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Nature: 青藏高原夏河丹尼索瓦人持续生存到距今约4万年前

2024年7月3日,国际顶级学术杂志Nature再次发表陈发虎院士环境考古团队关于青藏高原夏河丹尼索瓦古老型人类(简称“夏河丹人”)的研究成果,论文题为“Middle and Late Pleistocene Denisovan subsistence at Baishiya Karst Cave”(白石崖溶洞中、晚更新世丹尼索瓦人的生存策略)。该研究是兰州大学和中国科学院青藏高原研究所环境考古团队联合国内外研究力量共同完成,环境考古团队旧石器组负责人张东菊教授、团队首席科学家陈发虎院士等为通讯作者,指导的夏欢博士为论文第一作者。研究成果受到国家自然科学基金委基础科学中心等多个项目的资助,得到国家文物局、甘肃省文物局、甘肃省文物考古研究所、甘南州文化广电和旅游局、中共夏河县委、夏河县人民政府、夏河县文化广电和旅游局等多级政府部门的大力支持。

在考古学、年代学、环境变化等研究的基础上,该研究结合动物考古学和新发展起来的古蛋白质分析技术,对研究团队在白石崖溶洞遗址发掘出土的2500余件动物化石遗存进行了系统的种属鉴定、部位鉴定、骨骼表面痕迹等分析。白石崖溶洞遗址位于青藏高原东北部甘南高原的甘肃省夏河县甘加盆地,兰州大学旧石器环境考古团队自2018年以来对该遗址开展了连续多年的发掘工作,收集了上万件石器和几千件动物骨骼。该遗址的文化层堆积厚达3米,年代从距今至少约20万年延续到历史时期。本次报道的是基于T2和T3探方2018-2019年发掘骨骼材料的研究成果。

白石崖溶洞遗址洞口

此项研究通过对2000余件缺乏形态鉴定特征的碎骨进行ZooMS快速筛选,确定出土于第3层(形成于距今约4.8-3.2万年)的一件肋骨标本属于人类化石,通过古蛋白质组学分析进一步确认该化石属于丹尼索瓦人(简称丹人),为晚更新世晚期白石崖溶洞遗址的丹人活动提供了确凿的人类化石证据。2020年,该团队在Science杂志发表了白石崖溶洞遗址年代学和沉积物古DNA的研究成果(Zhang等,Science,2020),报道了在距今10万、6万以及可能晚至4.5万年的地层中提取到的丹人线粒体DNA,结合该团队于2019年在Nature杂志发表的距今至少16万年的丹人下颌骨的研究成果(Chen等,Nature,2019),证明丹人在中更新世晚期至晚更新世曾长期生活在青藏高原。此次新发现,为白石崖溶洞遗址的晚更新世晚期丹人活动提供了确凿的人类化石证据,也将丹人最晚的生存时间延伸至距今约4万年,为丹人体质和遗传特征、活动历史及其高海拔环境适应研究提供了宝贵新材料,也为丹人与早期现代人在东亚的共存及其基因和文化交流等研究提供了关键新线索。

新发现的丹尼索瓦人肋骨化石

同时,此项研究还系统阐释了白石崖溶洞丹人的动物资源利用策略。研究工作共鉴定出包括已灭绝物种、青藏高原特有物种以及现今古北界广泛存在的物种等在内的20余个动物类别,包括了岩羊、盘羊、野牦牛、马鹿、藏原羚、麝、野马、披毛犀等食草动物,最后斑鬣狗、豹、鼬、石貂、狼、藏狐等食肉动物,还有高原兔、鼠兔、沟牙鼯鼠、旱獭、田鼠、豪猪、甘肃鼢鼠等小型哺乳动物以及环颈雉、金雕等鸟类动物,首次揭示了青藏高原中更新世晚期至晚更新世晚期的动物群情况。综合分析显示,白石崖溶洞的丹人生活环境以草原景观为主,周围可能分布有零星的森林资源斑块;他们利用了多种动物资源,具有较广的食谱范围,并对动物资源进行了充分的利用,在该洞穴进行了剥皮、肢解、剔肉、敲骨吸髓等动物资源加工和消费行为,并且还尝试利用骨骼制作简易工具。

此项研究通过古蛋白组学和动物考古学的综合分析,首次揭示了已灭绝古人类(丹人)在青藏高原长期占据过程中(距今约22.4-3.2万年,倒数第二次冰期至末次冰期)的动物资源利用策略,为认识早期人类在青藏高原活动的历史提供了可靠证据。此研究也是环境考古团队围绕白石崖溶洞遗址研究发表的第三篇国际顶刊文章。

白石崖溶洞遗址不同地层中主要动物类别变化和权宜性骨质工具

白石崖溶洞遗址(海拔3282米),位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县甘加乡,是藏传佛教寺院白石崖寺的进修洞及夏河县著名的旅游景点。上个世纪80年代,当地僧人在白石崖溶洞中发现一块人类右侧下颌骨化石,他将其赠于六世贡唐活佛,活佛认识到化石的重要性,几经周转,最终由陈发虎院士保管研究。由于化石在洞穴内的具体出土位置不详,在最初十几年里并未形成完善的研究方案,只能选择将化石进行妥善保存,并在甘加盆地进行广泛考古调查,试图寻找其他有潜力的洞穴和确定化石在白石崖溶洞的具体出土位置和层位。2016年,陈发虎院士招收博士生夏欢,并确定由已博士毕业并留校工作的张东菊共同指导,主攻甘肃省夏河县甘加盆地的旧石器环境考古研究。研究团队首先对甘加盆地开展了系统的野外考察和考古学调查,结果显示在所有调查过的十几个洞穴中,白石崖溶洞是最适合古人类生活的地点,并且在2016年调查时在白石崖溶洞近地表发现几件石制品和古动物骨骼,首次确定该溶洞保存有史前文化堆积。自2018年起,兰州大学旧石器环境考古团队负责人张东菊教授作为领队,兰州大学联合甘肃省文物考古研究所,对白石崖溶洞遗址进行了三次小面积的正式考古发掘,系统采集了丰富的石制品和动物骨骼以及各类沉积物样品。

