现代人如何“登上”青藏高原？来自丹尼索瓦人的馈赠

出品：科普中国

作者：牛长泰（中国科学院南京地质古生物研究所博士）

监制：中国科普博览

编者按：为解码生命科学最新奥秘，科普中国前沿科技项目推出“生命新知”系列文章，从独特的视角，解读生命现象，揭示生物奥秘。让我们深入生命世界，探索无限可能。

“如果我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩上。”—牛顿

从广袤无垠的北极苔原到白雪皑皑的南极冰盖，从空气稀薄的青藏高原到1.1万米深的马里亚纳海沟，从飞沙走石的荒漠戈壁到潮湿炎热的热带雨林，现代人几乎到达了这个星球上的每一个角落，甚至征服并定居于此。

我们不禁要问，是什么让我们现代人的适应能力如此强大，从众多人类物种中脱颖而出，成为地球上数量最多、生活范围最广，也是目前地球上唯一存在的人类物种。

是因为我们拥有语言？拥有文化？还是因为我们“身强体壮”,确实可以适应如此多的环境？

正如开篇第一句话，不可否认的一点是，我们现代人之所以能适应如此广袤的环境，看到如此多样的风景，从某种程度上确实是因为站在了我们那些已经灭绝的亲戚—尼安德特人和丹尼索瓦人的肩膀上。尼安德特人和丹尼索瓦人都是地质历史上与我们现代人亲缘关系最近的两种古人类，他们的共同祖先大约于80-50万年前与现代人的祖先分道扬镳，并在不久之后两者之间也发生了分化。

目前的古DNA研究表明，在我们的祖先于6-5万年前走出非洲之后，在欧亚大陆上曾与尼安德特人和丹尼索瓦人相遇，并发生了基因交流。

现代人（左）与尼安德特人（右）的头骨

（图片来源：Wiki）

今天，所有非洲大陆以外的现代人，都具有约2%的尼安德特人血统，撒哈拉沙漠以北的非洲人中也拥有最多1%的尼安德特人血统。今天的亚洲人群和美洲印第安人拥有约0.2%的丹尼索瓦人血统，菲律宾尼格利陀人拥有5-6%的丹尼索瓦人血统，美拉尼西亚和澳大利亚的土著人有约4%的丹尼索瓦人血统。

某种程度上来说，尼安德特人和丹尼索瓦人并未灭绝，他们仍然存在于我们的基因组中。

丹尼索瓦3号化石复制品

（图片来源：Wiki）

那么我们体内的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因，是否会对我们的身体造成影响呢？答案是肯定的。

针对这两种古人类的古基因组的研究发现，它们遗传给现代人的基因片段，对现代人的免疫、代谢、生育等各个方面都有着重要的影响，有积极的也有负面的。在众多积极的影响当中，一个非常典型的案例是丹尼索瓦人对于今天生活于青藏高原的现代人适应高海拔地区低氧生活的遗传贡献。

今天生活在青藏高原的藏族人和喜马拉雅山南麓的尼泊尔人，其EPAS1基因发生了突变。该基因的普通类型有助于人类在体内氧气浓度下降时（比如运动过程中）产生更多的血红蛋白，但是当血液中血红蛋白增加过多时，反而会增加血液黏稠度，降低血液流动速率。如果环境中氧气供应充足，则问题不大，甚至血红蛋白的提高有助于人体运动机能的提升。但如果环境中氧气浓度低，那么黏稠的血液会导致血液流速变慢会加剧氧气供应不足，使人产生高原反应，同时引发高血压、心脏病等血管疾病，也会降低新生儿的体重和存活率。藏族人和尼泊尔人的EPAS1基因突变，使得他们在低氧环境下，不会产生过多的血红蛋白，这有助于降低他们血液的黏稠度，维持血液较高的流动速率，从而提升血液运输氧气的能力。

有趣的是，除了青藏高原上的现代人以外，世界上其他地区的现代人都很少能见到这种突变，只有汉族人群中有大约9%的人携带类似的基因突变。只是巧合吗？

2014年，一项发表于《Nature》的研究发现，藏族人的EPAS1基因突变与8-5万年前生活于阿尔泰地区的丹尼索瓦人的EPAS1基因突变非常吻合，这表明藏族人的EPAS1基因突变很可能继承自丹尼索瓦人。由于汉族人中少部分个体也拥有类似的突变，这意味着很可能是包括藏族人和汉族人在内的东亚人群的祖先，曾与丹尼索瓦人发生基因交流，从丹尼索瓦人那里获得了EPAS1基因突变，而藏族人的祖先到达青藏高原之后，在低氧气浓度的自然选择之下，丹尼索瓦人类型的EPAS1基因突变在藏族人中快速扩散并成功帮助他们适应高原环境。

那东亚人与丹尼索瓦人的基因交流，是发生在何时，又是发生在何处呢？丹尼索瓦人真的具有生活于青藏高原的能力吗？中国的古人类学家和考古学家，在青藏高原的白石崖溶洞，找到了答案。

参考文献：

1.Huerta-Sánchez E, Jin X, Asan, et al. Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA[J]. Nature, 2014, 512(7513): 194-197.

2.Zhang X, Witt K E, Bañuelos M M, et al. The history and evolution of the Denisovan-EPAS1 haplotype in Tibetans[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021, 118(22): e2020803118.

3.Peyrégne S, Slon V, Kelso J. More than a decade of genetic research on the Denisovans[J]. Nature Reviews Genetics, 2024, 25(2): 83-103.

4.马晏然,项锋钢.尼安德特人、丹尼索瓦人基因组的发现及其对现代人类的影响[J].科学通报,2022,67(36):4337-4343.

5.夏欢,张东菊,陈发虎.丹尼索瓦人及其研究进展[J].科学通报,2020,65(25):2763-2774.