哈佛遺傳學教授:用DNA檢測技術尋根問祖,揭開人類歷史發展之謎

達爾文說:人是由猿猴進化而來的。而由猿猴進化成人,是一個漫長的發展過程。現在被普遍認同的說法是:人類發展成今天這個樣子,經歷了猿人、原始人、智人、現代人等4個階段。人類發展的歷史可以通過一些考古去發現去推斷,那有沒有更可靠的方式,來證明人類的發展歷史,幫助我們更清楚地知道人類從哪裡來?

尋根問祖,是一個永恆的話題,儘管現代社會的快節奏生活,讓我們經常無暇顧及“我們是誰?”“我們從哪裡來?”這樣的話題。因為,現實生活往往逼迫我們把更多的精力放到思考“我們要去向哪裡?”的問題上。

然而,歷史就是一面鏡子,如果找不到自我,不知道從哪裡來,又怎麼能找到未來的路?

美國《自然》雜誌2015年度十大人物之一,哈佛醫學院遺傳學系教授,古DNA領域的世界級領跑者:大衛·賴克,致力於人類群體混合研究,2007年,受到古遺傳學領域的開創者之一,德國人馬克斯·帕博的邀請,加入尼安德特人基因組國際分析團隊,為證實尼安德特人與部分現代人之間存在混血現象發揮了非常重要的作用。

在研究古人類DNA的過程中,大衛·賴克和他的同事們通過一根僅存的指骨,發現了一個新的古老型人類:丹尼索瓦人,並且在當代人的身上發現了丹尼索瓦人的血統。這個發現把大衛·賴克給震撼了,他對古DNA領域的研究有了全新的思考。於是,他於2013年在美國建立起世界頂級的古DNA實驗室,號稱:“古基因組工廠”。到2018年為止,大衛·賴克的“古基因組工廠”已經發布了7000多份古人類全基因數據,佔全世界總量的一半以上。

大衛·賴克還致力於培養古DNA領域的研究人才,並幫助他們在全世界範圍內建立實驗室,古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹,廈門大學人類學研究所所長王傳超教授等,都曾是他的學生,付巧妹已經在中國成立古DNA研究實驗室。

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為了共享探索人類起源和發展的最新成果,大衛·賴克把枯燥難懂的研究理論和數據進行故事化處理,用通俗易懂的語言,寫了一本書《人類起源的故事》,幫助我們更理性地搞清楚:我們是誰?也幫助我們用更科學的方式去搞清楚:我們從哪裡來?

人類到底是不是起源於非洲?

不同的人種是否發生混血?如果是,在何時何地?混血的結果如何?

古人類和現代人到底是什麼關係?現代人是古人類的延續?或者古人類早已滅絕,和現代人半毛錢關係都沒有?

我們中國人為什麼要稱黃河為母親河?

如果你對這些問題感興趣,《人類起源的故事》這本書中,用DNA檢測出來的數據給出了科學而理性的答案。

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一、線粒體DNA檢測結果:人類起源於非洲

什麼是線粒體呢?線粒體是專門為細胞提供能量的;而線粒體DNA呢?就是細胞中的遺傳物質。不過,線粒體DNA在基因組中只佔20萬分之一左右的體量。而且,線粒體DNA主要通過母系遺傳,也就是說:線粒體DNA主要是通過母親傳給閨女,再由閨女遺傳給外孫女,依此類推……

既然線粒體DNA是由母系遺傳的,那就代表科學家可以通過線粒體DNA順藤摸瓜,找到人類的母系譜樹。自從有了這個想法後,遺傳學就找到了探索人類歷史研究的突破口。

據《人類起源的故事》這本書中所講,1987年,有一個艾倫·威爾遜的遺傳學專家,和他的同事們一起分析了幾百個線粒體DNA,被分析的DNA樣本來自於世界各地。那麼,分析的結果如何呢?通過對比不同線粒體DNA序列之間的差異,他們重建了人類的母系系譜樹,通過這棵譜樹,他們發現:現代人的祖先在非洲。

憑什麼這樣講呢?因為線粒體檢測結果顯示,艾倫·威爾遜團隊重建的這棵母系系譜樹上最深的一個分支,也就是最早離開主幹的分支,只有撒哈拉以南的非洲人身上才擁有相同的DNA。