2019年白石崖溶洞遗址考古发掘

为对人类下颌骨化石开展全面研究,2016年,由陈发虎院士领衔的环境考古团队制定了该化石的综合研究方案,组建了一支国际化的专门研究队伍,具体由张东菊教授组织实施。化石的综合研究包括年代测定、体质人类学分析、古DNA分析、古蛋白质分析及其它指标测试等多项工作。年代学分析结果显示,该化石形成于距今至少16万年前,从而将青藏高原的最早人类活动记录从距今4万年推早至距今至少16万年,揭示青藏高原有较长的史前人类活动历史;体质人类学分析结果显示,该化石属于未知的中更新世古人类,而进一步的古蛋白质分析结果显示该化石属于丹人,我们将其称为“夏河丹尼索瓦人”,简称“夏河人”。因此,这件下颌骨化石是距今至少16万年的丹人化石,是除西伯利亚丹尼索瓦洞以外发现的首例丹人化石,为深入研究丹人的体质形态特征、时空分布、生存环境及其在东亚古人类演化历史中的重要意义提供了关键证据。此项研究成果于2019年发表在国际顶级学术杂志Nature上,在国内外古人类学界和考古学界引起较大反响,得到同行专家的广泛肯定和支持,并入选科技部评选的2019年“中国科学十大进展”、Science杂志评选的2019年“世界十大科学突破”、Archaeology杂志评选的2019年“世界十大考古发现”、Science News杂志评选的2019年“世界十大科技新闻”等。

2020年,同一团队再一次联合国内外多家研究机构在Science杂志发表了白石崖溶洞遗址的最新研究成果。这项研究,主要基于白石崖溶洞遗址的发掘工作,开展了遗址的年代学﹑考古学、沉积学和沉积物古DNA分析,重建了白石崖溶洞已发掘地层距今约19-3万年的古人类活动历史,并且在距今10万、6万以及晚至4.5万年的地层中成功提取到丹人线粒体DNA,证明丹人在中更新世晚期至晚更新世曾长期生活在青藏高原。同时,这项成果还是青藏高原旧石器人群古DNA信息的首次报道,对于理解高原早期人群活动历史具有重要意义。此外,这项还研究还提及了该遗址初步的动物考古学鉴定结果,结合遗址沉积物DNA分析结果中的动物种属信息,初步揭示白石崖溶洞的丹人在活动期间曾利用了洞穴所在区域丰富的动物资源,包括部分已灭绝物种。此项研究成果发表另一国际顶级学术杂志Science。此项研究成果入选了国际权威研究机构美国史密森研究院评选的2020年“人类起源研究十大新认知”名单和中国地理学会评选的2020年“中国地理科学十大研究进展”。

白石崖溶洞遗址研究成果在国际顶刊的连续发表,不仅显著拓展了我们对丹人和青藏高原早期人类活动历史的认识,而且也彰显了环境考古团队在青藏高原古人类活动历史研究领域的研究实力和国际影响力。陈发虎院士于上世纪九十年代中期在兰州大学开始组建环境考古团队,后在中国科学院青藏高原研究所组建了古生态与人类适应研究团队。随后,兰州大学和中国科学院青藏高原研究所从事环境考古的力量联合组成新的环境考古联合研究团队。历经二十余年,已形成覆盖旧石器时代、新石器时代和历史时期环境考古等多个研究方向的综合研究团队。其中,由张东菊教授具体负责的兰州大学旧石器环境考古团队,在青藏高原东北部开展了多年的考古调查、发掘和研究工作,旨在回答旧石器人群向青藏高原扩散的过程、活动历史、人群特征、文化面貌、生业模式、环境适应等人类演化历史中的重要科学问题。除在白石崖溶洞遗址开展的研究工作外,旧石器环境考古团队在青藏高原东北部开展了广泛的考古调查,发现多处重要旧石器考古遗址,已完成和正在开展多个遗址的考古发掘和多学科研究,研究的时间尺度从更新世中期至全新世中期,几乎覆盖了已知高原上旧石器人群活动的所有时段。

此项最新研究成果,是环境考古联合团队2015年以来牵头在Nature/Science两大国际学术界顶级杂志发表的第五篇重要学术论文(Chen FH等,Science,2015;Zhang DJ等,Science,2017;Chen FH等,Nature,2019;Zhang DJ等,Science,2020;Xia H等,Nature,2024),突显了研究团队在青藏高原史前人类活动研究中的国际领先地位。期待环境考古联合团队未来有更多具有重大影响的研究成果,以更好地理解史前人类探索、适应、定居青藏高原及高寒文明发展的历史过程。 来源 :“高原古生态与人类适应”微信公众号

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