德国宣布将在十年内完成10个不同时期个体的尼安德特人的全套基因组谱,为破译古人类基因组走出重要的一步——

今年7月21~26日一批古人类学家在德国波恩集会,纪念尼安德特人(Homo neanderthalensis)发现150周年,会中讨论了尼安德特人的生态和生活特征、他们如何在欧洲迁移,以及气候给他们的进化带来}些什么影响等,是一次自从发现尼安德特人150年来学术上的总结。

1856年在德国杜塞尔多夫的尼安德特河山谷附近山洞内发现的古人类化石为男性个体,年龄约40~50岁。其体骨粗壮,头骨高度较小,但脑容量很大,达1230毫升,略小于或等于现代人的脑容量,可见这种人的智力相当高。因发现在尼安德特河流域,故定名为尼安德特人。当时认为这是人类进化过程中的一种中间形态。后来经过广泛研究,才知道尼安德特人是几万年前与现代人平行生存的一种人种,也是在人类进化树中最接近现代人种的另一种人类。尼安德特人的发现意义重大。

根据生物学的观点,目前世界上生存的生物中最接近人类的生物是黑猩猩,但早在700万年前人类就与黑猩猩在进化途中分道扬镳。尼安德特人却在40万年前才与现代智人分离,恰在现代人种诞生之前不久。尼安德特人生活在地球上直到2.8万年前灭绝。在尼安德特人灭绝前,法国南部崎岖的山谷是他们最后的庇护所之一,那时现代智人已经生活在欧洲,他们有几千年时间在同一块土地上共处(都是以狩猎为生),可能尼安德特人在争夺猎物的长期争斗中失利而导致灭绝。

尼安德特人生活在旧石器时代,他们与现代智人一样会使用石器,会使用火。他们的习性与生活方式只能从山洞里的堆积物中进行探测。

据法国巴黎古人类学研究所的艾尔本 · 德弗勒(Alban Defleur)在199年发表的文章:在法国南部莫拉-格尔西(Moula-Guercy)山洞里的尼安德特人堆积层中发现了一个惊人的事实,即尼安德特人是人吃人的,至少在10万年前就是这样的。文章发表后,舆论哗然,激怒了当局某些人,下令停止对该处尼安德特人遗址的发掘。但德弗勒坚持所发现的是事实,随后与美国古生物学家蒂姆 · 怀特(Tim White)合作写文章阐明尼安德特人的人吃人观点,这次在《科学》杂志上发表,而不刊登在法国的杂志上。

不论尼安德特人是否曾有过人吃人的历史,但他们出现在法国土地上总是法国人的骄傲。在许多方面,法国是考古学和古人类学资源最丰富的国家之一。法国波尔多第一大学已成为一块磁铁,吸引着世界上许多研究人员来研究该国丰富的尼安德特人遗址。

2004年6月,考古学家曾对法国西南部的琼扎克(Jonzac)山洞进行发掘,堆积层中出土的大量石器和动物骨化石,表明尼安德特人曾在25万年至3.5万年前在此生活。尼安德特人在欧洲至少生活到4万年前现代智人出现以后。在琼扎克的堆积层中,发现大约在3.6万年前尼安德特人和现代智人的石器工具堆积十分靠近。但这是否表明他们曾在同一环境中生活,或两大人种有过杂交,这个问题长期存在争论,很难定论。

尼安德特人发现的价值在于与人类基因组的对比

众所周知,国际人类基因组研究组织自1991年为人类基因组研究立项后,没有考虑到对照基因组的设置,同时列入计划的仅有实验鼠一种。1997年将黑猩猩这种地球上与人类最接近的类人猿列入基因组计划。2003年2月12日,国际人类基因组组织公布了全套人类基因组图谱及黑猩猩基因组草图,以及黑猩猩与人类基因组的初步对比结果。

令人感到不足的是,黑猩猩虽是与人类最接近的生物,但70万年前就已在进化道路上与人类分道扬镳,所以两者基因组的对比收获不大。那么能不能找到与人类更亲近的亲属呢?这就是尼安德特人了。但尼安德特人已在2.8万年前灭绝,如何能与人类的基因组作对比呢?

科学家找到了从骨化石与牙齿中分析DNA片段的方法

1997年德国莱比锡马普研究所的斯文特 · 帕波(Svante Pääbo)曾对尼安德特人遗骨线粒体DNA进行过分析,掌握了从骨化石中抽取细胞质进行DNA分析的方法。他做的线粒体DNA比细胞核DNA更丰富,但细胞核DNA具有更完备的意义。

用作尼安德特人DNA分析的骨化石可由欧洲各地博物馆提供。但科学家认为,进入博物馆的尼安德特人遗骨经人手多次传递搬运,已经污染搀杂不纯,不能用作DNA分析。分析用的骨化石必须是从山洞里新发掘出的。

今年5月,帕波在纽约冷泉港实验室的一次会议上,公布了他的小组用从克罗地亚采集来的尼安德特人遗骨所作的分析,得到细胞核DNA中约10万对碱基的成果。这表明从骨化石中分析DNA的困难已被突破。10万对碱基是很大一笔数字,但距估计具有30亿对碱基的尼安德特人基因组尚是很小的一部分,只能说是基因组的片段。尽管如此,该项工作已为破解在进化中形成的关于某些疾病成因的基因,如确定头发和肤色等特征的来源提供了线索。

德弗勒从法国南部莫拉 · 格尔西山洞发掘的骨化石也做了DNA分析,取得了几十对碱基片段的成绩。他认为骨化石保存良好,是由于骨外附着的肉被除去,破坏骨质的细菌不存在了,使骨头保存得更完好。

克罗地亚的尼安德特人遗骨是从一处叫文迪加(Vindiga)山洞里采集来的,从该处遗骨作DNA分析取得的10万对碱基来看,山洞内也盛行人吃人的习俗。

科学家尝试从年代更久远的骨化石中分析DNA。从文迪加采集的骨化石是生活在3.8万年前的尼安德特人。今年6月,有报导称从比利时山洞中取得10万年前尼安德特人骨化石的线粒体DNA分析。更早的是一个西班牙小组分离了40万年前一头洞熊(洞熊是生活于几万年前现已灭绝的一种熊类动物,体形比现存的熊大一倍)的线粒体DNA。不过,随着年代的久远,可取得的DNA片段越短。例如,比利时小组取得的线粒体DNA只有123对,而洞熊的线粒体DNA只有41对。这些对于人类30亿对碱基来说微乎其微,但能从40万年前骨化石中取得DNA片段,无疑这是一项巨大的突破。

今年7月德国在波恩宣布,马普研究所将发动一个寻求国际合作的百万欧洲人参与的“尼安德特人基因组计划”,其目标是在未来10年内完成测定10个不同时期的尼安德特人个体的全套细胞核基因组。该计划所用试样将在欧洲各山洞内搜寻,其中包括第一次发现尼安德特人所在的尼安德特河山谷内的山洞,以及克罗地亚等地,搜寻目标包括遗址堆积层中的骨化石。但在测定工作中还有赖新技术的开发,以达到准确测定的目的。

期待着尼安德特人基因组的完成,马普研究所的古人类学家琼 · J · 赫伯琳(Jean-Jacgues Hublin)说:“这将是非常重要的,去了解现代人与尼安德特人的基因组之间究竟有哪些方面是相似的,哪些方面是不同的。”

相信从尼安德特人的基因组对比中,将会更多地揭示出人类最近进化的一段历史。