王天一 Sirius，剑桥大学生物人类学博士在读。拳击手。 设想你是一名动物考古学家，你的主要工作内容之一是通过骨骼形态鉴定考古语境下动物骨骼的种属。 来尝试回答一些问题。 请问这些是什么动物的什么部分？ ……送分题。左上角写了是肱骨（Humerus），骨骼旁边写了其对应的属。 下一个。 请问下图的骨骼中哪个属于人类？是什么骨骼？ 答案：左图，人类右侧尺骨。 那右图是啥？ 是袋鼠的(～￣(OO)￣)ブ 法医现场调查要解决的几个基本问题中，第一个便是：这是不是人类的遗骸？上图这种情况便是原因。 增加一点问题的难度。 请问这是什么动物？ 其实通过 metapodials 至少能看出来是山 / 绵羊。需要注意的是，时至今日动物考古学家依然很难根据形态区分出山羊与绵羊的骨骼。 但是骨骼如果再碎一点的话： 请问这（些）是什么动物？ 且，如果里面有人类的骨骼，请问如何挑选出来？ 请问这是用什么动物的骨骼制成的？ 你会发现这种问题很难回答：形态学鉴定所依赖的骨骼特征点，在破碎的骨片和经过深加工的骨制品上，是很难得到保存的。 有没有什么解决办法？用古 DNA 是否可以？ emmm 可以。但是古 DNA 手段，除了仍然昂贵之外，有着以下几个问题： （1）保存问题：Buonasera et al. (2020) 应用蛋白质组学与基因组学在考古遗骸性别鉴定时发现，尽管通过古 DNA 鉴定得到的结果与形态学和蛋白质组学的结果一致，但是其对于 DNA 保存状况有着严格要求：只有在碱基读取超过 100,000 个时才能得到上述结果。在 Buonasera et al. 的标本中，一半以上未能达到这个标准。 早先学者（e.g. Lindahl, 1993）认为在绝大多数环境中，有意义的 DNA 遗传信息的保存年限的上限约为 100,000 年。当然在理想环境下 DNA 能够保存更长的时间，例如 Meyer 等人 (2013) 在发现于西班牙北部洞穴的化石中，提取出几乎完整的尼安德特人灭绝旁系线粒体 DNA，距今时间超过 300,000 年；Orlando 等人 (2013) 于一处冻土中发掘出距今 56-78 万年的马骨，并从中提取出了基因。这是目前已知保存最久远的 DNA。 但十万年对于 DNA 保存来说仍然是一个门槛。 十万年的保存时间对于研究一些问题来说是充足的，比如说晚期智人的迁徙——十万年前左右恰好是晚期智人走出非洲的时间——以及其与尼人和丹尼索瓦人的基因交流 。 人类进化简史。Nielsen et al. 2017 但是许多其他问题是很难通过古 DNA 手段进行解答的，典型的如早期人类演化问题：尽管可以通过 DNA 手段确定智人于非洲起源，但是智人在非洲内部的发展路线依旧含糊不清。“智人特征”是在非洲内的一地出现，还是非洲内部古代人种交流的结果？目前已有的形态学证据指向第二种解读（19 年一篇通过线粒体 DNA“确定”智人起源于南非某湿地的 Nature 差点被人喷死= =），但 DNA 证据仍然近乎无法获得。 时间倒退几十万年呢？人类的进化谱系便更含糊不清了。“丹尼索瓦人和尼安德特人正是在那个时候与最终成为现代人的支系在演化树上分道扬镳。但我们对那一段人类历史仍知之甚少。例如，研究者还不知道生活在 70 万到 20 万年前的古人类海德堡人（Homo heidelbergensis）究竟是智人和尼安德特人的共同祖先，还是像一部分人提出的那样只属于尼安德特人那一支。‘这类问题是古 DNA 所无法解答的。’Welker 说道” (Warren, 2019)。 这也是为什么现在——至少在温、热带等 DNA 难以保存的地区——十万年以上的古人类研究，大多是利用骨骼形态学的原因。例如 ANU 考古与人类学系去年的一篇 Nature：研究者们于菲律宾挖掘出晚更新世古人类骨骼，通过研究牙齿齿根形态，判定出其属于一个新的人种 (Detroit et al. 2019)。 （2）古 DNA 研究对于样本的破坏：大多数古 DNA 研究手段是建立在破坏骨骼标本之上的。此种破坏性对于动物骨骼可能无关紧要，但对于骨制品——尤其是经过精密加工的骨制品——来说便不可行。打碎骨质工艺品来找古 DNA（还不一定找得到），就好比把蒙娜丽莎剪下一个角来看看画布是什么材质。 （其实破坏性也是田野考古要考虑的问题——需要认识到田野考古是对遗迹现场最大的破坏。 