对德国一处考古遗址进行的基因研究显示,现代人生活在 4.5 万年前的北欧,与尼安德特人的生活区域重叠,改变了我们对该地区早期人类历史的理解。对德国中部一处考古遗址出土的骨头碎片进行的基因分析表明,现代人--智人--早在 4.5 万年前就已经到达北欧,在尼安德特人灭绝之前与尼安德特人重叠存在了数千年。

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拉尼斯新发掘的人骨碎片。资料来源:Tim Schüler, TLDA

研究结果表明,德国拉尼斯附近的遗址以其薄片细密的叶形石器刀片而闻名,是欧洲中北部和西北部已确认的最古老的现代人类石器时代文化遗址之一。

智人和尼安德特人并存的证据与基因组证据一致,即这两个物种偶尔会杂交。这也让人们更加怀疑,大约 5 万年前现代人入侵欧洲和亚洲,帮助将占据该地区 50 多万年的尼安德特人赶尽杀绝。

最近发表在《自然》(Nature)和《自然生态与进化》(Nature Ecology and Evolution)杂志上的三篇论文详细介绍了基因分析以及拉尼斯遗址的考古学和同位素分析以及放射性碳测年。

拉尼斯 LRJ 出土的石器。1) LRJ 特有的部分双面叶片尖;2) 在拉尼斯,LRJ 还包含制作精细的双面叶片尖。资料来源:约瑟芬-舒伯特,伯格-拉尼斯博物馆

拉尼斯的石片被称为叶片点,与在摩拉维亚、波兰、德国和英国的几个遗址中发现的石器相似。这些石器被认为是由同一文化生产的,该文化被称为林孔比亚-拉尼斯-杰尔兹马诺维亚(LRJ)文化或技术复合体。根据以前的年代测定,拉尼斯遗址距今已有 4 万年或更早的历史,但由于没有可辨认的骨骼来表明是谁制造了这些工具,因此尚不清楚它们是尼安德特人还是智人的产物。

《自然》论文的四位第一作者之一、加州大学伯克利分校米勒研究员埃莱娜-扎瓦拉(Elena Zavala)说:"新的发现证明,智人制造了这种技术,而且智人在这个时期,也就是距今4.5万年前,就在这么遥远的北方。因此,这些是欧洲最早的智人之一。"

2018 年,扎瓦拉还是莱比锡马克斯-普朗克进化人类学研究所(MPI-EVA)的一名博士生,当时她刚开始参与该项目,该项目是由该研究所前所长、巴黎法兰西学院教授让-雅克-胡布林(Jean-Jacque Hublin)牵头的一项重要工作。

"拉尼斯洞穴遗址为智人在欧洲高纬度地区的首次扩散提供了证据。事实证明,被认为是尼安德特人制作的石器实际上是早期智人工具包的一部分,"Hublin说。"这从根本上改变了我们以前对这一时期的认识:早在尼安德特人在欧洲西南部消失之前,智人就已经到达了欧洲西北部。

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拉尼斯城堡下的 Ilsenhöhle 洞穴遗址。图片来源:Tim Schüler, TLDA

扎瓦拉对2016年至2022年期间在拉尼斯进行的新的和更深入的发掘以及20世纪30年代早期发掘的人骨碎片进行了遗传分析。由于古人类骨骼中的DNA非常零碎,她采用特殊技术对DNA进行了分离和测序,所有DNA都是线粒体DNA(mtDNA),只从母体遗传。

"我们确认这些骨骼片段属于智人。有趣的是,有几个片段共享相同的线粒体DNA序列--甚至是来自不同发掘地的片段。这表明这些片段属于同一个人或他们的母系亲属,从而将这些新发现与几十年前的发现联系起来。"

骨碎片最初是由另一位第一作者多萝西娅-米洛波塔米塔基(Dorothea Mylopotamitaki)通过分析骨蛋白质(这一领域被称为古蛋白质组学)确定为人类的,多萝西娅-米洛波塔米塔基是法兰西学院(Collège de France)的一名博士生,曾就读于 MPI-EVA。

在拉尼斯挖掘 8 米深的 LRJ 层是一项后勤挑战,需要精心制作脚手架来支撑坑道。图片来源:马塞尔-魏斯

通过将拉尼斯人的线粒体DNA序列与从欧洲其他旧石器时代遗址的人类遗骸中获得的mtDNA序列进行比较,扎瓦拉构建出了欧洲早期智人的家谱。在 13 个拉尼斯基因片段中,除了一个片段外,其他片段都非常相似,而且令人惊讶的是,它们都与在捷克共和国兹拉蒂克恩(Zlatý kůň)洞穴中发现的距今 4.3 万年的女性头骨中的 mtDNA 相似。唯一突出的是与来自意大利的一个个体的组合。

