追踪现代人的祖先

  发现证据

  近十几年,科学家分析了大量的DNA,为现代人类的“非洲起源说”提供了证据:一小群人从非洲大陆走出,到一个新的地域生活、繁衍后代,后来这群早期人类的一个分支与“母体”脱离,向其他地方迁移……

  遗传学家已在早期人类可能的迁移路径周围,采集了很多人的DNA 样本。
 
不过,有时看起来很“肯定”的数据却带有欺骗性,因此科学家更喜欢能拿在手中观察的化石,而不是人类进化树。放射性同位素能客观地测定化石年代,但DNA 突变的频率却会因为不同的片段而出现波动。

  古人类学家正处于两难的尴尬境地。古老的人类化石不仅稀少,而且经常是不完整的。根据线粒体DNA 和Y 染色体分析的结果,最早的人类迁移路径是从非洲到澳大利亚,但遗憾的是,在这条线路上,考古学家一直未能发现实物证据。

  如何摆脱这种两难局面?从更多的地方,采集更多的DNA。为了得到支持遗传分析的证据,科学家开始把目光瞄向与人类相伴而生的生物:细菌、病毒甚至虱子,他们希望能从这些生物的基因中,发现人类迁移的痕迹。此外,人类基因组计划以及其他基因组研究,催生了一批强大的分析工具,能有效弥补现有遗传分析方法的不足。美国加利福尼亚大学戴维斯分校的人类学教授蒂姆•韦弗(Tim Weaver)说:“你能从来源于不同的人、甚至不同族群的基因组中,发现很多不同之处,为一些假说提供强有力的数据支持。”

  十几年来,科学家通过同步分析分散在基因组中的多个变异位点,得到了很多重大发现。20 世纪末,世界首项全基因组研究主要关注不同族群间的短重复DNA 序列(即微卫星序列,microsatellite)的差异,但最近几年,这项研究的关注范围已扩大不少。今年2 月,两个研究小组分别在《自然》和《科学》上发表文章,报道了迄今为止规模最大的人类遗传多样性分析。他们均分析了50 多万个单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphisms, 简写为SNPs,是指在DNA 的特定位点上,一个核苷酸与另一个发生交换)。提供DNA 样本的细胞采集自大约1000 人(分别来自全球范围内的51 个族群),目前保存在法国巴黎的人类多样性研究中心。

  在分析数据时,两个研究小组采用了多种方法:不仅直接比较了不同族群的SNP,还检查了单倍体型(haplotype,含有大量的、在世代间完整遗传的SNP 的 DNA 片段)。在《自然》上发表文章的研究小组,采用了一项新的技术来分析人类遗传变异:比较人类基因组中长达10 万个核苷酸的DNA重复或缺失片段,以发掘更多的遗传变异标记。这篇文章的第一作者,美国密歇根大学安阿伯分校的诺亚•A•罗森伯格(Noah A.Rosenberg)说:“基因组的每个片段都能反映一段历史。尽管从整体来看,每段历史都不能完整体现人类基因组的变化过程,但综合分析成千上万个遗传标记,就有可能完整再现人类迁移的历史。”

  通过分析大量的SNP,科学家可以确定某个族群的“身份”,也可以弄清楚在遗传上具有亲缘关系的族群是如何扩散的。南美洲土著人的祖先可以追溯到西伯利亚人和某些亚洲人;中国的汉族人分为南方人和北方人;贝都因人(Bedouin,阿拉伯的游牧民族)则与欧洲、巴基斯坦、中东人有着亲缘关系。

  与人类学家、考古学家、语言学家和生物学家的研究成果一样,上述发现也为现代人类的“非洲起源说”提供了证据:一小群人从非洲大陆走出,到一个新的地域生活、繁衍后代,后来这群早期人类的一个分支与“母体”脱离,向其他地方迁移……这个过程会不断重复,直到形成了今天这样的世界格局。每到一个地方,“迁移者”就会取代当地的古人类,比如尼安德特人(Homo neanderthalensis,也叫穴居人)或直立人(Homo erectus),但很少甚至不会与他们交配、繁殖后代。最新的DNA 研究证明,每个分支与“母体”脱离时,都只会携带一部分遗传多样性,因此迁移路径离非洲越远,遗传多样性就越低。这就是说,根据遗传多样性的变化,科学家可以找出早期人类的迁移路径。土著美洲人是最后一批迁移者,因而他们的遗传多样性要比非洲人低得多。

  很多科学家都认为,大量统计学数据的出现,似乎可以为关于人类起源的长期争论画上句号。与非洲起源学说相对立的多地区起源学说认为,现代人是直立人等古人类的后裔,在过去180 万年里,这些直立人在非洲、欧洲和亚洲分别进化了现代人。而在不同种群间偶尔发生的交配,避免了某些种群进化成独立的物种。

  今天,已经很少有科学家仍然坚持严格意义上的多地区起源假说,不过有人提出了这个理论的“改良版本”。最近几年,在美国犹他大学的亨利•C•哈本丁(Henry C.Harpending)和阿兰•A•罗杰斯(Alan R.Rogers)的帮助下,印度理工学院的维纳雅克•埃斯瓦兰(Vinayak Eswaran)提出,早期人类走出非洲后,与其他地区的古人类进行交配、繁殖后代,因此在现代人类的基因组中,80%都受到了这种交配的影响。

  即使我们的祖先与其他古人类有过交配行为,科学家也未必能观察到由此产生的遗传印记。哈本丁认为,这是因为非洲祖先携带了一些优势基因,它们会参与繁殖过程,赋予人类某种生存优势,而其他古人类基因的作用,被祖先的优势基因屏蔽了。哈本丁说:“表面上看,现代人类与非洲祖先的亲缘关系似乎更近一些,但实际情况并不一定如此。”





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