分子进化支持“多地区起源说”而不是“出非洲说”

中南大学医学遗传学国家重点实验室的研究人员正在做分子生物学实验

核心提示

出非洲说的主要证据是分子生物学的研究结论，但需要注意的是，出非洲说的分子证据属于对极限距离的错误解读。

对任意三个或更多的直觉看来复杂性不同的物种，可以作两种不同序列比对。第一种用某一复杂物种如人去与各种低级物种比，我们会发现人与青蛙近，与鱼远。第二种比对与第一种相反，用某一低级物种去跟各种高级物种比，这时我们会看到低级物种如鱼与所有高级物种如人和青蛙的距离大致是一样的（这一结果是无人预料到的），即遗传等距离现象。根据这两种结果中的任意一种，进行简单数学换算，就会得出各个不同物种的突变速度是一样的，这就是分子钟。

“中性理论”不能满足大部分序列

1962年，通过对不同物种的血红蛋白进行第一种比对，祖卡坎德尔（Zuckerkandl）和鲍林（Pauling）非正式地首次提出了分子钟的概念。1963年马戈利来希（Margoliash）对细胞色素c同时进行了这两种比对，首次发现了遗传等距离现象，并正式表述了分子钟假说。但该现象被首次报道后，几乎再没出现于任何主流教科书或原始研究文献中。分子钟因而被许多学者误认为是一个真实普遍的自然现象，这就导致了学者提出许多理论来解释分子钟。其中，木村资生（Motto Kimura）在1968年提出的中性理论得到了普遍认同。金（King）和裘克思（Jukes）也同时独立提出了类似的理论。中性理论对于满足它的前提假设的序列是基本成立的，但对其他大部分序列不成立。然而，长期以来学者一直认为或假设中性理论是能满足大部分序列的，这就引发了许多争议，其中最突出的是出非洲说。

2005年左右，我们偶然发现了至今还几乎无人知晓，并未被充分重视的遗传等距离现象，并很快意识到分子钟及中性理论对遗传等距离现象解释的荒谬。我们深入研究后提出了最大遗传变异假说，及其对遗传等距离和其他主要进化现象的重新解读。另外，我们还发现了遗传等距离现象所隐含的一个从未被任何理论解释的重要特征，即重叠位点特征或巧合重复突变特征。这一特征意味着极限距离，即突变在同一位点的重复积累发生将不再导致遗传距离的增加，具有这一特征的序列不满足中性理论中无限多位点的前提。

最大遗传变异假说包含三点主要内容：一、表观遗传复杂性的大小限制了某种个体可以容忍的基因突变的范围，即可容忍区域占基因组的比例。二、相对于简单物种，复杂物种受到的限制大，能容忍的突变范围小。三、虽然大进化与小进化都涉及基因突变及表观遗传复杂性的微小改变，但是从简单物种到复杂物种的大进化，是表观遗传复杂性的台阶式提高，以及相应的遗传多样性的降低。而在小进化中表观遗传复杂性没有大的改变，其线性阶段基本上可被主流现代进化理论来正确描述。相比所有其他进化理论，最大遗传变异假说能够解释更多的进化现象，具有更大的实用价值，且在它适用范围内还没有发现反证。

“出非洲说”属于对极限距离的错误解读

对于进化分离时间较长的物种或快变序列而言，我们给出只与极限距离相关的遗传等距离现象的抽象定义，姑且称之为极限遗传等距离，即各种不同物种与另一复杂程度较低或同样低的物种之间的遗传距离大致相等，且遗传距离不随时间增加或降低。对于进化分离时间较短的物种或满足中性理论前提的慢变序列而言，距离与时间仍成线性关系，我们给出由于分子钟真实存在，而导致的只与线性距离有关的遗传等距离现象定义，姑且称之为线性遗传等距离，即当两亲缘关系较近的物种有类似突变速度时，它们与另一复杂性较低或同样低的亲缘关系较远的物种的距离相等，且这种遗传距离会随时间的推移而增加。

出非洲说的主要证据是分子生物学的研究结论，而化石和文化证据更倾向于支持多地区起源说。但需要注意的是，出非洲说的分子证据属于对极限距离的错误解读。这种错误解读分析基本都是快变序列，如线粒体DNA，Y染色体，或基因组平均值等。这些快变序列如今都处于极限变异水平，受到强烈的负选择影响。当发现两个群体共享某些线粒体DNA或Y染色体DNA时，我们不应只考虑共同祖先的可能性，还应判断他们是否可能共享某些自然选择条件。最近已有报道显示人类Y染色体受到强烈负选择影响，我们的研究也证实了整个核基因组大部分序列都处于负选择状态。只有极少数慢变序列才符合中性理论的无限多突变位点和中性的前提。根据最近对慢变序列的分析，我们认为多地区起源说是基本正确的。

总之，即便不考虑多地区起源说，出非洲说也是不正确的，因为它误用了对进化时间和种系发生史毫无意义的非中性序列。当人类对于分子进化中的最重要现象——遗传等距离，还没有充分认识之前，或被具有明显错误的分子钟和中性理论误导时，任何物种起源的分子解读都注定是片面的。

中国社会科学报（作者袁德健、朱作斌系中南大学医学遗传学国家重点实验室研究生；黄石系中南大学医学遗传学国家重点实验室教授）