人类近亲之间存在杂交现象已是众所周知的事实：智人（Homo sapiens）与尼安德特人（Neanderthals）、尼安德特人与丹尼索瓦人（Denisovans）、丹尼索瓦人与智人之间都曾发生过基因交流。而今，一项发表于《自然》杂志的最新研究，首次提供了直立人（Homo erectus）与丹尼索瓦人之间存在古老杂交的遗传学证据，为人类演化史的复杂性再添一笔。

直立人在人类历史上扮演了关键角色。该物种的生存年代跨越了从约190万年前到10万年前的漫长时期，与尼安德特人、丹尼索瓦人以及早期现代人共同生活在地球上。直立人也是第一批走出非洲，扩散到欧亚大陆，甚至远至东南亚印度尼西亚爪哇岛的人类近亲。

尽管直立人化石在多地有发现，但此前仅从格鲁吉亚一具约180万年前的直立人标本中获取过遗传数据，且未能识别出任何能将其与其他人类近亲区分开来的独特遗传变异。这使得直立人的遗传信息研究面临挑战。

在中国，研究人员在十多个遗址发现了不同年代的直立人遗骸，为获取该物种的遗传数据提供了潜在的宝库。在这项新研究中，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的古遗传学家付巧妹及其团队，将焦点集中在来自中国三个遗址的直立人牙齿上。这些遗址包括北京周口店（著名的“北京人”遗址）、华南的和县以及华中地区的孙家洞。所有分析的牙齿都可追溯到中更新世的相似时期，大约40万年前。

东亚直立人独特标记

付巧妹团队从六颗直立人牙齿（五颗来自男性个体，一颗来自女性个体）的牙釉质中提取了蛋白质。近年来，科学家们越来越多地利用化石样本中的古蛋白质进行研究，因为蛋白质在一些已不含DNA的样本中仍能保存。与DNA类似，蛋白质序列也可用于推断古人类之间的亲缘关系。

研究团队对九种蛋白质的片段进行了测序。在其中一种牙釉质基质蛋白——成釉蛋白（ameloblastin）中，团队识别出两个重要的氨基酸序列变异，这六个直立人标本都共享这些变异，并将其与其他所有已检测的人类近亲区分开来。

威斯康星大学麦迪逊分校的人类学家约翰·霍克斯（John Hawks）评论道：“从古老的牙釉质中获取这类数据极具挑战性，而能在六颗牙齿中都获得一致的结果，这非常了不起。”

具体来说，在成釉蛋白的第253位点，这六颗直立人牙齿都含有甘氨酸（glycine），而非现代人及所有其他已检测人类近亲（包括格鲁吉亚的直立人化石）所含的丙氨酸（alanine）。这表明甘氨酸变异可能特异性存在于东亚地区的直立人种群中。

丹尼索瓦人的古老“幽会”

研究团队还在成釉蛋白的第273位点发现了一个变异：缬氨酸（valine）取代了甲硫氨酸（methionine）。研究人员此前已在两具丹尼索瓦人标本中识别出这一变异：一具是来自西伯利亚丹尼索瓦洞穴的约7万年前的标本，另一具是来自台湾附近的标本（年代不详）。这一发现表明，东亚直立人种群，或与其密切相关的群体，通过杂交将该变异传递给了丹尼索瓦人。

澳大利亚格里菲斯大学的演化生物学家坦尼娅·史密斯（Tanya Smith）表示：“考虑到这两个群体在空间和时间上都很接近，这是一个合理的推测。”

这一推测得到了来自更古老丹尼索瓦人数据的支持。研究团队从中国北方哈尔滨一具超过15万年前的丹尼索瓦人化石中提取了牙釉质蛋白，并获得了来自西伯利亚一具20万年前丹尼索瓦人的数据。这些丹尼索瓦人都同时拥有甲硫氨酸（M）和缬氨酸（V）变异，这表明他们从父母双方各继承了一个变异。

“幽灵物种”的线索

当付巧妹团队进一步审视现代人序列时，故事变得更加引人入胜。成釉蛋白（AMBN）中的M273V变异在极少数现代人种群中也有发现。此前对现代人基因组的基因组学研究曾识别出来自丹尼索瓦人、尼安德特人以及一个未知的“超古老幽灵物种”的基因贡献。直立人一直被认为是这个“幽灵物种”的有力候选者。这项新数据为这一理论增添了新的分量。

付巧妹表示：“我们意识到这可能就是那个超古老物种，这真的非常令人兴奋。”

这种罕见的AMBN(M273V)变异很可能是通过丹尼索瓦人与早期现代人的杂交，最终进入早期现代人种群的，而丹尼索瓦人则从直立人那里获得了这个变异。

然而，霍克斯指出，此事远未尘埃落定。他认为，遗传变异可能在不同种群中独立出现，因此不能排除共享变异并非源自直立人，而是偶然出现的可能性。未来，对中国更古老直立人化石蛋白质的分析，将有助于澄清哪种情况更具可能性。

尽管存在这些不确定性，但考虑到现代人基因组中超古老序列的稀有性，以及从古蛋白质中获取信息的难度，能发现一个既特异性存在于直立人中，又在部分现代人基因组中出现的遗传变异，仍然是一个“巨大的惊喜”。霍克斯感叹道：“这简直是奇迹，数据必须完美地排列才能发生这种情况。”