中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、分子古生物学实验室主任付巧妹：利用古DNA探寻人类演化进程

40亿年前，地球被浩瀚的海洋覆盖，没有任何生命。有人认为我们的祖先是鱼，也有人认为人类是由猿类进化而来。

对于人类演化和遗传，我们有着成百上千的疑问——人类到底是由什么物种演化而来？是什么样的遗传造就了独特的人？地球上曾经有多少种族共存？了解人类演化到底有什么意义？我们的祖先有哪些特征？已灭绝的古人类跟现代人有没有互动？现代人在不同时间阶段如何演变？研究人类演化有哪些方法？等等。

“在我们体内有1%到4%——在座的你我，只要不是非洲人，都有尼安德特人的成分。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、分子古生物学实验室主任付巧妹在3月11日举行的“我们︱WOMEN”2023复旦科创先锋论坛上向大家解释，“传统的形态学和遗传学能帮助我们取得一些了解，但存在很多不足。而通过古DNA直接研究古代人群，具有非常独特的优势，为解决问题带来了更多可能性。”

交叉学科视域下的古DNA研究

古DNA是指从已经死亡的古代生物的遗体和遗迹中得到的DNA。

“古DNA研究产生了重要的影响，像2022年的诺贝尔生理学或医学奖，就授予了这个领域。”付巧妹介绍，古DNA是一门很典型的交叉学科，研究手段和研究途径是遗传学、生物信息学，但研究问题、研究对象都与考古人类学分不开。

“古DNA有什么特征？相对于新鲜组织DNA而言，古DNA是碎片化的，片段很短。即便是从埋藏的骨骼中获得的DNA，可能大量都不来自骨骼个体本身，而是由于埋藏环境的原因，含有很多微生物，属于本源的DNA非常少。”付巧妹说到。

但是古DNA的研究并不简单，其提取物中常常包含大量污染DNA，使得测序的大部分DNA分子都是无用的信息，真正有用的古DNA序列常常只占测序数据的1%不到。

付巧妹在谈起古DNA污染时说，“在发现化石的过程中，手的接触也会带来污染。可能对于新鲜组织而言，由于内源DNA含量很高，这些污染影响不大；但是对于古DNA而言，跟内源DNA比起来，这些污染影响非常大，有时甚至没有内源DNA，错把污染当作人类自体的DNA，这对研究人类演化造成了很大困难。”

直到2010年前后，与高通量测序方法的结合，再加上新开发的一系列古DNA技术，研究人类古DNA的道路才慢慢变得清晰。

从灭绝古人类到现代人

许多人认为，“现代人”指的就是“生活在现代的人”。但从遗传学上来看，范围可能要比我们想象的大得多。

“只要跟现代生活的人没有明显遗传或者体质差异的都包括在内，这些人在20万年前已经出现，都是现代人。”付巧妹进一步解释，“除此以外，其实在共存时间里，还存在别的类型的人，他们在体质上、DNA上都跟我们不一样，没有留下直接后代。但是这些人并不见得是完全灭绝。”

关于古人类到现代人的研究，付巧妹以丹尼索瓦人为例进行讲述，这是一项在2020年入选为国际人类起源研究十大新认知之一的研究：

第一次找到丹尼索瓦人，是在阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞穴中，通过一个小手指骨DNA发现的，这也是第一次通过遗传找到未知的古人类。

然而，我们目前仅仅了解丹尼索瓦人对现今大洋洲及东亚人群的影响，对于他们在亚洲、尤其是东亚的分布非常不清楚。这种情况下，付巧妹团队希望在东亚找到丹尼索瓦DNA，或者是其他类型古人的DNA，所以另辟蹊径，尝试从沉积物中获取DNA。团队利用杂交原理，通过242种动物的DNA和样品中的DNA融合、杂交，然后把剩下的DNA洗涤掉，最后对这些生物DNA进行分析，探究它们属于哪种DNA，其中是否可能存在人类DNA。

付巧妹团队做了将近20个遗址，涵盖40万年到2万年之间的漫长时期，目前白石崖溶洞遗址的研究有所收获。它在甘肃南部，海拔3200米，离丹尼索瓦洞穴非常远，但团队就是在这里找到了丹尼索瓦人DNA，主要存在于第七层沉积物，就是约10万年以及6万年、可能是4.5万年的地层中。

研究发现，丹尼索瓦人DNA不仅在东亚、大洋洲人群里有残留，其实对现代人中的不少人群都有贡献和影响。比如，在极地生活的因纽特人有非常强的脂肪代谢能力，他们产生的大多是棕色脂肪，能快速把脂肪转换成能量，而这可能跟丹尼索瓦人基因也有关系。

这一系列现象都让我们看到，灭绝的古人类虽然消失了，但仍在我们体内产生一定影响，在某些人群中甚至起到了很重要的作用，尤其是生理上的作用。

古DNA是带着时间刻度的遗传信息，它从独特的视角书写了人类数万年来的演化与适应。在未来，对古DNA的研究或许可以为我们揭开更多人类的“身世之谜”。