目前一些非破坏性的 DNA 提取方式研究，或是应用于晚近遗存（e.g. Thomsen et al. 2009; Rohland Siedel and Hofreiter, 2004），或是样本数量小，属初步研究（e.g. Gomes et al. 2015）。 那咋整呢？ 丹尼索瓦人发现于西伯利亚丹尼索瓦洞（废话。 2005 至 2013 年针对丹洞的发掘共出土 135,600 块骨骼，有动物也有古人类。这些骨骼遗存大多是牙齿、指骨，以及非常细碎的骨片。正因如此，研究者很难将古人类骨骼从动物当中区分出来；事实上，仅仅基于形态学的话，有 128,591 块骨骼根本无法辨认出是什么。 利用古蛋白技术，Brown 等人 (2015) 从 2315 片骨骼中，找到了那一块属于丹尼索瓦人的骨骼。这块骨骼仅重 1.68 克。 丹尼索瓦人骨骼标本（DC1227），Brown et al. 2015 这是一种应用质谱学于动物考古的方法，名为 ZooMS。它是一种蛋白质指纹图谱技术，研究对象为胶原蛋白（更精确地说是 I 型胶原蛋白 /COL1）。胶原蛋白在考古遗存中通常有着极好的保存，甚至在三百五十万年以上的骆驼骨头中都有保存 (Rybczynski et al. 2013)。COL1 由三种多肽链组成，每一种都是由氨基酸以特定方式排列构成。不同动物的多肽链在氨基酸序列上有所区别，尤其是在 COL1α2 这一链上。通过质谱法研究胶原肽得到的质荷比值，骨骼可以得到鉴定。截至 2015 年，已有 7 个特定的胶原肽可以用来鉴别哺乳动物（peptide marker A-G；最低可以精确到科 / 属）。研究者可以用特定的、只属于某一属的胶原肽值（例如 peptide marker A 为 1208.6 的为牛族），或者一系列胶原肽值（marker B 为 1453.7 且 marker D 为 2145.1 的为犀科），来进行动物考古学判断。 记得山羊与绵羊的骨骼很难区分吗？ ZooMS 可以很轻松地区别出两者；毕竟二者在属上便已不同（山羊属 Carpa 与绵羊属 Ovis）。 Dendrogram showing the clustering of mammalian species using the m/z values obtained from computationalanalysis (是的我懒得翻译了). Buckley et al. 2009 Brown 等人只用了 36 毫克的骨粉，便确定了那片骨骼遗存属于丹尼索瓦人，并从中提取出了 DNA。Welker 等人 (2015) 用同样的方法，鉴别了旧石器中晚期一处法国遗址的动物骨骼碎片（无形态学特征点，且有食肉动物啃咬痕迹）。此举使该遗址出土的骨骼鉴定率从 30% 提高至 62%。 上文提到了 DNA 鉴定的破坏性使其不适合于鉴定骨制品骨源。 ZooMS 可以解决这个问题。 通过残留于储存骨制品的塑料袋内的蛋白质，McGrath 等人 (2019) 鉴别出一批易洛魁人的骨制品是用什么骨头做的。 McGrath et al. 2019 记得上文这个吗？这就是 McGrath 鉴定的骨制品之一。 这货是用人骨做的。= = 全球第一个丹尼索瓦洞之外的丹尼索瓦人，发现于中国西藏，即夏河人，距今约 16 万年。发现的骨骼为下颌骨，没有发现任何 DNA 残留 。 通过古蛋白质组学手段，陈发虎院士团队从其牙齿上发现并获取了内生蛋白质残留。通过对蛋白质的系统发生和单氨基酸多态性（SAPs）分析，陈发现 (1) 在蛋白质组的系统发生树上，夏河人与丹尼索瓦人处在同一分支；(2) 夏河人蛋白组中不含有独有于尼人和智人的 SAPs，但含有独有于丹尼索瓦人的 SAPs。 由此陈发虎团队认为此下颌骨属于丹尼索瓦人。这是研究者首次仅仅凭借蛋白质就鉴定出了一个古人类。 以上。 Reference Brown S., Higham T., Slon V., et al., 2016, Identification of a new hominin bone from Denisova Cave, Siberia using collagen fingerprinting and mitochondrial DNA analysis, Nature, 6: 23559. 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