張東菊：我與“夏河人”的曠野奇遇

【科技答卷人】

我們是誰(shuí)？我們從哪里來(lái)？我們將要到哪里去？人類(lèi)自己的歷史和未來(lái)，從來(lái)都是我們最好奇也最關(guān)注的問(wèn)題。

今日請(qǐng)隨中國(guó)科協(xié)之聲一起，走近蘭州大學(xué)張東菊教授，看她與科研團(tuán)隊(duì)如何以解密人類(lèi)演化歷史為己任，扎根高寒、缺氧的青藏高原，探索人類(lèi)征服高原的過(guò)程和動(dòng)力→

我與“夏河人”的曠野奇遇

從我第一次踏上青藏高原，到現(xiàn)在，掐指一算都十幾年了！

在這漫長(zhǎng)的時(shí)間里，可以說(shuō)大半都泡在了高原上呼嘯的風(fēng)聲里。我們團(tuán)隊(duì)一直在啃一塊硬骨頭：人，這個(gè)物種，是怎么一步步走到今天，還散布到世界各個(gè)犄角旮旯的？尤其是他們?cè)趺础瓣J”進(jìn)青藏高原，還能在這片空氣稀薄、氣候惡劣的禁區(qū)扎根活下來(lái)？

每次站在高原的曠野上，一邊喘著粗氣，一邊凝望遠(yuǎn)處寂靜的雪山，我就忍不住琢磨：這是什么玄機(jī)？我們這些平原“弱雞”，稍微多走幾步路就氣喘吁吁，頭暈眼花。可身邊的藏族同胞，卻能輕輕松松背著幾十公斤的重物爬坡，還一邊走一邊聊！這種體能上的巨大差異，像一記悶棍，一下一下敲醒我，提醒我這里埋藏著一段古人類(lèi)征服高海拔的漫長(zhǎng)史詩(shī)。

后來(lái)，遺傳學(xué)研究揭開(kāi)了這個(gè)秘密。

藏族群眾體內(nèi)的EPAS1基因發(fā)生了神奇的變異，讓他們能在缺氧環(huán)境中更好地調(diào)節(jié)身體，對(duì)抗高反。更讓人拍案叫絕的是，2014年的研究居然發(fā)現(xiàn)，早已滅絕的丹尼索瓦人身上也存在類(lèi)似的基因片段！這一下子就打開(kāi)了我的腦洞：會(huì)不會(huì)是丹尼索瓦人曾經(jīng)把這段“高反適應(yīng)buff”傳給了現(xiàn)代藏族人群呢？

當(dāng)然，這目前還只是一個(gè)大膽的猜想，我們還不知道這出戲碼是否真的上演過(guò)，以及它究竟在何時(shí)、何地、通過(guò)怎樣的方式發(fā)生的。要想解開(kāi)這些謎團(tuán)，就得去找化石證據(jù)！

真正讓一切有了著落的，是那件來(lái)自甘肅省夏河縣白石崖溶洞的古人類(lèi)下頜骨化石。這件化石有一個(gè)傳奇的經(jīng)歷，上世紀(jì)80年代，它由當(dāng)?shù)氐囊晃簧嗽诎资氯芏葱扌袝r(shí)發(fā)現(xiàn)，后來(lái)交給六世貢唐活佛，多年后活佛將化石交給當(dāng)時(shí)的中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所的董光榮研究員，董老師又將這件化石交給了我的導(dǎo)師，蘭州大學(xué)陳發(fā)虎教授。2010年我博士畢業(yè)留校工作，考慮到我具有考古學(xué)的背景，陳老師把這件化石的研究重任交給了我，從而開(kāi)啟了我們團(tuán)隊(duì)追尋青藏高原早期人類(lèi)活動(dòng)歷史的征程。能有幸開(kāi)展這件化石的研究，離不開(kāi)發(fā)現(xiàn)化石的僧人、六世貢唐活佛和董老師對(duì)化石的小心保存，更離不開(kāi)陳老師對(duì)我的信任，我在深感榮幸的同時(shí)，也真切體會(huì)到肩負(fù)的使命。

第一次把它捧在手心里，我的心跳啊，差點(diǎn)漏了一拍！那塊骨頭沉得要命，摸上去幾乎像塊石頭。它的個(gè)頭比我們現(xiàn)代人的下頜骨粗壯多了，上面鑲嵌的牙齒也更大、更結(jié)實(shí)。直覺(jué)告訴我，它一定非常古老！可是，它究竟屬于誰(shuí)？生活在哪個(gè)年代？那一刻，它就像一個(gè)壓在心里的巨大問(wèn)號(hào)，讓人既興奮又忐忑。