"这就提出了一些问题:这是一个单一的人群吗?两者之间有什么关系?扎瓦拉说。"但对于线粒体 DNA 来说,这只是历史的一面。这只是母系的一面。我们需要有核 DNA 才能开始研究这个问题。"

扎瓦拉擅长分析长埋骨、骨器和沉积物中的 DNA。她对拉尼斯发掘地各层沉积物的研究发现了大量哺乳动物的DNA,但没有发现类人猿的DNA。结合对骨骼碎片的形态学、同位素和蛋白质组分析,这些分析描绘出了当时的环境以及数千年来洞穴中人类和动物的饮食情况。

例如,驯鹿、穴熊、毛犀牛和马骨的存在,表明了典型的草原苔原寒冷的气候条件,类似于今天西伯利亚和斯堪的纳维亚北部的条件,以及人类以大型陆生动物为食的饮食习惯。研究人员得出结论,该洞穴主要被冬眠的穴熊和穴居的鬣狗使用,人类只是偶尔出现。

发表在《自然-生态学与进化》(Nature Ecology and Evolution)上的一篇论文指出:"这种较低密度的考古特征与其他林孔-拉尼西亚-杰兹曼诺维期遗址相吻合,最好的解释是,先驱智人的小规模流动群体进行了短期的权宜访问。"

对来自拉尼斯的 1000 多块动物骨骼的分析表明,早期智人不仅处理鹿的尸体,还处理包括狼在内的食肉动物的尸体。资料来源:Geoff M.史密斯

西班牙拉古纳大学博士后莎拉-佩德扎尼(Sarah Pederzani)说:"这表明,即使是这些早期散布在欧亚大陆的智人群体,也已经具备了一定的适应能力,能够适应如此严酷的气候条件,直到最近,人们还认为对寒冷气候条件的适应能力要到几千年后才会出现,因此这是一个令人着迷和惊讶的结果。"她领导了对该遗址的古气候研究。

拉尼斯遗址名为伊尔森霍勒(Ilsenhöhle),位于一座城堡的基座上,最初主要是在 1932 年至 1938 年期间发掘的。在这里发现的树叶点最终被归类为旧石器时代中期的最后几年--距今约 30 万年到 3 万年之间,或者旧石器时代上期的开始,距今约 5 万年。

由于拉尼斯遗址对于了解 LRJ 技术复合体以及欧洲中部与尼安德特人相关的旧石器时代中晚期向现代人旧石器时代上期的过渡非常重要,因此 Hublin 和他的团队决定使用现代考古工具重新发掘该遗址。

新的发掘工作一直延伸到地表下约 8 米的基岩处,其中包括移除一块可能是从洞顶掉落的岩石,这块岩石阻碍了之前的发掘工作。在这里,Hublin 的团队发现了与 LRJ 技术复合体一致的燧石工具碎片和石英岩薄片。随后对数千枚回收的骨片进行的蛋白质组分析证实,其中四枚骨片来自类人猿。在 20 世纪 30 年代的发掘中发现的骨片中,有 9 片来自类人猿。

扎瓦拉的 DNA 分析证实,所有 13 块骨头碎片都来自智人。研究小组还对遗址各层的人类和动物骨骼进行了放射性碳测年,以重建遗址的年代学,重点是表面有人类改造痕迹的骨骼,这将它们的年代与洞穴中的人类存在联系起来。

"我们发现,两次发掘采集的智人骨骼的放射性碳年代与新发掘的 LRJ 地层中的改良动物骨骼的放射性碳年代非常一致,这使得人类遗骸与 LRJ 地层之间的联系非常紧密。证据表明,早在47500年前,智人就已经零星地占据了该遗址,"另一位第一作者、前马克斯-普朗克研究员、现伦敦弗朗西斯-克里克研究所欧洲分子生物学组织(EMBO)博士后研究员海伦-费弗拉斯(Helen Fewlass)说。

德国魏玛图林根州历史遗迹和考古保护局的蒂姆-许勒补充说:"拉尼斯伊尔森霍勒的研究结果从根本上改变了我们对阿尔卑斯山以北欧洲年代学和定居史的看法。"

编译来源:ScitechDaily