200万年前人类最古老亲戚

　　古代蛋白质序列鉴定了傍人粗壮化石的性别，并暗示了进化关系。

　　

古人类——人类和他们的远古亲戚——大约在700万年前出现在非洲。现在，研究人员已经从一个生活在200万年前的非洲古人类身上收集到了遗传信息，这是迄今为止发现的最古老的此类数据。

1月3日，在bioRxiv服务器上发布的一份预印本中描述了这些蛋白质序列，它们来自于在南非一个洞穴中发现的几块类人猿粗壮人牙齿化石。科学家们说，这些基因数据是迄今为止从人类身上收集到的最古老的基因数据，将基因记录推到了以前难以想象的时间和地点。

“这是一个惊人的结果，”维也纳大学的考古学家Katerina Douka说。她补充说，在那个年代，这些遗骸“几乎变成了石头”。

目前尚不清楚从非常古老的化石中恢复的少数序列是否有助于解开科学家们争论了几十年的进化关系。意大利都灵大学的生物分子考古学家Beatrice Demarchi说:“没有人真正知道这将有多大用处。”

保存蛋白质

去年，研究人员从200万年前的格陵兰永久冻土样本中获得了基因序列，创下了发现保存最久的古代DNA的记录。但是，DNA在温暖的气候下降解得更快:研究人员付出了巨大的努力，对有记录以来最古老的人类DNA片段进行了测序:在西班牙的一个地下坑中发现的40万年前的尼安德特人基因组。

蛋白质往往比DNA更有弹性，这使得研究人员能够将分子记录推向更久远的年代。2016年，Demarchi的团队从坦桑尼亚380万年前的鸵鸟蛋壳中获得了蛋白质序列。

几年后，由哥本哈根大学蛋白质化学家Enrico Cappellini领导的一个小组对大约80万年前西班牙一个被称为“智人祖先”的物种的牙齿蛋白质进行了测序，同时对来自格鲁吉亚180万年前的直立人化石的更有限的序列进行了测序。

在2023年的研究中，由Cappellini, KU的蛋白质科学家Claire Koenig和分子生物学家Ioannis Pastramanis以及开普敦大学的分子生物学家Palesa Madupe领导的一个团队，从约翰内斯堡西北40公里的Swartkrans洞穴中取样了四颗古猿的牙齿。长期以来，研究人员一直在争论这些粗壮的古人类与其他古代人类物种之间的关系。

研究人员使用了一种叫做质谱的技术来分析每个样品的牙釉质(牙齿的矿物质外层)中的数百种氨基酸。

他们发现的一种蛋白质叫做amelogenin-Y，是由Y染色体上的一个基因产生的。它在两个样本中的存在使研究人员得出结论，这些牙齿属于男性。其中一个先前被认为是雌性的，因为它的体型很小。另外两颗牙齿没有amelogenin-Y的迹象，并且含有X染色体版本的蛋白质，这使得作者推断这些标本可能是女性。

在所有四个样本中，大约有400种相同的氨基酸被测序。这使得研究人员能够建立一个简单的进化树，证实智人、尼安德特人和在西伯利亚发现的生活在过去20万年的丹尼索瓦人之间的关系都比他们与200万年前的傍人之间的关系更密切。Douka说，任何其他关系都是一个很大的惊喜。

在一种牙釉质蛋白中，研究人员发现傍人遗骸之间的序列差异，可能反映了物种内部的差异。

Cappellini和他的同事在预印本中写道，从这些古老遗骸的遗传数据构建进化树“可以被认为是古人类学的一个潜在的变革性突破”。他们补充说，对古代蛋白质的研究可以提高人们对阿法种南方古猿(Australopithecus afarensis)等生物在古人类家谱中的位置的理解。南方古猿有许多化石碎片和更完整的标本露西(Lucy)。

其他科学家表示，对于古代蛋白质是否有助于对古人类进化的图景达成共识，陪审团仍然没有定论。目前，古人类进化的图景主要是基于骨骼的形状。

珐琅蛋白的可变性是有限的，因此Cappellini团队用来构建家族树的425个氨基酸似乎没有1997年尼安德特人的第一个序列提供的信息多。伦敦弗朗西斯克里克研究所的古遗传学家Pontus Skoglund指出，尼安德特人序列包括大约360个碱基对的线粒体DNA6，它携带了很多变异。作为理清关系的一种方法，骨骼形状可能比古老的蛋白质更可靠。“因此，在进化古代蛋白质组学方面还有很长的路要走。”

Demarchi对此表示赞同，但她也对确定化石碎片性别的可能性感到兴奋，尤其是那些动物化石。基于性别的体型差异被错误地归因于物种差异，这并不罕见，反之亦然:古猿粗壮种化石最初被认为是另一种体型较小的南部非洲古人类的男性。

随着古代蛋白质组学的发展，研究人员表示，平衡破坏性采样的收益和成本也将是关键。Skoglund的实验室正在研究一种非破坏性的方法来筛选化石的蛋白质含量，从而省去了无法获得良好数据的样本。“在决定对化石记录取样时，考虑失败的风险是很重要的，”他说。