經(jīng)過(guò)與陳老師進(jìn)行了多次討論研究，我們決定從兩個(gè)方面入手：一方面，盡可能細(xì)致地研究化石本身；另一方面，我們還要重返白石崖溶洞，去看看化石出土地周?chē)沫h(huán)境，也許能發(fā)現(xiàn)更多線索。同時(shí)，我們還組建了多學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，合作者包括德國(guó)馬普進(jìn)化人類(lèi)學(xué)研究所、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、中科院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所、丹麥哥本哈根大學(xué)、臺(tái)灣大學(xué)等國(guó)內(nèi)外多個(gè)知名科研院所的頂尖研究組。

在實(shí)驗(yàn)室里，我們對(duì)這件下頜骨的形態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)量和比對(duì)。結(jié)果顯示，它屬于此前未被識(shí)別的古老型人類(lèi)！我們隨后嘗試提取古DNA，可惜失敗了。當(dāng)時(shí)，古蛋白質(zhì)技術(shù)剛剛興起，我們抱著試試看的心態(tài)引進(jìn)了這個(gè)“黑科技”，結(jié)果卻出乎意料：這件下頜骨與遠(yuǎn)在西伯利亞丹尼索瓦洞中發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人關(guān)系最為接近！這個(gè)鑒定結(jié)果讓我興奮得差點(diǎn)跳起來(lái)！最終，我們將這塊下頜骨命名為“夏河丹尼索瓦人”，簡(jiǎn)稱“夏河人”。

接下來(lái)的時(shí)間，我要解決的問(wèn)題是：它生活在什么時(shí)候？為了保護(hù)化石本身，我們通過(guò)采集和測(cè)試包裹在它外面的一層碳酸鈣結(jié)核進(jìn)行測(cè)年。結(jié)果顯示，這件化石距今至少有16萬(wàn)年！這個(gè)時(shí)間，比此前我們所知道的人類(lèi)最早踏上高原的時(shí)間（約4萬(wàn)年前）要早十幾萬(wàn)年！這簡(jiǎn)直是一個(gè)爆炸性的發(fā)現(xiàn)！

現(xiàn)在，下頜骨化石的研究有了階段性的進(jìn)展。接下來(lái)，就是我們對(duì)白石崖溶洞的“地毯式搜索”了。從2010年至2016年，我和學(xué)生曾多次進(jìn)入白石崖溶洞，嘗試開(kāi)展科學(xué)考察。這個(gè)溶洞距離附近的村莊不遠(yuǎn)，被當(dāng)?shù)厝艘暈樯袷サ淖诮虉?chǎng)所，所以我們的“科學(xué)考察”僅限于用眼睛觀察。每次進(jìn)洞，空氣中都彌漫著泥土與香火交織的氣息，洞口時(shí)常傳來(lái)僧人低沉的誦經(jīng)聲。我總會(huì)將頭燈調(diào)到最亮，目光像掃描儀一樣掠過(guò)每一寸地面，心里默默祈禱：“能不能找到一件石器？哪怕只是一小塊也好呀！”

2016年，我的“歐氣”終于爆發(fā)了！我們?cè)谝粋€(gè)小小的、剛剛被踩破露出的新鮮地表斷面上，撿到了幾件打制石器和動(dòng)物骨骼！這個(gè)場(chǎng)景，我曾在腦海中描摹過(guò)無(wú)數(shù)遍，甚至無(wú)數(shù)次闖入我的夢(mèng)鄉(xiāng)。當(dāng)夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，我無(wú)比激動(dòng)，迫不及待想要看清它們的樣子。

如今再回想起那段時(shí)光——我們?cè)鴳阎鴿L燙的期待一次次入洞勘察，又曾伴著落空的失落一次次黯然折返。正是那份日復(fù)一日的鍥而不舍，才終于有后續(xù)一系列的重要發(fā)現(xiàn)。我總會(huì)由衷感嘆：功夫不負(fù)有心人！而這份信念，也化作了我此后乃至未來(lái)前行路上的底氣，每當(dāng)工作遭遇難啃的硬骨頭，它都在提醒我：莫輕言放棄，堅(jiān)持終有回響。

