三万多年前,位于现在法国西南部的早期洞穴艺术家冒险进入地下深处的石灰岩洞穴,在那里他们为主宰他们生活的巨大动物绘制了精致细致的壁画。
这些描述的准确性是惊人的——远比我们大多数人蹲在倾斜的潮湿墙壁下、在燃烧的植被和脂肪束投射下的闪烁灯光下所能做到的要好得多。
这些画作记录了一个由洞穴狮子、猛犸象、野牛和马组成的世界,我们才刚刚开始利用古代 DNA 和放射性碳测年技术相结合来解开这个世界。
结果表明,尽管研究洞穴艺术已有数百年之久,但我们却对艺术家所讲述的一些重要故事视而不见。
我们的研究,今天发表,就是一个恰当的例子。我们利用骨骼化石中的古代 DNA 推断出一种新发现的野牛物种的存在,结果却发现它已经被记录在欧洲各地洞穴的墙壁上,例如 17,000 年前法国西南部的尼奥洞 (Niaux Cave)。
DNA侦探故事
1999 年,我们开始研究在北半球发现的古代野牛骨骼中的 DNA,在冰河时代晚期,草原野牛的分布范围从现代的英国到墨西哥。
我们的目的是研究影响果然,我们很快发现,在北美洲,野牛的数量在末次盛冰期(大约 18,000 至 21,000 年前)左右急剧下降。
这早在人类到达北美之前,这是气候变化在野牛以及一系列其他大型物种(统称为巨型动物群)灭绝中所发挥的关键作用的首次明确证明。
此后,我们将这项研究扩展到南美洲,以揭示快速变暖事件是关键因素许多巨型动物物种的灭绝,通常具有重要的最后润色作用人类猎人。
然而,在欧洲,我们对古代野牛 DNA 的早期研究令人困惑。通过研究仅通过母系遗传的线粒体 DNA,我们意识到许多骨头显然不是来自草原野牛,尽管草原野牛是唯一被认为在一万年前就存在于欧洲的物种。
相反,我们意识到我们正在寻找一些新奇的东西:一种与今天的牛和现代欧洲野牛(或称野牛)有远亲关系的物种,它生存在欧洲的一些受保护的森林中,特别是波兰和白俄罗斯之间的比亚沃维耶扎森林。
鲜为人知的智鸟非常引人注目,它是欧洲最大的本土物种,但其化石记录只能追溯到 10,000 年前。第一次世界大战后,由于波兰和俄罗斯皇室强制实施的狩猎保护崩溃,它几乎灭绝了。
事实上,现代牛群的后代只有 12 头,其中包括一头来自高加索的公牛,最后一只野生智牛是在 1927 年被射杀的。
由于我们古代骨骼中的 DNA 既不是草原野牛,也不是智人,我们似乎发现了一个新物种——真的是这样吗?
我们开始将其称为“希格斯野牛”,因为——就像难以捉摸的希格斯玻色子物理学家花了数十年的时间来追踪——我们在不知道某种东西是什么样子的情况下就猜测它的存在。
在路上
我们需要做的第一件事是用核 DNA 来确认我们的线粒体 DNA 结果,核 DNA 更难从古代骨骼中检索,但记录了祖先的所有方面,而不仅仅是母系遗传。
核DNA显示我们的希格斯野牛是一个杂交种——雌性野牛之间的杂交野牛,现代牛的灭绝野生祖先,以及雄性草原野牛。我们将这种杂交追溯到 12 万多年前。
有趣的是,现代欧洲野牛的祖先是相同的,尽管线粒体 DNA 看起来不同(可能是由于最近的人口瓶颈),但希格斯野牛被认为是智者的祖先。
我们仍然不知道最初的杂交发生在哪里或为何发生,但是最近北极熊和棕熊之间的繁殖是为了应对气候引起的活动范围缩小给我们一个线索,表明气候变化可能与此有关。
野牛/草原野牛结合的雄性后代是不育的,这对于哺乳动物杂交来说很常见。结果,几代雌性与雄性草原野牛(甚至可能是同一头公牛)回交,产生了大约 10% 的欧洲野牛和 90% 的草原野牛的遗传血统。
在与亲代物种进行初次交流后,希格斯野牛独自一人,再也没有回头——生存了接下来的 12 万年,经历了现代人类的到来、巨型动物的灭绝、第一次世界大战以及一路上的共产主义革命。
(如果欧洲历史上需要有一个动物象征,我们就有一个胜利者!)。
但是,尽管我们现在知道希格斯野牛后来成为智者,但我们实际上并没有追踪到更多关于希格斯野牛本身的记录。因此,我们询问欧洲的同事是否有人注意到记录中存在任何奇怪的野牛。两组人都说是。
荷兰同事报告说,在从北海挖出的许多草原野牛和欧洲野牛的骨头中,他们发现了另一种不太常见的较小动物。
与此同时,法国洞穴艺术研究人员回答说,他们注意到洞穴壁画中有两种不同形式的野牛:一种是楔形的,有大角,很像现代的美洲野牛;另一种是带有大角的楔形野牛,很像现代的美洲野牛。还有一种形状更均匀、角更小的动物,就像现代的智慧动物。
故事到这里就圆满了。对艺术品的放射性碳测年表明,楔形形状是在草原野牛出现在景观中时(大约 18,000 年前)绘制的,而小角版本是在我们的新物种统治欧洲时(17,000 年前之后)绘制的。
每个物种似乎都在很长一段时间内主导了欧洲,并根据重大气候变化而交替出现。
总的来说,这次调查带来了很多惊喜。显然,哺乳动物可以通过杂交形成新物种,即使这种情况很少见。它还表明,尽管有巨大的野牛化石记录,并且洞穴墙壁上展示了两个物种的有用图画,但我们直到现在才弄清楚这个故事。
有多少其他物种仍然隐藏在众目睽睽之下,并被史前洞穴艺术家帮助编目?