一项全新的尼安德特人的基因分析表明,现代人类早在20万年前就已经走出了非洲大陆。
伦敦自然博物馆展出的尼安德特人化石。一项全新的遗传学分析表明,尼安德特人的基因存在于所有活着的人类身上,也包括此前我们认为没有尼安德特人基因的非洲人
最近这些年,千百万人从主流遗传学测试中得知,他们身上携带着尼安德特人的基因,这让他们感到惊讶,甚至震撼。
科学家在2010年研究尼安德特人化石的时候第一次发现了那些基因。他们通过研究人骨化石上的基因推断出现代人类在离开非洲后于大约6万年前开始与尼安德特人杂交。
因此,现代非非洲人携带着1%~2%的尼安德特人基因。当时的观点认为,非洲人身上几乎没有尼安德特人基因(甚至是完全没有)。
不过,一个科学家团队最近运用全新的DNA分析技术发现了能够颠覆上述结论的证据。
他们在研究后得到结论:现代人类走出非洲大陆的时间要比我们原先估计的早得多,大概是在20万年前。这个研究成果发表在《细胞》(Cell)期刊上。
这项新研究表明,大约于20万年前走出非洲的这一群现代人类当时就已经开始和尼安德特人杂交了。因此,等到约14万年后(也就是之前说的距今6万年前)第二波走出非洲的大移民行动开始时,尼安德特人就已经携带了现代人类的基因。
科学家们还发现,有证据表明有一些居住在欧亚大陆西部的现代人后来还回到了非洲,与那些从未离开非洲的“祖先”(遗传学意义上的)杂交。这项新研究表明,所有非洲人都携带着比之前我们估计的多得多的尼安德特人基因。
“尼安德特人的基因遗产很可能流淌在所有现代人类身上,这凸显了现代人与尼安德特人共享的这段历史。”论文作者们如是总结道。
“总的来说,我觉得这项研究很棒,”布法罗大学遗传学家奥默 • 格库蒙(Omer Gokcumen)说,他并没有参与这项研究。这项研究表明,人类历史“更像一张互相交织的蜘蛛网,而不是枝干分明的大树”。
不过,尽管有了这些表明现代人类曾多次大规模走出非洲且这些迁移事件发生的时间远早于之前观点的证据,部分科学家仍旧怀疑这些证据是否能证明非洲后裔携带尼安德特人基因。
哈佛大学医学院遗传学家大卫 • 里奇(David Reich)对这项研究总体持赞赏态度,但他对DNA回流至非洲这一事件是否具有那么大规模表示怀疑。“实验数据给出的这方面信号真的很弱。”他如此评价相关数据。
人类和尼安德特人的祖先在大约60万年前就已经在非洲大陆上生活了。后来,尼安德特人离开了这片大陆,我们现在是在欧洲、近东和西伯利亚发现了尼安德特人化石,时间可以追溯到20万年前至4万年前。
虽然目前普遍认为尼安德特人较为野蛮,但种种迹象表明,他们的心智可能已经相当成熟。他们狩猎技艺精熟,并且似乎也会通过制作饰品表达自我。
尼安德特人的脚趾骨。研究发现,现代人离开非洲大陆的时间可能比原来估计的更早,且后来又有一部分现代人回到了非洲大陆
10年前,里奇博士和同事们从化石中收集到了足够多的DNA片段,并且绘制了第一幅尼安德特人基因组草图。
研究人员比较8名在世人员基因组图谱和这幅尼安德特人基因组草图后发现,相比非洲后裔,尼安德特人的基因与欧亚后裔更为相似一些。他们据此提出,现代人一定在大约6万年前走出了非洲并且开始与尼安德特人杂交,由此产生的后代不断把自己的基因传递给后续代际,最终播撒全球。
古人类学家后来又从其他化石中提取到了更完整的尼安德特人基因组且印证了上述观点,这个假说也就成了过去10年里被广泛接受的主流理论。
不过,参与了部分上述研究的普林斯顿大学遗传学家约书亚 • 阿奇(Joshua Akey)后来逐渐开始对在在世人员身上搜寻尼安德特人基因的方法感到不满,因为当时的标准方法建立在大多数非洲人根本没有尼安德特人基因这一基础之上。