真正的發(fā)掘，是從2018年冬天開(kāi)始。因?yàn)榘资氯芏窗滋煊凶诮毯吐糜螀⒂^活動(dòng)，所以我們只能把發(fā)掘工作安排在深夜進(jìn)行。冬天的高原夜晚寒冷刺骨，我們團(tuán)隊(duì)就在洞內(nèi)搭起簡(jiǎn)易的工作區(qū)。洞內(nèi)比外面稍微暖和一點(diǎn)兒，但空氣潮冷，一蹲就是幾個(gè)小時(shí)，站起身時(shí)腰和膝蓋都僵硬得不行。探方里的燈光映在壁上，把每個(gè)人的身影拉得很長(zhǎng)。

我和幾個(gè)學(xué)生輪流進(jìn)行發(fā)掘，石器上的片疤、骨骼的紋理，甚至一塊形狀略顯異常的石頭，我們都會(huì)認(rèn)真辨別，不敢輕易放過(guò)。這種體驗(yàn)很難用幾句話概括：一方面，日常的動(dòng)作不過(guò)是反復(fù)地挖土、收樣、篩土，看上去只是在完成一件瑣碎的體力勞動(dòng)；另一方面，心里又非常清楚，我們的每一鏟每一篩，都是在跟萬(wàn)年前的古人類(lèi)對(duì)話，而重大發(fā)現(xiàn)也許就在某一瞬間。正是這種同時(shí)存在的單調(diào)與期待，沉靜與興奮，讓人在寒冷和疲憊中始終不想停止手中的動(dòng)作。客觀上，野外工作是辛苦的，也是枯燥的，但是對(duì)于充滿好奇與科研熱情的我們，心里卻是甘甜的。

很快，漂亮的石器和大量的動(dòng)物骨骼被不斷發(fā)現(xiàn)！

白石崖溶洞絕對(duì)是一座藏滿了古人類(lèi)生活秘密的寶庫(kù)！

這個(gè)看法在我心里越來(lái)越清晰，我也就越來(lái)越感到重任在肩。對(duì)于這樣一個(gè)可能革新人類(lèi)演化歷史認(rèn)識(shí)、將會(huì)轟動(dòng)世界的考古遺址，我們的研究工作必須盡善盡美，我們講出的故事必須無(wú)懈可擊！

我們采用了最為精細(xì)的發(fā)掘方法，用全站儀測(cè)定每一件大于2cm的石器或骨骼化石的三維坐標(biāo)，并記錄它們的傾向傾角，對(duì)重要標(biāo)本進(jìn)行拍照畫(huà)圖。所有發(fā)掘清理出來(lái)的土，用孔徑約2mm篩子過(guò)篩，以收集所有大于2mm的骨渣、石器碎屑和小哺乳動(dòng)物的牙齒或骨骼。

同時(shí)，我們還引進(jìn)了國(guó)際最前沿分析技術(shù)，包括2017年剛剛報(bào)道的考古遺址沉積物古DNA分析技術(shù)、適應(yīng)洞穴遺址復(fù)雜堆積測(cè)年的單顆粒光釋光測(cè)年技術(shù)、率先應(yīng)用到夏河人下頜骨上的古蛋白分析技術(shù)等。相應(yīng)地，我們?cè)谝巴獍l(fā)掘中專(zhuān)門(mén)采集了各類(lèi)分析樣品，對(duì)骨骼化石、石器標(biāo)本和沉積物古DNA樣品的收集，盡量避免任何一點(diǎn)可能的污染。

那些發(fā)掘的夜晚，我們每個(gè)人過(guò)得并不輕松。一晚工作結(jié)束，從洞穴出來(lái)的時(shí)候，大伙兒都是滿身泥土，鼻腔里全是灰、黑黢黢的。但是每次在凌晨四五點(diǎn)走出洞口，低頭看著收獲滿滿的樣品，再抬頭看看漫天的星星，我心里都會(huì)有一種莫名的安靜和興奮。

經(jīng)過(guò)后面幾年的發(fā)掘，材料一點(diǎn)點(diǎn)積累，遺址的整體情況也逐漸清晰。結(jié)合碳十四和光釋光兩種測(cè)年方法，我們?yōu)檫z址已發(fā)掘地層建立起了一個(gè)比較可靠的年代框架，結(jié)果顯示遺址年齡至少?gòu)?9萬(wàn)年前一直延續(xù)到約3萬(wàn)年前。

