本文轉載自公眾號SME科技故事
人類會滅絕嗎？對於這個話題，很多人似乎並未打從心底裡正視。
但從演化史來看，我們能有如今的地位摻雜著太多偶然性，而讓人類瀕臨滅絕的危機也時常發生。
生物學家古爾德就曾說：假如歷史重演，人類出現的可能性幾乎為零。
只要提到人種，我們總能首先想起以膚色劃分的黃種人、白種人和黑種人。
但這並不是嚴格意義上的生物學劃分，更多是因為地域、文化和體貌特徵進行的粗暴區分。事實上，人類膚色只需要數千年的演化，就足以發生改變。曾有科學家預測，按目前人口流動速率和交配趨勢，人類只需五千年就不再有膚色的區別了。
截至2019年4月的統計，世界人口已經突破77億大關。論數量，任何比老鼠大的野生生物，都沒資格和人類相提並論。
然而，從遺傳水平差異來看，我們每一個人卻又是如此的相似。我們的身體由30億個鹼基對構成，但這裡面只有很小很小一部分是我們獨有的。隨便抓兩個路人對比，都有99.9%的基因相似性。
此外，人類的這種遺傳水平的相似性，還體現在與其他物種的對比上。與其他靈長類相比，現代人類即便體貌特徵看上去差異很大，但在遺傳水平上卻更為相似。據估計，一小撮黑猩猩的遺傳多樣性，都比現在活著的所有人要多。而任意挑選兩個地球人來對比，都比來自同一個種群的兩隻黑猩猩更相似。
而如此低的遺傳多樣性，也意味著目前數量龐大的人類，其實可以追溯到人類較近演化史上數量極小的人口。換句話說，現在全球的77億人，其實都源自剩下的極少數倖存者。
至於這極少數倖存者究竟有多少，根據現存人類的遺傳水平差異，科學家也給出了一些估算。有研究認為，曾經只剩下500至3000名可生育後代的智人女性。也有研究認為只剩下40至600名智人女性，倖存人口更少。但即便是最樂觀的估計，這些人類倖存者的規模也不會超過一個小鎮規模的人口，幾乎瀕臨滅絕。
說到這，有人可能就要倒吸一口涼氣了。這麼少的人口，隨便什麼流行疾病、自然災害、環境衝突等都有可能將人類一波帶走吧。再加上那時候沒有現代醫學，人類預期壽命也就30到40歲。稍有差池，現在的地球霸主可能就得換另一個物種當了。但是從結果來看，人類還是靠著各種優勢很快就恢復了種群。而這一小撮人類，也成了目前地球上的77億人的祖先。
不過，即便種群的數量上去了，人類的遺傳多樣性也會發生了嚴重流失。
而這也叫做“瓶頸效應”（bottleneck effect），是指某個種群因各種原因而造成大量個體死亡和遺傳變異嚴重丟失。被“瓶頸”過濾後的種群，就算再擴展到原來規模甚至超越原來規模，其群體遺傳變異水平也大不如前了，以至於到現在我們都還沒有足夠時間恢復被嚴重耗竭的遺傳多樣性。
瓶頸效應示意圖
那麼，當時的我們的祖先究竟經歷了什麼，才導致只剩下這麼少的人類倖存者？其中傳播最廣的，便是多峇巨災理論(Toba catastrophe hypothesis，峇讀bā)，認為是一次超強火山爆發給全球人類帶來了滅頂之災。
可能造成瓶頸效應的一些原因
在印度尼西亞的蘇門答臘島，有一個叫多峇（2°37′N 98°49′E）的地方。7至7.5萬年間，這裡便發生了250萬年中最劇烈的火山爆發。
其強度達火山爆發指數的8級，而自奧陶紀起的4.9億年間一共只出現過47次這種強度的火山爆發事件。
多峇火山爆發與其他火山爆發對比
據推測，這次火山爆發在短時間噴發出多達2800立方千米的炙熱熔岩和火山灰等，其質量相當於1900萬座帝國大廈。
而相比之前，最臭名昭著的1883年印度尼西亞Krakatoa火山爆發，不過釋放了約12立方千米的岩漿，簡直是小巫見大巫。而多峇火山口也形成了現今最大的火山湖。
該理論認為，遮天蔽日的火山灰進入大氣層，遮擋住了大量太陽輻射，以至於造成長達數年的“火山嚴冬”，而地球也陷入長達千年之久的寒冷低溫。而當時的人類祖先，便是在這場環境浩劫發生了人口規模的銳減。
多峇湖
不過，後來的很多證據也駁斥了多峇巨災理論，認為其並不成立。例如考古證據表明，印度的人類狩獵和採集定居點並沒有受到火山爆發的太大影響，很快就恢復生機。而東非阿拉維湖的沉積物也顯示，當時的地球也並沒有因此急劇降溫。而現在一般認為，多峇火山爆發確實驚人，但並沒有造成如此誇張的負面影響，多峇巨災理論基本宣告破產。
