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中国科学家要证实现代人类是非洲祖先与其他古人类共同的后代

通过化石资源与关键技术的结合,有望最终找到破解现代人起源难题的密码

  大多数通过DNA研究现代人起源的科学家认为,尼安德特人在欧洲被非洲来的现代人完全取代了。据此推理,中国现代人类的祖先也一样来自于非洲。但是一些中国古人类学家却一直不肯买这个账,不断举出化石证据以证明现代人类可能是非洲祖先与其他古人类共同的后代。

  对于古人类学家发现的那些化石证据,来自德国马普进化人类学研究所的分子遗传学家施温提·柏保(Svante P?覿?覿bo)态度十分谨慎,他曾对一家中国媒体说:“我不是这方面的专家,所以没办法判断。我们也希望有一天能够到亚洲去研究那些化石,以回答它们是否是杂交的证据这个问题。”

  如今,柏保的这一愿望有可能实现。近日,由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(以下古脊椎所)、中国科学院研究生院和德国马普进化人类学研究所共建的人类演化与科技考古联合实验室在北京挂牌成立。联合实验室挂靠古脊椎所并与研究生院共同管理;实验室主任由三方代表轮流担任;成立学术委员会,对实验室的学术方向和运行过程提供建议与指导。

  合作热身

  按照合作协议,中德双方在资金、设备和材料方面作等同的投入与贡献。德方在古代DNA和同位素分析仪器设备方面提供实质性的支持。

  中国拥有得天独厚的化石资源,德国马普从化石中提取古DNA的技术和设备则无人堪比。对此,联合实验室的发起人之一、中科院古脊椎所副所长高星研究员在接受《科学新闻》采访时赞叹说:“马普的古人类DNA提取和分析技术在这个领域做得最成功。”

  制约研究人员获取古人类DNA的主要难题是:原材料稀少,弥足珍贵;石化的材料有机质降解乃至消失,提取难度大;化石材料经历一系列自然的作用和出土后发掘及研究人员的触摸,各类污染难以排除。据记载,1996年,德国的考古学家施密兹和遗传学者史旺特·帕博终于成功游说博物馆同意他们割下小块骨头进行研究,一名骨骼处理人员小心翼翼地从尼安德特人的右臂锯下重量只有1/8盎司的一小块骨头交给了他们。

  有趣的是,古脊椎所这次也没有舍得立即拿出古人类化石,而是提供了一些与晚更新世人类化石共生的哺乳动物化石作尝试,以探测德国的技术能否在中国的材料上发挥作用。这应该算是双方合作的一次热身。

  古DNA研究对样本的纯净度要求很高,对标本的触摸乃至近距离呼吸都可能污染样本。一些古人类学家到野外取样时,为实现与样品的隔离,一般要穿着无尘衣——这种服装一般要在计算机芯片工厂才能见到。根据2008年第8期《环球科学》刊载的一篇文章——《现代人身世之谜:DNA记录人类迁徙路线》中报道,由于有一次样品被污染的教训,柏保对试验方法作了一些改变。在每一段尼安德特人DNA的开头处,研究人员都连接了由4个核苷酸构成的“标签”。在测序前,每段DNA和每位测试人员必须经过“分子身份鉴定”,以防止样本污染。

  “高精的设备只是条件之一,关键的技术在于DNA的提取和扩容(数量变大),而这都是目前国内的研究机构所不足的。”高星说。

  祖先密码

  当中科院院士、古脊椎所吴新智研究员和马普代表柏保教授站在一起时,这场“联姻”的价值就更值得称道,他们用行动表明了挑战、交融、合作才是科学的真谛。

  很长一段时间,分子生物学家和一部分古人类学家在现代人起源的问题上存在分歧,因而形成了两种假说。中国现代人的始祖源自本土,现代人的起源不只发生在东亚,也在欧洲、非洲,甚至东南亚,他们认为在世界多个地区都进化出现代人,这就是人类的多地区进化假说,作为知名的古人类学家,吴新智院士正是这一观点的代表性人物。

  而部分分子生物学家们则根据现代人的DNA研究结果判定,非洲人是现代人进化的源头。其中一批非洲人先来到中国南部,再散布到北部,并且完全取代了本土人,这被称为走出非洲学说,又叫取代假说。大多数通过DNA研究现代人起源的科学家坚持这一学说。

  而解答现代人起源,来自中国的化石至关重要。吴新智在发布会上表示:“这一实验室的建立将会使更多的现代科技手段用于人类演化和科技考古研究的探索,这也是该领域的发展趋势。”

  也许我们可以寄希望于这次的“联姻”,强强联合下,能够最终找到破解现代人起源难题的密码。

  技术短板

  “联姻”发布的官方版本宗旨十分明确:双方通过建立实验与技术的共享平台,有效整合和利用相关单位的资源、人才和技术优势,系统运用现代科技手段,开展人类演化与科技考古研究。促进自然科学和人文学科的交叉与协作,加强国际合作与交流,在现代人类起源、演化过程与机制、农业起源、文明起源等重大课题方面取得创新与突破,提高中国相关领域的实验条件、研究水平和学术影响力。

  尤其值得注意的是第一条——“实验与技术的共享”。据介绍,古脊椎所多年前有一个年代实验室,但是在上世纪90年代被撤掉了。“现在看来这是一个失误。以前古生物和古人类研究更多地依靠化石宏观形态信息,基本是野外采回标本后便关起门来用传统的手段观测、描述,现代学科的发展则提出更高的要求,需要更精细的信息,微体生物遗存提取、年代测定、环境分析、同位素分析等手段都非常重要。国内目前迫切需要发展相关的技术手段。”高星说。

  目前,国内能够进行古DNA提取、检测的机构寥寥无几。中国科学院南京地质古生物研究所、遗传与发育生物学研究所、吉林大学等虽然都具备DNA提取与测序技术,但是高星认为,由于古DNA具有特殊性,因此这依然不是他们的强项。其中,也仅有吉林大学等极少数单位作过新石器时代人类遗骸和动物骨骼的测试,古脊椎所正在与中国地质大学合作,尝试进行超过万年的动物化石的DNA提取实验,还未有确切的结果。

  高星说:“对于国内古DNA提取和测序而言,培养人才、发展技术是当务之急,这也是这个实验室成立之初最主要的任务。”

  国内如果多出几个同类实验室在高星看来是件好事,因为古DNA测序很重要的一点是,需要经过交叉、重复和验证后,才能得到更为翔实的、有说服力的结论。所以,新成立的实验室机制很灵活,对某个年代的化石在德国马普测序的同时,也可以在国内某个实验室同时做。

  “尽管是和马普合作,但是不能说这个实验室很快将取得突破。我们要一步一步做。先从动物化石做起,这是一个稳妥的开始。对我来说,建立一个适合、有效的科技平台,培养能从事相关分析测试的人才,推动一个分支领域的发展,比短期内取得轰动性的成果更加重要。”高星说。


王莉萍





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