最讓人難忘的事情之一，就是我們從洞穴沉積物中提取到了丹尼索瓦人的DNA！而且在不同年代的地層中都能檢測(cè)到！這說(shuō)明，從至少16萬(wàn)年前到大約4萬(wàn)年前，丹尼索瓦人在這個(gè)洞穴多次、長(zhǎng)期活動(dòng)！結(jié)合形態(tài)學(xué)和古蛋白分析，我們一點(diǎn)點(diǎn)重構(gòu)出他們的生存策略：他們會(huì)獵取犀牛、野牛、巖羊等動(dòng)物，進(jìn)行剝皮、割肉和敲骨吸髓等行為，并且會(huì)利用動(dòng)物骨骼制作權(quán)宜性的工具。這是丹尼索瓦人適應(yīng)青藏高原極端環(huán)境的有力證據(jù)！

此外，我們還獲得了意外之喜！通過(guò)古蛋白質(zhì)分析，我們?cè)诘貙又邪l(fā)現(xiàn)了一小塊丹尼索瓦人的肋骨化石，它的年代為距今約4.2萬(wàn)年！這是現(xiàn)在已知最晚的丹尼索瓦人化石！

而大約4萬(wàn)年前，在東亞地區(qū)，甚至在青藏高原上，現(xiàn)代人已經(jīng)出現(xiàn)。這一新發(fā)現(xiàn)表明，丹尼索瓦人和現(xiàn)代人在東亞甚至青藏高原曾經(jīng)是有生活時(shí)間重疊的，這為他們之間產(chǎn)生基因和文化的交流提供了可能，也為之前發(fā)現(xiàn)的丹尼索瓦人對(duì)現(xiàn)代人有基因貢獻(xiàn)提供了一個(gè)合理的解釋?zhuān)?/p>

總的來(lái)說(shuō)，我們這些年的工作主要圍繞丹尼索瓦人、青藏高原早期人類(lèi)活動(dòng)歷史及其高海拔環(huán)境適應(yīng)等問(wèn)題展開(kāi)，將古人類(lèi)擴(kuò)散至青藏高原的時(shí)間推前至約19萬(wàn)年前，并為厘清東亞古老型人類(lèi)的演化格局和人類(lèi)的高海拔環(huán)境適應(yīng)過(guò)程提供了關(guān)鍵證據(jù)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，我們團(tuán)隊(duì)陸續(xù)發(fā)表了一系列獲得國(guó)內(nèi)外同行廣泛認(rèn)可的研究成果，包括在Nature（2篇）、Science（2篇）、Nature Sustainability、Quaternary Science Reviews、《科學(xué)通報(bào)》（中英文）、《中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)》（中英文）、《人類(lèi)學(xué)學(xué)報(bào)》等期刊上發(fā)表的30余篇論文。部分成果先后入選Science等國(guó)際權(quán)威媒體和機(jī)構(gòu)評(píng)選的“2019年世界十大科學(xué)突破”“2019年世界十大考古發(fā)現(xiàn)”“2019年世界十大科技新聞”和“2020年人類(lèi)起源研究十大新認(rèn)知”等，并被評(píng)為“2019年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”等多項(xiàng)國(guó)內(nèi)年度重大科技成果。

回望這十余載光陰，我們的時(shí)間大致是這樣劃分的：一部分，耗在高原野外的探方里，日復(fù)一日俯身發(fā)掘；另一部分，便輾轉(zhuǎn)在各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析及其之后奔赴高原野外的漫漫路途上。許多結(jié)論，都不是一蹴而就的成果，而是歷經(jīng)數(shù)年反復(fù)推敲、反復(fù)推翻、反復(fù)驗(yàn)證，才最終塵埃落定的。

科學(xué)研究從來(lái)容不得半點(diǎn)浮躁，既要耐得住坐冷板凳的寂寞，沉下心專(zhuān)注鉆研；也要扛得住一次次推翻重來(lái)的磨礪，守得住那份深耕不輟的執(zhí)著。這是我的導(dǎo)師陳發(fā)虎教授一直教導(dǎo)我們的，更是他一直身體力行的，而這份堅(jiān)持和執(zhí)著也在我們開(kāi)展夏河人下頜骨和白石崖溶洞研究的過(guò)程中，進(jìn)一步傳承給了新的年輕的學(xué)生們。

