科學人/丹尼索瓦人到臺灣!海底撈出「澎湖1號」 證明古人類曾在此生活
圖/ChatGPT生成
重點提要
數百萬年前,歐亞板塊與菲律賓海板塊碰撞,臺灣島在西太平洋儼然生成,然而臺灣並不是孤立的島嶼!就從200多萬年前的更新世時期開始,地球發生過多次的週期性冰河時期,當冰河時期來臨,地表上大量的水,從海洋蒸發後,在陸地降下白雪,堆積成冰河或冰山,水沒有流回海洋,造成海平面的下降,於是消失的臺灣海峽連接起臺灣與廣大的歐亞大陸,爲廣大的動物羣提供了新生遷徙路徑,來自華北地區、廣大的動物羣,歷經長途跋涉,來到了現在臺灣海峽的澎湖水道一帶,開疆闢地般的開啓了新生活。
大量的動物先後成羣結隊來到臺灣,尋求全新的棲息環境,也因此留下了許多化石遺骸,深埋在地層中。物換星移,冰河時期結束,臺灣海峽重現,再次把臺灣島與歐亞大陸隔離,而臺灣海峽強而有力的海流不斷地衝刷海底,大量的動物化石被衝出,化石顯露在海底的表面,而當漁民在此進行底拖網作業時,就經常伴隨着漁獲,撈起各式各樣大型的脊椎動物化石,這些動物包括大象、水牛、四不像鹿、斑鹿、馬、老虎、熊、鬣狗等。這些化石提供了臺灣地區動物的起源、發展,古氣候環境變遷、動物的適應與演化之絕佳線索與證據。
「澎湖1號」的出現
然而,就在澎湖水道海域漁民打撈起的成千上萬件化石中, 我們竟然發現了人類的化石!這件不尋常的人類右側下齶骨化石,是由傑出的蒐藏家蔡坤玉先生從漁民手中獲得,再經由多位熱心朋友的協助與贊助之下,於2010年成爲國立自然科學博物館的重要館藏,我們稱之爲「澎湖1號」,代表他是來自澎湖水道最重要的化石,他具有早期人類的特徵,所以我們亦稱之爲「澎湖原人」,同時我們也開啓了一連串的研究工作。
這件「澎湖1號」化石的保存狀態良好,保留了幾近完整的右側下齶骨,長約12公分,高約6公分,寬度約有6公分(見上方嵌入圖)。特別是牙齒粗大、下齶骨體厚實,最主要的特徵在於下齶骨聯合部前緣向下平緩內縮,明顯有別於現代智人的下齶骨向前微突,也就是現代智人皆具有下巴「戽斗」的特徵。
此外,這件「澎湖原人」的臼齒呈現圓柱狀而且粗壯,看似善於碾壓較硬的食物,像是未用火烹煮的穀物或種粒。這些特徵都是比現代智人還要原始,而且具有直立人的共同特徵。
如此一來,我們可以肯定在「冰河時期」臺灣海峽海平面下降所引發的動物大遷徙,人類並沒有缺席,早在數十萬年前,具有直立人特徵的澎湖原人,就已經在臺灣海峽一帶留下蹤跡!
然而,澎湖原人化石是從海底打撈而來,缺乏地層資料的比對,難以獲得較確切的相對應地層年代。而澎湖原人化石也因長期浸泡在海水中,無法有效分離出化石中的化學成份,進行放射性同位素的年代測定,於是我們僅能就同樣打撈自海底的「最後鬣狗」化石進行化學成份比對,以相似的成份對應相近的年代,再以古氣候變遷所造成的海平面下降,動物可以遷徙至澎湖水道海域的時間推測化石年代,澎湖原人的年代也僅能推估是在距今約在19萬~13萬年前的更新世中期或7萬~1萬年前的更新世晚期。
在2015年,我們就以澎湖原人是臺灣最古老且具有直立人特徵的人類化石爲主題,發表在《自然.通訊》(Nature Communications)期刊,這是直立人類似類羣在亞洲分佈的最東緣,爲直立人在亞洲的可能分佈與型態,增添了特徵的多樣性,這項研究成果一度引起國際學術相關領域的矚目。
然而,關於澎湖原人的「真實身分」,我們並沒有答案,主要是檢測不出澎湖原人的化石DNA,缺乏古DNA與分子遺傳證據,也就沒有辦法推論澎湖原人與北京人、爪哇人,甚或在中國大陸所發現的各種早期人類,是否具有明確的演化親緣關係。「澎湖1號/澎湖原人」的研究,也就陷入了無法進一步突破的瓶頸。
攝影:張介宇(嵌入圖)/ 資料來源:Science
揭露丹尼索瓦人的證據
隨着時間的推移,科學的新發現也隨之而來,在2015年的《自然》(Nature )期刊,發表一件從西伯利亞南部丹尼索瓦洞穴出土的一塊人類指骨,從DNA分析中發現,該個體與尼安德塔人有共同起源的族羣,對現今大洋洲的美拉尼西亞人之基因組,貢獻了約4~6%的遺傳物質。研究團隊命名他爲「丹尼索瓦人」(Denisovans),並推測他們在更新世晚期可能已經廣泛分佈於亞洲。同時在丹尼索瓦洞穴也發現了一顆牙齒,其粒線體基因組與該指骨個體高度相似。這顆牙齒並不具備尼安德塔人或現代人所共有的衍生形態特徵,這進一步顯示丹尼索瓦人擁有別於尼安德塔人與現代人的獨立演化歷史。從此,「丹尼索瓦人」登上了人類演化史的舞臺!