阿奇博士和同事们提出了一种他们称为IBDMix的新方法。这个方法利用了这样一个基本事实:有亲缘关系的人们会拥有某些一模一样的基因片段。
例如,兄弟姐妹都会拥有许多完全一致的较长DNA片段。不过,这样的相同DNA片段在他们的下一代身上就会数量减少,长度也会缩短。亲缘关系遥远的表亲之间拥有的相同DNA片段可以微小到只有通过精密方法才能发现。
阿奇博士和同事们找到了在在世人员身上和尼安德特人遗骸上搜寻这类微小DNA一致片段的方法。他们随后就确定了一些来自一个亲缘关系相对较近的祖先的基因片段,这就是现代人与尼安德特人杂交的标志。
这群科学家为了搜寻现代人与尼安德特人一致的基因片段,总共搜寻了2 504个基因组。阿奇等人在汇总完结果后,大吃一惊。
人类基因组的基本单位是碱基对,一个人体内总共大约拥有30亿个这样的碱基对。阿奇等人发现,平均每个欧洲人有5 100万个碱基对与尼安德特人基因相符,而东亚人则有5 500万个。而阿奇博士此前的研究表明东亚人的尼安德特人血统要远高于欧洲人。
阿奇团队这项研究的另一项发现是:平均每个非洲人有1 700万个碱基对与尼安德特人DNA相符。这个数字要远高于阐述现代人与尼安德特人杂交方式的原始模型的预测。“这个结果完全与我的期待相反,”阿奇博士说:“我们花了好长时间才确认用这个新方法得到的结果完全正确。”
现代人与尼安德特人基因相似度如此之高,且这个现象在世界各地都是如此。阿奇博士和同事意识到这可能是人类极早期历史上与尼安德特人杂交产生的结果。
他们总结说,或许有一群现代人在大约20万年前走出非洲,然后和尼安德特人杂交。那些现代人之后就消失了,但尼安德特人继承了部分现代人DNA。
其他专家则表示,这项研究为此前表明人类历史早期可能存在大规模迁移的研究发现提供了有力支持。例如,去年就有一个科学家团队报告说在希腊找到了一具可以追溯到21万年前的现代人头骨。其他研究人员则在尼安德特人化石中发现了一些与现代人基因极度相似的DNA片段。
虽然阿奇博士对非洲人DNA的分析结果还有颇多踟蹰,但他表示这项新发现确实有力证明了现代人走出非洲大陆的时间要比原先我们认为的早上许多。“我此前对这个观点持观望态度,但这篇论文促使我相信它正确。”阿奇博士说。
现代人和尼安德特人可能还在其他时间段也发生过杂交,而不只是20万年前和6万年前。不过,阿奇博士表示这两次迁移事件已经足以解释在世人类和尼安德特人化石基因组中共有的绝大多数DNA。
阿奇博士和其他研究人员还在最近几年发现相关证据表明,近东的古代人类曾在几千年前返回非洲并将他们的DNA传播给大量非洲人。
阿奇博士和同事们确认了这次迁移的存在,不过,他们的研究表明,这次迁移发生的时间应该比几千年前早得多且给非洲人带来了多得多的DNA。
德国莱比锡马克斯 • 普朗克进化人类学研究所专家珍妮特 • 凯尔索(Janet Kelso)并没有参与阿奇团队的这项研究,但他表示这个结论“很有说服力”。
这些发现或许能够让研究人员着手精确定位当时生活在非洲的尼安德特人DNA片段。
宾夕法尼亚大学遗传学家萨拉 • 蒂什科夫(Sarah Tishkoff)正在开展的正是这项工作,也就是运用新方法在更多非洲人身上寻找尼安德特人DNA,以检验阿奇博士的假说。
此外,她还想知道尼安德特人的DNA究竟是如何在分散于整个大陆上的人群中传播的。“我现在仍在努力地思考这个问题。”她说。
资料来源 The New York Times
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本文作者卡尔 • 齐默(Carl Zimmer)是美国科普作家。