實(shí)際上，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，陳老師就在蘭州大學(xué)開(kāi)拓了環(huán)境考古研究領(lǐng)域，篳路藍(lán)縷、以啟山林；今日，這個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)展成為即將成立的蘭州大學(xué)“環(huán)境考古與文物科學(xué)中心”的核心力量，我領(lǐng)導(dǎo)的舊石器考古正是中心的主要方向之一。我進(jìn)入團(tuán)隊(duì)的二十余年，見(jiàn)證了蘭州大學(xué)環(huán)境考古團(tuán)隊(duì)發(fā)展壯大的過(guò)程，能作為其中一員并有所貢獻(xiàn)，我深感榮幸和自豪！

說(shuō)回到青藏高原的早期人類(lèi)活動(dòng)歷史，通過(guò)這些年的求索，我們或許解答了一部分問(wèn)題：是誰(shuí)、在什么時(shí)候登上了青藏高原，他們?cè)谶@里停留了多久。但同時(shí)，新的問(wèn)題也隨之浮現(xiàn)：他們每天具體怎么生活？季節(jié)變換時(shí)會(huì)如何調(diào)整？他們?yōu)槭裁磿?huì)最終消失？他們和稍后來(lái)到高原的現(xiàn)代人之間究竟發(fā)生過(guò)什么樣的故事？在整個(gè)青藏高原上，還有多少像白石崖溶洞這樣的遺址仍然等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)？

雖然這些問(wèn)題注定不是一代人能夠完全解答的，但對(duì)我和我的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，只能在自己有限的時(shí)間內(nèi)把能做的工作盡量做好，然后交給后來(lái)人。

在這里積累的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，不僅屬于所有生活在這片土地上，守護(hù)和關(guān)心它的人，更代表著人類(lèi)從遠(yuǎn)古走來(lái)，與自然和諧共生的壯麗篇章。

而我們，只是歷史長(zhǎng)河中的一滴水，盡力折射出一些光芒罷了。

身邊人說(shuō)

“張東菊扎根西部，是在勇敢探索和解密青藏高原史前神秘人群生活生存過(guò)程中成長(zhǎng)起來(lái)的青年科學(xué)家典范。”

——導(dǎo)師陳發(fā)虎院士

“與張老師相識(shí)近六年，其間，跟隨張老師一起參加各類(lèi)學(xué)術(shù)會(huì)議和大大小小的野外無(wú)數(shù)，也時(shí)常跟張老師討論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和論文至深夜。長(zhǎng)期相處下來(lái)，最讓人敬佩和感動(dòng)的，無(wú)疑是她對(duì)科研，對(duì)考古工作近乎癡迷的熱愛(ài)和追求極致的學(xué)術(shù)態(tài)度，以及對(duì)學(xué)生極大的耐心和超強(qiáng)的指導(dǎo)能力。除此之外，張老師對(duì)學(xué)生的生活和心理狀態(tài)更加關(guān)心，讓在異鄉(xiāng)求學(xué)的我們也能感受到來(lái)自家庭的溫暖和大家長(zhǎng)的關(guān)懷。2022年的冬天，我們出完野外回到蘭州，疫情肆虐，被封控在宿舍一個(gè)多月。期間，因?yàn)榉N種事情，難免心態(tài)會(huì)有起伏。張老師主動(dòng)發(fā)消息過(guò)來(lái)，大概意思是說(shuō)，別的她現(xiàn)在也管不了，她能操心的就只有我們和她自己。短短兩句話，沒(méi)有雞湯。卻像漫長(zhǎng)極夜里的一束光，讓人又感動(dòng)又振奮。后來(lái)，在不同的場(chǎng)合，不同的時(shí)間，我也聽(tīng)到過(guò)她對(duì)其他同學(xué)說(shuō)類(lèi)似的話。這句話，張老師說(shuō)到了，也做到了。她會(huì)在面對(duì)困難和危險(xiǎn)時(shí)，把學(xué)生擋在身后，自己挺身而出；也會(huì)在結(jié)束一天忙碌的發(fā)掘工作后，給大家做自己的拿手菜……”

——博士生李源新

“青藏高原調(diào)查那兩年里，我總是跟在張老師身后，看著她頂風(fēng)冒雨仍走在隊(duì)伍最前面。一次下山時(shí)我踩進(jìn)亂石崴了腳，落在后面，她很快察覺(jué)，停下等我，隨后一路放慢腳步，陪我一步一停走到山腳。那一刻我真切感到，她不僅把路探在前面，也把學(xué)生放在心上。”

——碩士生王林雪儀

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