、保存時間更長。
古蛋白分析結果顯示，這件化石從遺傳學上證明與丹尼索瓦洞的丹尼索瓦人親緣關係最近，可以確定其為青藏高原的丹尼索瓦人，團隊建議命名為夏河丹尼索瓦人，簡稱夏河人。
你從哪裡來？
我從海拔3200米的甘肅省夏河縣白石崖溶洞來
說起這塊化石的由來，還要從上個世紀90年代說起。當時，這塊「髒兮兮」的骨頭輾轉到了中科院寒旱所研究員、蘭州大學資源環境學院兼職教授董光榮手上，而董教授唯一知道的信息是，這塊「有可能是化石」的骨頭，是從甘肅省甘南州夏河縣甘加盆地的白石崖溶洞發現的。也這點零星信息也成為蘭州大學環境考古團隊最初考證化石出土地和進行年代分析的唯一依據，而後來的研究又用充分的數據和事實印證了這些零星信息的可靠性。董光榮和蘭州大學教授陳發虎決定對這塊化石合作開展研究，正式的研究工作於2010年啟動了。
甘加盆地位於夏河縣北距縣城約40分鐘車程的地方，行政隸屬於夏河縣甘加鄉。從2010年到2016年圍繞化石出土地開展的前期考古調查里，團隊在以甘加盆地為中心的方圓6000平方公里範圍內多次開展考古調查。這一區域分布著包括白石崖溶洞在內的大大小小十幾個山洞，團隊逐一進行了考察，白石崖溶洞張冬菊進去了就不下20次，同時尋訪了附近大量的民眾，企圖找到更多的舊石器時代考古遺址，確定夏河人化石在白石崖溶洞的具體出土地點和層位，以及找到與化石共生的文化遺存，「文化遺存就是人類曾經在此生活過的痕跡和證據」。
考察的結果是，團隊在除白石崖溶洞之外的其他山洞中並沒有發現任何舊石器時代考古文化遺存，排除了化石從白石崖溶洞之外的其他山洞出土的可能性，進一步確證了此前獲得的化石發現地信息的可靠性。
白石崖溶洞位於甘加盆地北側的白石崖山腳處，洞前往下約20米處有小河流過，洞口高約5米、寬約8米，進洞約60米以內為相對平坦的斜坡通道，常年溫度8度左右，恆溫恆濕，洞內越往裡越險峻，總長度不詳。一方面，前期大量的考古調查排除了化石出土於甘加盆地其他地方的可能性，另一方面，白石崖溶洞在當地民眾中神聖的地位和其適宜人類居住的自然特徵增加了化石出土於該洞的可能性，團隊重點聚焦在了白石崖溶洞。
迎來轉機是在2016年、團隊再一次進洞考察時，張東菊無意間發現了一些鬆散堆積物，「有鬆散堆積物就說明這個地方很可能有文化遺存」。在堆積物中，張東菊發現了幾塊石頭，拿到洞外光亮處仔細辨別是打制石器，「它和自然破裂的石頭明顯不一樣，而打制石器的使用是在舊石器時代」。
這成為科學證明白石崖溶洞中有史前人類生存痕跡的直接證據，也進一步印證了化石出土於白石崖溶洞。
你多少歲了？
我16萬歲了
在考古研究中，確定一塊化石的出土地和出土地層，直接指向就是為其定年代和定人種，而年代和人種是接下來開展研究的首要和必要條件。發現打制石器後，張東菊2017年向國家文物局遞交了發掘申請，以期通過發掘獲得該洞穴遺址的古人類活動信息，但未獲批。
2018年她再次遞交申請，得以批准。2018年夏天，團隊前往發掘，經過一個多星期艱苦的發掘，團隊到了大量的石製品和動物骨骼，「後期如果測得這些石製品和動物骨骼也形成於16萬年之前，那就進一步印證了之前夏河人化石的鈾系測年結果」。而16萬年的測年結果於2017年就「出土」了。
張冬菊告訴記者，一般來說，測定化石年代最常規也最好的方法是碳十四測年，但其測年極限為5萬年左右。然而該化石從外表判斷就比較古老，它沒有下巴頦，下巴頦是現代智人的標誌性特徵之一，加之碳十四測年需要採樣，這是對化石不必要的破壞和浪費，團隊排除了該方法。
