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人类老祖宗的生活有多“浪”?看你丰富的基因来源就知道了

奇趣 2018-01-13 08:02

到底谁是人类的祖先?曾经有很长的一段时间,科学家认为生活在距今12万到3万年前的尼安德特人是现代欧洲人的祖先。

但是,一门叫做分子人类学的学科,逐渐颠覆了科学家的认识——尼安德特人不能算祖先,最多可以算个亲戚。不过,这位亲戚,确实在现代人类的基因中,留下了不可磨灭的印记——不只是欧洲人,我们的基因里也有。

尼安德特博物馆所重建的男性尼安德特人。图片来源:wikipedia

 

分子人类学通过分析人类基因组和DNA遗传信息,来探索人类起源、民族演化等多方面多层次的问题。而在分子人类学的研究中,最常用到的两个遗传标记,就是线粒体DNAY染色体DNA

 

线粒体是细胞内的“能量工厂”,包含有少量的遗传物质,叫做线粒体DNA。线粒体DNA最神奇的地方是它只能通过母亲传给下一代。雄性的线粒体只伴随男人生活的一生,然后终结,是严格的母系遗传。与之相对应的是Y染色体DNA,只能由父亲传递给儿子,是严格的父系遗传。

 

线粒体DNA和染色体DNA都是单倍体,也就是说在我们的身体里面只有一份,不会发生复杂的基因同源重组。所以,这两种DNA更加完整、直接地记录了人类父系或母系的遗传信息。分析它们,就能追溯人类的进化历史[1]。

 

 

图片来源:123rf.com.cn正版图库

 

分子人类学几十年的研究,慢慢地改变了一些之前考古学得到人类起源的假说。目前有一点是公认的,那就是现代的人类确实都起源于非洲:无论是现在的非洲人,欧洲人,亚洲人还是美洲人,现代人类的祖先都来自非洲。但是和之前猜想完全不一样的是,现代人类的祖先离开非洲的时间,要比之前猜想的要晚很多

 

大约20万年之前,非洲出现了现代人类的祖先;大约六万年前,人类的祖先第一次离开非洲大陆,向其他的大陆迁徙[2]。从那之后,一批一批的人类离开了非洲,不停的迁徙到世界的各个角落。

 

 

那么,尼安德特人,还有我们熟悉的北京猿人又是什么时候离开非洲的呢?

 

根据化石推测,北京猿人生活在距今70万到20万年前,也就是说他们离开非洲的时间远远早于现代人类的祖先。同样的,虽然很多尼安德特人的化石来自距今4万-2.3万年前,虽然那时候人类的祖先已经离开了非洲大陆,但是尼安德特人在12万年前就已经开始统治欧洲、北非还有西亚了——也就是说,尼安德特人的祖先也要早于现代智人的祖先离开非洲。所以,北京猿人和尼安德特人都不是我们的祖先

 

更加可能的场景是,历史上有很多类似于人类的物种生活在非洲大陆上,从距今70万年之前的某个时间开始,这些物种不断的向世界各地扩散,在迁徙的过程中,很多物种灭绝了。

 

 

图片来源:123rf.com.cn正版图库

 

人类的祖先从6万年前的某一天开始,一批批的离开非洲大陆,并且慢慢的征服了世界。也是那些物种中,唯一生活到现在的智人。所以北京猿人最多算人类的远房亲戚,尼安德特人算是我们关系比较近的亲戚,但是他们都不是现代人类的直接祖先

 

而人类能进化到今天,在生物界占据统治地位,最根本的原因我们发明了农业[2]。正是农业的出现,让我们拥有了更好的适应世界,改造世界的能力,成为今天的人类,而其他的远近亲戚,则在时间的长河里消失了。

 

 

那么在人类祖先离开非洲之前,和人类祖先离开非洲之后,我们又和生活在同时代的其他智人发生了什么样的故事呢?

