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从古DNA发现的人类祖先史

作者: 责任编辑:郭正杰 2018-04-13 15:08:04 来源: 北京日报

人类的祖先从非洲诞生,又走出非洲来到世界各地。我是谁?我从哪里来?近十几年来,迅速发展的古DNA研究,让我们可以在数以亿计的基因组中寻找蛛丝马迹,破译人类演化之谜。

日前,被评为《自然》杂志中国十大科学之星之一的中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹,在中科院举办的“SELF格致论道讲坛”上就此做了讲演,我们特摘编部分内容以飨读者。

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现代人和更古老人类有基因交流

在近十几年,古DNA研究发展非常迅速,我们可以利用高通量的数据结合很多古DNA技术,了解我们的过去,了解我们从何处来。

人类的祖先最早是在180万年前走出了非洲,而且几十万年以来不仅非洲有古人类,欧亚也有,比如尼安德特人。在亚洲也曾经存在过我们非常耳熟能详的古人类,像北京人、大荔人、马坝人、丹尼索沃人等。

学术界的一种观点认为,当今现代人拥有一个近期的共同祖先(存在于大约10万至5万年前),也就是说,世界各地的远古人类中只有一处的人群成功地演化为解剖学上现代类型的智人。可能由于在解剖结构、生理功能以及文化、技术等方面拥有明显的优势,所以他们一经出现,便迅速地向四面八方迁徙,完全替代了其他地区的原住居民,并逐渐在适应环境的过程中形成了今天的各色人种。

2010年以前,有关研究认为现代人对于当时的古人类是完全取代的关系,没有任何相互的交流。一直到2010年,人们才通过尼安德特人的基因组草图,了解到尼安德特人其实对于我们现代人的欧亚人群都有1%-2%(甚至到4%)的贡献。

大家可以通过右图这两个骨架比较一下,右边是现代人,左边是尼安德特人。大家可以明显看到,左边的尼安德特人的整个肋骨情况跟现代人是不一样的。现在我们仅仅能看到这些信息,如果我们能获得相关的古DNA,那么我们就能够了解更多人类的过去。

另外一点,丹尼索沃人也很有意思,丹尼索沃人并没有像尼安德特人那样,对那么多的欧亚人群有影响,更多的影响是对于大洋洲的人群,对他们有4%到6%的遗传贡献。

通过一系列的研究,大家可能会去畅想,在过去几万年阶段里,曾经的人类,尤其是我们现代人的祖先,在不同阶段形成什么样的特点?什么时候才有东亚人?什么时候才出现所谓的欧洲人?还有在不同的阶段人群是不是有相互的影响?此外,还有一个更重要的影响就是当时的现代人——也就是我们现在的祖先——他们曾经跟这些灭绝的古人类,比如尼安德特人、丹尼索沃人,在共存的时间里面发生过什么?

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早期现代人是辐射性迁徙

关于过去4.5万年到7千多年前的人群,我们获得了非常多的基因组。这一时间段非常特殊,因为这是末次冰期,尤其在这个阶段里,还经历了末次冰期里最寒冷的阶段,就是末次盛冰期。

在末次盛冰期阶段里,人类的很多生存环境已经被冰盖覆盖了,可以想象当时的环境是非常恶劣的,大概一万多年前的时候,也就是末次冰期快结束的时候,猛犸象、披毛犀都灭绝了。在这样严峻的环境下,人类何去何从?人类本身又是怎样变化的?之前并不是那么清楚,但是通过古DNA,我们能够抓取一些非常重要的片断。

比如,我们知道了4万年到4.5万年前,曾经存在过还没有成为欧洲人或者亚洲人的人群。比如西伯利亚的Ust'-Ishim个体,这个个体距今4.5万年,可以说是目前除了非洲和近东以外,有最古老的直接测年的早期现代人。

通过对这个个体的线粒体、Y染色体和核基因组的分析,都发现他没有出现和现在欧洲人、亚洲人更相近的情况,所以只能说他是一个欧亚大陆人。这至少告诉我们,当时的早期现代人其实是一个辐射性的迁徙,并不是一个单一路径的迁徙。

此外,在3.7万年前到1.4万年前的欧洲人,整个人群并没有受到外来人群的影响,更多的是内部人群相互融合迁移。其中在比利时发现的一个3.5万年前的欧洲人,他并没有直接对紧随他之后的人群产生很大的影响,反而沉寂到了1.9万年前,对1.9万年到1.4万年前的人群有影响。1.9万年前是末次盛冰期刚结束的时候,所以大家可以看到,一旦环境相对适宜人类生存的时候,就会有很多未知的人群,甚至很古老的人群,对后期的人群有影响。

除此之外,我们的研究还发现,1.4万年之前的欧洲人和之后的是不一样的。之后的欧洲人和外部人群,比如近东人群有很大的联系。而且更有意思的是,1.4万年以后的欧洲人才出现了我们现在都知道的蓝色的眼睛。也就是说,欧洲人在1.4万年以前并不是蓝色的眼睛,是深色的眼睛,甚至是深色的皮肤。而在1.4万年之后,虽然他们是蓝色的眼睛,但是皮肤还是深色的,真正的淡色的皮肤出现的比蓝眼睛的颜色还要晚。

非常幸运,在过去几个月里,我们获得了中国自己的古基因组,是距今大概四万年前,在北京的田园洞的一个个体。关于这个个体的研究,我们还在进行之中,比如我们发现,他跟古欧洲人的某些人群有联系;美洲土著人的亚马逊人群,相对来说跟田园洞人更近。

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东亚人的尼安德特成分更高

那么,我们现代人和曾经存在过的古人类,也就是灭绝的古人类有没有过共存的关系?

现在所有的欧洲人和亚洲人都有约2%的尼安德特人成分。只要不是非洲人,就肯定有尼安德特的成分,但是我们东亚人会比欧洲人的尼安德特成分高一些。

有一个很有趣的个体。他是罗马尼亚的一个个体,距今大概四万年,通过对他的基因组分析,我们可以计算出大概4到6代以前,他的祖先和尼安德特人发生了基因交流。用俗称的语言就是说,这个个体的曾曾曾祖父母中有一个尼安德特人。

整个欧亚大陆人群都受到尼安德特人的影响,除了非洲人以外。大家会想到,这种基因交流很有可能在欧亚人群分离之前发生。相关的研究认为发生的地点很有可能是近东区域,时间大约是距今五万到六万年前。

我们前面提到的个体是在欧洲的罗马尼亚,时间是4万年前,而且是在4到6代之前发生的,200年以内发生这样的事件,这就让我们明确了,现代人与尼安德特人的杂交事件应该不是一次,很有可能有多次,而且发生的地点不仅在近东,在欧洲等其他的地方也可能发生过。

这一系列的问题只是开了一个窗口,让我们了解到过去远古历史,我们跟灭绝古人类的联系。这仅仅是开始,我们会继续努力探究我们是谁、我们从哪里来。

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