相反,所有今天非洲以外的人都位於這棵系譜樹的分支上。艾倫·威爾遜的發現,和考古學領域的研究相互印證,為“現代人起源於非洲”的說法,提供了非常有力的遺傳數據。

有了艾倫·威爾遜提供的DNA檢測數據,“人類最近共同祖先”的發現,推翻了“多地區獨立起源”的假設。不過,這並不代表我們當代人的祖先就是從180萬年前的直立人一脈相承發展至今的。

因為,從解剖學的層面講,和當代人形狀相似的遺骸,也就能追溯到20至30萬年前。這種“解剖學意義上的現代人”,只有非洲才有。40萬年前就生活在歐洲大陸的尼安德特人,在4萬年前左右就從地球上消失了。而且,尼安德特人的骨骼形狀與現代人的差異非常大。

由此可見,現代人和尼安德特人完全是兩個不同的人種,在4萬年前左右,現代人替換了歐洲大陸的尼安德特人。當然,人群替換不僅發生在歐亞大陸,通過不斷髮現的遺址和對石器時代的文化研究,可以證明,在南非和其它地區,現代人的確在不斷擴張,並且替換各地的原住民。

那麼,在現代人不斷替換原住民的過程中,除了自然淘汰外,一定少不了爭鬥。我們從影視片中看到了很多偉大的愛情,男人女人為了愛情,衝破種族和貧富差距的藩籬,不只為了兩個肉體的碰撞交融,也不只為了兩顆心相知相印,更多的是為了兩個靈魂能化為一體,永生同在。

憧憬浪漫的人們,一定感興趣:在面臨決定人種延續的生死關頭,除了血雨腥風之外,有沒有可能發生跨越人種的愛情呢?如果有,會對人類的演進產生什麼影響呢?

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二、古人類和現代人混血,產生基因突變,對現代人有何影響

《人類起源的故事》這本書中寫道:“一個人的基因組內能記錄眾多祖先的歷史,一個人身上能承載一個人群的過去。”在本文的開頭,提到了兩種“古老型”人類,他們分別是:尼安德特人和丹尼索瓦人。為什麼要把這兩種人稱為“古老型”人類呢?原因是他們的骨骼特徵和現代人的差別太大。

那麼,古老型人類到底有沒有可能和現代人發生過通婚、或者以其它方式發生生理接觸,從而生下混血寶寶呢?如果有,那不就說明我們身上流淌著古老型人類的血脈嗎?

根據《人類起源的故事》這本書中的描述,今天在非洲以外的人群身上,他們的基因組中有1.5%至2.1%來源於尼安德特人。目前,在歐洲、東亞、新幾內亞都發現了尼安德特人和現代人混血的證據。

儘管有了尼安德特人和現代人混血的證據,但科學家們在研究過程中,作為尼安德特人的發源地歐洲,歐洲現代人身上攜帶的尼安德特人基因,卻少於東亞現代人身上攜帶的尼安德特人基因。而且,歐洲現代人身上的尼安德特人基因,並非原本就生活在歐洲的尼安德特人所遺傳下來的。

這是為什麼呢?根據考古學家的研究,發現第一批現代人抵達歐洲時,歐洲骨頭洞穴裡的人群早就已經陷入絕境。也就是說,歐洲現代人身上的尼安德特人基因,並非現代人到歐洲以後和當地的尼安德特人發生了混血,而是第一批去往歐洲的現代人身上,本來就攜帶了尼安德特人的基因。

既然尼安德特人和現代人發生過混血,那另一種古老型人類:丹尼索瓦人,有沒有和現代人發生混血呢?

《人類起源的故事》這本書的作者大衛·賴克和他的同事們,採取全基因組檢測方式,進行了相關的研究探索工作,發現丹尼索瓦人和新幾內亞人的祖先在4萬9千年至4萬4千年之間,曾發生過混血,而且預計新幾內亞人約有3%至6%的血統來自丹尼索瓦人,而來自尼安德特人的血統卻只佔2%。由此可見,新幾內亞人的血統有5%-8%來自於古老型人類。

那麼,古老型人類和現代人發生混血,對現代人來說,到底是好還是壞呢?答案是:總體來說,是好的。儘管有證據顯示,現代人和尼安德特人的混血,生下的混血兒中雄性的生育能力下降。但是,兩種人類混血之後,所產生的基因突變,有利於現代人適應新的環境。