 

这其中的所有细节还不是百分之百的清楚,这也正是很多科学家试图解答的问题。随着研究越来越深入,科研人员越来越意识到我们的祖先和生活在当时身边的各种其他智人有着紧密的联系。

 

 

最近纽约州立大学布法罗学院的一项研究中推测,我们的祖先在离开非洲之前就已经普遍开始和其他智人交换基因了。证据,就完整地保留在我们的身体里。科研人员研究了我们唾液中一种叫做MUC7蛋白的进化。MUC7蛋白是我们唾液中一种常见的蛋白,它能帮助我们的唾液保持粘性,同时可以抑制致病菌在我们口腔中的生长,对身体健康有着重要的意义。通过比较全球2500个人MUC7中包含的蛋白基因,科学家希望能够得出这个重要蛋白基因进化的过程。结果,却出乎意料。

 

在被分析的2500个现代人中,来自撒哈拉以南非洲人群的MUC7基因和全球其它地方人群的MUC7基因完全不一样,反而和很多已经灭绝的智人的基因更加的相近(比如说尼安德特人)。

 

科研人员推测,撒哈拉以南非洲人群中的MUC7基因来自一种至今还没有被发现的智人。通过计算基因的突变率,研究人员推测,这个基因大约在15万年前被引入到了现代人的基因组上。这就得出了前面提到的推测——我们的祖先在离开非洲之前,就和其它智人物种之间发生了广泛的基因交换(突然觉得我们的祖先有点乱)[3]。

 

 

撒哈拉以南非洲人群中MUC7基因(Group 7)明显不同于世界其他地方人的基因。图片来源:参考文献[3]

 

 

那么,我们的祖先离开非洲之后,是否也同样在与其他智人物种交换基因呢?

 

很多研究发现的答案似乎是肯定的,只是,目前我们还不知道很多的细节。比如华盛顿大学之前的一项研究中,通过对比尼安德特人和现代人的基因组,科学家发现,在我们现代人的基因组中,有1%-4%的基因是来自尼安德特人的。也就是说,在进化的过程中,现代人的祖先和尼安德特人就曾发生过基因的交换[4]。

 

而在最近一个关于尼安德特人基因组的研究中,科学家们测序了一个5万年前,生活在现在克罗地亚地区的尼安德特女性的基因组。结果进一步证实了生活在欧亚大陆上的现代人类确实携带着尼安德特人基因,而且这些基因在我们的生活中扮演着重要的角色——尼安德特人的基因可能和我们身体的过敏反应和抑郁有关,并参与着维他命D和胆固醇的代谢,甚至可能和某些免疫疾病有关[5]。

 

 

除了尼安德特人,3-5万年前和人类祖先有广泛交集的另外一种智人是丹尼索瓦人,他们主要生活在亚洲大陆,那他们和现代人类的关系又是什么样呢?

 

丹尼索瓦是尼安德特人的近亲,是由同一先祖衍生的两个分支[6]。理论上来说,既然是同一个祖先演化而来的两个不同的分支,那无论是基因组DNA还是线粒体DNA两个物种都应该更加的相近,但是一直令科学家不解的是,丹尼索瓦人的基因组确实和尼安德特人更相近,但他们的线粒体DNA却不相近。相反的,尼安德特人的线粒体DNA和现代人类更加的相近,这又是为什么呢?

 

不久前发表在自然通讯上的一篇来自德国马普索(Max Plank Institute)文章,又为这个问题提供了一些新的线索。

 

实验中科研人员通过测序一个来自12万年前的尼安德特人化石样品中的线粒体DNA。通过和现代人类已及丹尼索瓦人线粒体DNA进行比较,科研人员推测,在距今47万到22万年前,一个和人类祖先比较接近的智人离开非洲,到达了欧洲。那个时候尼安德特人已经在欧洲生存了一段时间。两个物种间发生了基因的交换——和我们祖先接近的智人改变了尼安德特人的线粒体DNA,但是他们的基因却没有改变尼安德特人的基因组DNA。结果就是被改变的尼安德特人的线粒体DNA和现代智人更加的接近,没有被改变的基因组DNA还和原来的丹尼索瓦人基因组更接近[6]。

 

 

实验中,科研人员推断,因为47万到22万年前的一次基因交换,使得尼安德特人的线粒体DNA得到了改变,更加接近现代人类。但是基因组DNA还是和丹迪索瓦人更加接近。图片来源:参考文献[6]

 

历史的长河中,经历了漫长的进化,包括尼安德特人,北京人和丹尼索瓦人在内许多和我们相似的智人都慢慢的灭绝了,只剩下我们统治着当今的世界。也许消失是常态,现代人的存活才是不幸中的万幸。

从论文到科普,只有一步

 

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