但從遺傳水平差異來看，這個巨大的瓶頸是存在的，我們的祖先在當時確實只剩下一小撮人口。只是人類祖先的瀕臨滅絕，很可能並不是火山爆發的鍋。
至於他們究竟遭遇了什麼，到目前還沒有辦法完全說清楚，有可能是疾病，也有可能是別的環境災害，也有可能是純粹的人獸衝突或人屬間的殺戮。
事實上，種群的瓶頸效應還是非常普遍的。許多物種都經歷過，或正在經歷著這種劫難。
北象海豹
例如，北象海豹在1890年代就經歷了一次空前的種群瓶頸。因為人類狩獵等各種影響，到19世紀末他們的種群規模迅速銳減至只剩下20來頭。自那以後，它們的種群數量隨也回彈至了30000多頭，但它們的基因裡仍然刻著這一瓶頸的標誌：它們的遺傳多樣性遠少於未被廣泛捕獵的南象海豹。
而從某種角度來說，很多物種在徹底走向滅絕前，都在經歷遺傳多樣性急劇下降的過程。只是在這種情況下，這個“瓶頸”就不是漏斗形的了，而是出口直接被封死的瓶子，觸到天花板無法挽回也就滅絕了。
此外，曾陷入“瓶頸”的小群體，也更容易受到疾病和環境災害的影響。這也是為什麼即便很多動物種群數量上去了，科學家對其未來發展仍憂心忡忡的原因。一個物種的遺傳多樣性，也是評定它們瀕危等級的重要因素。
各個物種或人種的遺傳多樣性對比，瀕危物種標紅，滅絕物種標黑
此外，因為在一個物種中只有很少的成員能夠獲得潛在的有利基因突變，該物種還可能會出現演化放緩的情況。但在種群內，一些原本就存在的不利遺傳性狀，卻會迅速累積。遺傳學家認為，不少常見的遺傳疾病就是人口瓶頸的產物。
例如，在賓夕法尼亞東部，就住著一群阿米什人（Amish）。而一種極其罕見的遺傳變——埃利偉氏症（Ellis-van Creveld syndrome）卻在阿米什人中變得異常流行。這是一種骨骼發育異常的常染色體隱性遺傳疾病，表現為多趾、四肢短小、身材矮小等，所以最初也被稱為“六指侏儒症”。
埃利偉氏症患兒的多趾
因宗教和文化的限制，他們只會與自己人婚配，而這些阿米什人基本都來自當初200位德國移民的後代，異常封閉。
但最初的200位德國移民中，卻攜有這一不利基因突變，於是他們後代中患埃利偉氏症候群的比例飆升。實際上，該疾病還能追溯到一對攜有該突變的夫婦——塞繆爾·金（Samuel King）和他的妻子，他們於1744年才來到該地區。即便現在這種封閉已經打破，但他們患病的幾率仍比普通人高出很多倍。
患病的阿米什兒童
不過，在瓶頸效應時期，任何罕見的有益突變也可能被放大，使該有益基因得以在一個社群中迅速傳播。如果當初塞繆爾·金（Samuel King）和他的妻子攜帶的是一種有利基因突變，那麼該種群的後代也會更加的優秀。
而這，也就是種群瓶頸引起的所謂“創始人效應”（Founder Effect）。創始人效應能使得某個孤立的小群體與原始種群發生大相徑庭的改變，無論這種改變是有害還是有益還是無功無過的。也有科學家認為，種群瓶頸是導致新物種出現的強大推力，偶然事件在演化史中發揮著巨大的作用。
走出非洲模型認為，現代人的祖先起源地東非，大約8萬年前開始走出非洲，逐步擴散到其他大陸。
人類在全球上擴張的過程中，可能就經歷了多次大大小小的種群瓶頸。最後，這些人口瓶頸引起的一系列“創始人效應”也成就瞭如今人類的多樣性。
而根據人類遷徙過程中遺傳多樣性的減少，科學家也繪製出了一副人類遷徙的地理要塞圖。
圖中灰色寬箭頭表示人口擴張到不同大陸地區期間的主要創始人事件，灰色小箭頭表示潛在的遷移路徑，KYA是“千年前”之意。
當一小群智人正式離開非洲的過程中，就遭遇過兩次人口瓶頸。這可能是為什麼非洲人群的遺傳多樣性往往比其他地方更多的原因。之後人類開始兵分兩路進軍歐洲和亞洲，另一個“瓶頸”則發生在人類離開東南亞前往澳大利亞的過程。等人類走得更遠，成功地穿過白令海峽登陸美洲時人口就更少了，新大陸創始人口的有效規模不過70人。
無論如何，人類現在已經渡劫成功，但願其他動物也能一樣幸運吧。
Toba catastrophe theory.Wikipedia
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