科學家的研究表明,現代人身上攜帶了一種與“角蛋白”相關的基因,主要來自於尼安德特人,這種“角蛋白”可以幫助現代人抵禦寒冷,利於現代人適應非洲以外的環境和寒冷環境。

丹尼索瓦人與現代人混血之後呢?從《人類起源的故事》這本書中得知,作者大衛·賴克和他的同事及同行們,通過對基於基因組數據的研究發現,丹尼索瓦人和現代人混血後,使調節人體紅細胞的功能發生了遺傳突變,這個遺傳突變讓現代人適應了高海拔地區的生存環境,比如讓中國西藏地區的現代人可以更好地應對並適應缺氧環境。

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三、長江與黃河都是農業起源地之一,為什麼中國人稱黃河是母親河

根據《人類起源的故事》這本書的觀點,至少在180萬年之前,各類人種就從非洲出發,去往歐亞大陸。他們在旅途中,分裂成很多個姐妹群體,而在分裂過程中,他們又以獨自演化、相互融合或者與新群體融合的形式,在旅途中繁衍生息。不過,這些群體中的人類大多已經滅絕,至少沒有所謂真正的“純種”,因為人類在遷徙和發展歷史長河中,不斷融合,又在融合的過程中優勝劣汰。

那麼,我們中國人的起源,又有著怎樣的歷史經歷和故事呢?要講這樣一個故事,不得不先簡單介紹一下現代東亞人的早期歷史。

根據廈門大學人類學研究所所長王傳超教授,提供的研究數據表明:絕大多數東亞人的血統可以分為3個群組。

第一個群組主要來自黑龍江流域,也就是當今中國東北部與俄羅斯的國界線區域,這個區域的居民在過去8000多年的歷史進程中,在遺傳上都保持相似性。

第二個群組來主要自青藏高原,也就是喜馬拉雅山以前的區域。

第三個群組主要來自東南亞,而最具代表性的人群,是海南和臺灣等中國大陸沿岸島嶼上的原住民。

通過對這三個群組的人群進行分析,相關領域專家建立起一個人群歷史模型,這個模型告訴我們一個答案:現如今,絕大多數東亞人的現代人血統,基本上都是長江流域與黃河流域的人類在分離之前的混血。

長江流域與黃河流域都是世界農業起源地之一,早在9000年以前,農民就開始在中國北部的黃河流域種植穀子和其它農作物。在同一時期,在中國南邊的長江流域,也開始種植水稻。

雖然長江與黃河均在中國境內,幾乎在同一時期發展農業文明。但是,兩種文明的發展路線卻有所不同。

根據《人類起源的故事》這本書中的說法,長江流域的農業文明沿著兩條路線向外擴張:一條是大陸線,另一個是海洋線。大陸線在約5000年前到達了越南和泰國;而海洋線呢?是在約5000年前從大陸到達臺灣。因此,目前這些地區的水稻種植文化或許就是從祖先那裡繼承來的。這時,或許可以提出一個說法:古代中國長江流域的人群為東南亞人提供了絕大多數的血統。

那麼,黃河流域的人群又有什麼發展呢?根據有關學者的研究表明,漢族人是世界上人口最多的群體,但漢族人卻不是長江流域人群的直接後代。漢族人的血統來自於中國北方黃河流域的血統居多。

在中國古代,漢族人的祖先從北向南擴張,並且沿途和當地人發生了混血。廈門大學人類學研究所所長王傳超教授,建立了一個關於東亞久遠人群的歷史模型,通過這個歷史模型,可以發現漢族人和藏族人都有很大一部分血統來自同一個祖先群體,儘管這個群體的純種已經滅絕,但基於考古學、語言學和遺傳學的綜合證據,漢族人和藏族人的祖先就是黃河流域的人類群體。

如此說來,中國人把黃河稱為母親河,或許也有這方面的歷史淵源。當然,由於中國的古DNA研究還處於起步階段,還有很多問題無法證實。所以,上述說法是否準確,還有待於古DNA的進一步探索發現,相信通過古DNA在中國和世界範圍內的不斷深入發展,當前很多困擾我們的問題都會得到明確的答案,人類起源和發展的更多神秘面紗,也會一層接著一層被揭開。


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