Hóa thạch từ Đông Á có niên đại từ 2,1 triệu đến 300.000 năm trước là vật liệu cốt lõi để tái hiện lịch sử tiến hóa của Homo erectus ở Đông Á. Tuy nhiên, tuổi đời lâu đời và các phương pháp lấy mẫu hủy diệt truyền thống của chúng đã hạn chế nghiêm trọng việc nghiên cứu phân tử trên những mẫu quý giá này, để lại hàng loạt câu hỏi khoa học quan trọng về quá trình tiến hóa của loài người trong một thời gian dài chưa được giải quyết.

Gần đây, Viện Cổ sinh vật có xương sống và Cổ nhân loại học, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, lần đầu tiên đã thu được thành công dữ liệu protein men nội sinh với thông tin phát sinh gen từ sáu hóa thạch răng Homo erectus thời Pleistocene giữa có niên đại khoảng 400.000 năm từ ba địa điểm ở Chu Khẩu Điếm, Bắc Kinh, Hexian, An Huy và Sunjiadong, Hà Nam, không có phá hủy hình dạng hoàn chỉnh của hóa thạch. Đây là lần đầu tiên trên thế giới thu được thông tin phân tử có đặc điểm nhận dạng của Homo erectus, định hình lại mạng lưới tương tác của các nhóm người cổ đại ở Đông Á trong thời kỳ Trung Pleistocen.

Để không phá hủy hình dạng hoàn chỉnh của hóa thạch, nhóm nghiên cứu khoa học đã khám phá và đề xuất sáng tạo một kế hoạch đánh giá và lấy mẫu gần như "không phá hủy". Đầu tiên, các nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp quang phổ khối thời gian bay ion hóa giải hấp phụ bằng laser được hỗ trợ bởi ma trận để sàng lọc việc bảo tồn các protein cổ xưa trong men răng của người cổ đại.

Trên cơ sở này, lần đầu tiên nhóm nghiên cứu đã áp dụng công nghệ lấy mẫu khắc axit ít gây tổn hại nhất cho hóa thạch Homo erectus thời kỳ Trung Pleistocene. Công nghệ này chỉ tiêu tốn một diện tích nhỏ men răng bề mặt và thu được protein nội sinh một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng cơ bản đến hình thái hóa thạch.

Chính nhờ bước đột phá quan trọng này mà các nhà nghiên cứu lần đầu tiên có thể nghiên cứu hóa thạch Homo erectus Đông Á từ Chu Khẩu Điếm, Hexian, Sunjiadong và các khu vực khác ở cấp độ phân tử.

Các nhà nghiên cứu đã xác định thành công 6-11 protein liên quan đến men răng nội sinh, bao gồm 650-3457 đoạn peptide và trình tự đồng thuận được xây dựng bao phủ 269-903 vị trí axit amin.

Đây là lần đầu tiên trên thế giới dữ liệu protein men nội sinh với thông tin phát sinh gen đặc trưng được thu thập từ hóa thạch Homo erectus. Đây cũng là hệ protein cổ xưa nhất của con người ở Đông Á cho đến nay. Nghiên cứu đã đẩy giới hạn thời gian của hệ protein người cổ đại Đông Á từ khoảng 160.000 năm trước lên ít nhất 400.000 năm trước.

Người Homo erectus ở Trung Quốc có thuộc cùng một nhánh tiến hóa hay chúng đại diện cho nhiều nguồn gốc khác nhau hoặc các nhóm tương đối biệt lập? Sự không đồng nhất về hình dạng vật lý của hóa thạch Homo erectus thế Pleistocene giữa ở Đông Á đã gây ra một cuộc tranh luận lâu dài giữa các nhà khoa học.

Dữ liệu Amelogenin cung cấp câu trả lời mang tính quyết định. Nghiên cứu đã phát hiện ra một đột biến mới mang tính quyết định - một dạng đa hình axit amin duy nhất trong ameloblastin AMBN A253G. Đột biến đã được xác định trong tất cả sáu mẫu Homo erectus và chưa được tìm thấy ở bất kỳ loài linh trưởng cổ xưa, hiện đại hoặc linh trưởng hóa thạch nào khác đã được công bố.

Nghiên cứu đã xây dựng bộ dữ liệu so sánh protein nội sinh bao gồm 6 cá thể Homo erectus Đông Á và 1 cá thể Cáp Nhĩ Tân. Kết quả cho thấy 6 Homo erectus Đông Á rõ ràng tập hợp lại thành một nhánh và tách biệt rõ ràng với người Denisovan, người Neanderthal và người hiện đại.

Phát hiện này lần đầu tiên được xác nhận bằng bằng chứng phân tử trực tiếp rằng Homo erectus từ ba địa điểm trên ở Trung Quốc thuộc về một nhóm tiến hóa độc lập. Nó đã giải quyết những tranh cãi lâu dài về phân loại nội bộ của Homo erectus ở Đông Á và lấp đầy khoảng trống trong hiểu biết về đặc điểm di truyền của Homo erectus.

Trong tất cả sáu mẫu Homo erectus thời Pleistocene Trung Đông Á, nhóm nghiên cứu cũng xác định được một đột biến quan trọng phổ biến khác - AMBN M273V, truy ngược ngược vùng DNA mã hóa tương ứng của nó và tiến hành phân tích chi tiết, tiết lộ rằng một số gen từ bộ gen Denisovan đã xâm nhập vào người hiện đại và nguồn gốc của chúng có thể được truy nguyên từ các quần thể liên quan đến Pleistocene giữa của Chu Khẩu Điếm, Hexian và Sunjiadong.

Dựa trên các nghiên cứu trên, các nhà nghiên cứu đã vạch ra một bức tranh chưa biết về quá trình tiến hóa của loài người: Homo erectus ở Đông Á, đại diện bởi Chu Khẩu Điếm 400.000 năm trước, không chỉ là một nhóm tiến hóa độc nhất mà còn là một trong những nguồn gen cổ xưa trong nguồn gen của con người hiện đại.

Nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên biến Homo erectus từ một thực thể nhận thức hình thái thành một thực thể tiến hóa với những đóng góp di truyền rõ ràng; ở cấp độ phân tử, nó đã phát hiện ra mối liên hệ di truyền sâu sắc giữa Homo erectus Đông Á liên quan đến Chu Khẩu Điếm, Hà Tiên, và Tôn Gia Đông, người Denisovan và một số quần thể người hiện đại ngày nay, cung cấp bằng chứng quan trọng để hiểu được sự phức tạp của quá trình tiến hóa của loài người cổ đại và mạng lưới trao đổi gen trong chi Homo.

Hệ thống phương pháp đổi mới từ lấy mẫu đến phân tích dữ liệu được sử dụng trong nghiên cứu đã biến đổi hệ cổ sinh vật học từ một công cụ tập trung vào nhận dạng dòng dõi thành phương pháp nghiên cứu cốt lõi có thể suy luận và xác minh một cách độc lập các giả thuyết tiến hóa. Nó đã thiết lập một mô hình nghiên cứu tham khảo để khám phá các nhóm người lớn tuổi hơn, đánh dấu cổ sinh vật học là một phương tiện quan trọng để giải mã lịch sử tiến hóa của loài người.

Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí Nature (Nature).

Liên kết giấy


Các nhà khoa học lần đầu tiên đã trích xuất được đặc điểm dòng dõi từ hóa thạch Homo erectus Thông tin di truyền


Vị trí địa lý của khu vực Homo erectus ở Trung Quốc trong Thế Pleistocen giữa và thông tin mẫu cho nghiên cứu này