緊接著，通過確定出土地層確定形成年代的方法、以化石骨骼為材料的鈾系測年法、以及ESR測年法等均因不可操作或對化石損傷太大也被一一排除，化石定年工作一度毫無進展。這時，附著在化石表面的「髒髒的」碳酸鹽沉積物引起了團隊的注意，「碳酸鹽沉積物就和洞裡的石筍一樣，我們之前知道它是碳酸鹽沉積物，但有很多泥土摻在其中，覺得不能用，後來沒辦法了我們想要不試試吧」。
團隊將從化石表面採集的沉積物交給有著多年合作關係的台灣大學沈川洲教授，沈川洲開展了鈾系測年，測出沉積物形成於16萬年前，「用碳酸鹽沉積物測年準確性非常高，它的形成一般和化石同期或者晚一些，所以可以說沉積物的年齡代表了化石最小的年齡」。團隊為此測年結果異常欣喜。
但為了進一步驗證該結論、使其更具有準確性和說服力，團隊又對化石表面的沉積物增加採集了兩個樣品，兩個新樣品測定的結果依然為16萬年左右。這更新了幾個月之前《科學》雜誌在線發表的中國科學院古脊椎動物與古人類研究所高星、張曉凌等人的研究結論：人類首次登上青藏高原是4萬年前。
你有什麼貢獻？」
我解決了青藏高原世居藏族人群高原適應的關鍵基因EPAS1的來源問題
青藏高原作為世界上海拔最高的高原和世界第三極，其嚴酷的自然環境和稀薄的氧氣對人類的生理和生計構成了雙重挑戰，即使對現代人而言也是最難生存的極端環境之一，對該問題的研究長期以來是科學界的熱門話題。
2010年，《科學》雜誌發表了關於青藏高原世居藏族人群高原適應的關鍵基因EPAS1。該成果的並列第一作者、深圳華大基因研究院金鑫教授向科學網記者介紹，高原環境對人體關鍵的影響因素是低壓性低氧，大氣壓力隨海拔增高而降低，氧分壓也隨之下降。當生活在低海拔地區的人來到高原環境時，由於氧分壓的降低，會使人缺氧，因而引起「高原反應」。EPAS1基因是低氧誘導調節通路中的重要基因，在人體面對低氧環境的調節通路中起到核心作用。藏族人群特有的EPAS1基因阻止了血紅蛋白濃度的過度升高，降低了各種高原性疾病發生的可能性。
2014年，《自然》雜誌發表了藏族人的EPAS1基因可能來源於古老型智人丹尼索瓦人的研究成果，此項研究由華大基因等多家國內外科研單位完成，他們在丹尼索瓦人完備的基因組中也找到了EPAS1基因。但令人疑惑的是：丹尼索瓦洞海拔僅有700米，在海拔700米的地方生活並不需要適應高原缺氧環境的EPAS1基因，丹尼索瓦洞丹尼索瓦人怎麼會有EPAS1基因？它又是如何傳給主要生活在海拔3000至5000米的青藏高原上的現代藏族及夏爾巴人身上的？
這一問題成為EPAS1基因來源研究中的最後一環，也成為史前人類向青藏高原擴散過程研究、丹尼索瓦人遷徙研究及釐清東亞直立人、古老型智人和現代智人演化及相互關係的關鍵節點。
蘭州大學環境考古團隊的研究成果正好為這一問題提供了可能性答案：青藏高原世居的現代藏族和夏爾巴人的EPAS1基因來自於夏河人。論文發表後召開的夏河人研究成果推介會暨專家諮詢研討會上，金鑫教授受邀參加，他激動地指出：「這好比一張拼圖，你們找到了拼圖中的最後一塊」。
然而，這一結論僅是在前期科學研究的基礎上邏輯推理的結論，還未得到考古學的驗證，「這也是我們接下來要做的工作之一，就是用考古學研究來證實EPAS1基因的來源問題」，張東菊介紹道。除此之外，丹尼索瓦洞丹尼索瓦人和夏河人的交流、遷移、擴散問題，夏河人的DNA信息、遺傳特徵、體質形態特徵及文化特徵，夏河人在青藏高原上的分布範圍、與東亞其他古人類以及現代人的關係，等等，都是團隊計劃下一步開展的工作。
近日，張東菊和10名學生組成的發掘團隊再一次在白石崖溶洞開展發掘工作，「已經發現了豐富的文化遺存，希望在後續的研究中能逐步解決以上諸多關於丹尼索瓦人的問題，使白石崖溶洞成為丹尼索瓦人研究的另一個中心，也將青藏高原史前人類活動研究推向一個新的台階，但這不是一代人的事」。
蘭州日報社全媒體記者 耿 睿
通訊員 任妍 文/圖