2019年的《自然》期刊,發表了一件在青藏高原夏河地區發現的「丹尼索瓦人」右側下齶骨化石,丹尼索瓦人的分佈從寒冷的西伯利亞,竟是拓展到高海拔的青藏高原!此外,科學技術的發展與應用更是進展快速,隨着尖端質譜技術的應用以及基因組資料的累積,「古蛋白質體學」(palaeoproteomics)逐漸發展,使得古生物學家能更精確且全面地解析存在於化石材料中的蛋白質胺基酸殘基,除了可望得以判定骨骸的性別,回溯古代生物的生活樣貌,亦可重建已滅絕動物的演化親緣關係。這對「澎湖1號/澎湖原人」來說,「古蛋白質體學」提供了持續研究的新契機。
筆者與東京大學教授海部陽介,延續了10年前澎湖原人的研究,後續有臺灣大學副教授蔡政修與日本綜合研究大學院大學的蔦谷匠和澤藤りかい等新世代學者加入研究,並與丹麥哥本哈根大學人類遺傳實驗室共同合作,透過「古蛋白質體學」分析,從「澎湖原人」牙齒與下齶骨中的51種「內源性蛋白」,獲得 4241 條胺基酸殘基,其中2個胺基酸殘基爲丹尼索瓦人所特有,而根據這些蛋白質序列構建的系統發生樹顯示,澎湖原人與已知的丹尼索瓦人竟是屬於同一類羣。這項重大的研究發現,很榮幸刊載在2025年4月11日的《科學》(Science )期刊。
因此,我們可以瞭解丹尼索瓦人的分佈廣泛,從寒冷的西伯利亞、高海拔的青藏高原,甚至到了南方島嶼,顯示這古人類能適應各種氣候與地形,包括臺灣的亞熱帶環境。丹尼索瓦人在現代東南亞、南亞族羣基因中有重大的貢獻與影響。在亞洲人、大洋洲人的身體裡,或多或少都滲入了丹尼索瓦人的遺傳訊息。此外,在澎湖原人的牙齒中也提取到男性特有的Y 型齒釉蛋白(AMELY),因此確定了澎湖原人爲一男性個體。
重建澎湖原人的風貌
澎湖原人是位男性,卻僅有下齶骨與牙齒的化石,該如何從如此有限的材料,重塑澎湖原人的風貌呢?他的下齶骨寬大粗壯,臼齒體積大,顯示這位丹尼索瓦人嘴部結構厚實強健,並擁有發達的咀嚼肌肉,既然他有發達的口部附近的肌肉,下巴如此有力,那麼延伸下來的上半身斜方肌,應該也要非常強健,如此一來,就呈現出一位壯碩的年輕男性輪廓。
雖然澎湖原人沒有留下頭顱部位的化石,但是我們知道他與直立人較爲相近,也與在中國安徽和縣發現的早期人類親緣相似,那麼澎湖原人應有類似直立人般較爲扁平而向後延展的頭蓋與顱容量。他生活於溫暖潮溼的亞熱帶環境,鼻形可能較接近熱帶人羣,並可能因長期的日照而在皮膚上留下較多的皺紋痕跡。
這是一項結合科學推理與藝術詮釋的復原工作,由國立自然科學博物館地質學組技術員遊書桓精心塑造,創作過程以科學研究爲基礎,融合雕塑藝術,生動地呈現這位史前人類的體貌特徵。根據現有的右下齶骨及科學考據,這名男性丹尼索瓦人年紀約略20多歲,沒有長智齒,額頭及頂骨較爲扁平,咀嚼肌、斜方肌粗大,這凸顯丹尼索瓦人獨特的樣貌。也得以讓我們一窺距今數萬年前人類的模樣。
精雕細琢:結合科學與藝術的復原創作,國立自然科學博物館地質學組技術員遊書桓(右)正在製作丹尼索瓦人的雕像。攝影:張鈞翔
當丹尼索瓦人來到了臺灣,他所看到的臺灣是什麼樣的風貌呢,從化石的證據顯示,丹尼索瓦人應該看見了成羣的大象、水牛、四不像鹿,甚至是伺機等待獵捕的老虎、棕熊,那麼丹尼索瓦人會與這羣動物和平共存?還是會想要獵殺牠們呢?是否有攻擊與防禦的行爲?
從澎湖水道打撈出的動物化石上,發現有明顯的人爲刻痕與砍痕,包含象牙與鹿角等部位。這些痕跡顯示,這些動物可能曾被古人類獵捕、宰解與利用。這些證據不僅說明澎湖原人/丹尼索瓦人擁有使用石器的技術,也可能具備追蹤與獵捕獵物的能力。他們與所處環境中的動物緊密互動,依賴自然資源生存,展現出古人類與動物「相伴相生」的生活樣貌。
丹尼索瓦人到臺灣,爲古人類的演化歷程,添上一筆重要紀錄,深具學術意義,也凸顯臺灣古生物的重要性。透過這些珍貴的化石材料,包括人類的化石,以及各式各樣的動物化石,可讓我們瞭解丹尼索瓦人到了臺灣,所看到的生態特色與動物奇觀,也得以讓我們逐步解開從更新世以來,臺灣的環境變遷與動物之謎。
(本文出自2025.08.01《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)