在刚刚发布的一篇预印本论文中,两百万年前的牙齿(实际上是四套)讲述了新的故事,通过剥离其牙釉质并分析其蛋白质成分,揭示了它们与更广泛的早期人类家族树的关系。这种“蛋白质组学”方法依赖于更坚固的蛋白质分子而非脆弱的 DNA。
这些化石牙齿来自南非一个充满沉积物的洞穴,曾经属于一种古人类——粗壮南方古猿 (Paranthropus robustus) 的牙列。
这个物种按现代标准来看体型矮小,身高约三英尺半,但体格相对结实,体重约 100 磅。虽然粗壮南方古猿似乎没有使用石器,但它们确实用骨头挖掘白蚁丘,并用其大牙齿咀嚼坚果和其他坚硬食物。
四百万年的数据缺失
科学家们在整理早期人类家族树方面面临着巨大的挑战。古代 DNA (aDNA) 非常脆弱,容易被地下水和高温破坏。在非洲发现的最古老的 aDNA 只有大约 18,000 年的历史。考虑到大约 100,000 年前就已经开始发展更先进的技术和文化,这并不算非常古老。
2010 年,研究人员宣布他们已经对来自西班牙的一个 400,000 年前的尼安德特人基因组进行了测序,这是迄今为止发现的最古老的人类 aDNA 样本。但这只是一项罕见的壮举,也只占家族树的一小部分。直立行走早在约 400 万年前就已出现,而重要的人类祖先直立人 (Homo erectus) 则在大约 200 万年前进化而来。
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古人类牙釉质
在这项研究中,研究团队从早期人类的牙釉质中提取了蛋白质,并使用质谱仪进行了分析,编制了一个庞大的信息数据库。他们特别聚焦于一种具有雄性和雌性形态的蛋白质序列,这使得他们能够将样本分为两例雄性和两例雌性。正如论文中所指出的,这项技术可能有助于避免未来研究人员在区分不同物种和性别时产生混淆。
庞大的团队利用丰富的蛋白质组学数据,将粗壮南方古猿归类为包含智人 (Homo sapiens)、尼安德特人和丹尼索瓦人 (Denisovans) 的进化支的“外群”。这些群体曾发生过基因交流,而现代人类体内至今仍携带有后两个物种的基因物质。
家族树
该论文表示,这项工作“可以被视为古人类学领域一项可能具有变革性的突破”,有助于理解早期人类的家族树。
研究人员表示,未来的研究应侧重于从牙釉质以外的其他地方提取更广泛的蛋白质,并且科学家们应该对早期上新世的其他物种进行研究,例如非洲南方古猿 (Australopithecus africanus) 和直立人 (H. erectus)。
都灵大学的生物分子考古学家 Beatrice Demarchi 在接受《自然》杂志采访时说:“目前还没有人确切知道这会有多大用处。”另一位古遗传学家告诉该杂志,就目前而言,在梳理家族树方面,分析骨骼可能比分析蛋白质更可靠。
2020 年,研究人员利用从尼安德特人牙釉质中提取的蛋白质,证明了尽管这个潜在的“缺失环节”物种并非智人的直系祖先,但它作为姊妹物种与智人相关。
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