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复旦大学称研究DNA检测显示中国人起源于非洲

2009-11-09
人类起源,中国人起源,非洲起源说,人类迁徙路线
复旦大学称研究DNA显示中国人起源于非洲
2009年11月09日 四川在线-华西都市报
  复旦大学称研究DNA显示——

  上海复旦大学现代人类学研究中心的金力教授带领的研究团队通过DNA分析得出结论:现代中国人起源于非洲!因为强有力的科学支撑,他的观点得到了很多人的赞同。

  1987年初,卡恩和威尔逊等人提出,将所有婴儿的线粒体DNA向前追踪,最后会追到大约20万年前生活在非洲的一个妇女,即现今全世界人的祖先。大约在13万年前,她的一群后裔离开了其生活的非洲家乡,分散到了世界各地,代替了当地的土著居民,最后在全球定居下来,演化成了现代的不同人种。有人把这种理论叫作“夏娃理论”,认为现代人类是单一起源并来自非洲。

  此后,越来越多的遗传学证据都支持包括中国在内的世界范围内的现代人都起源于非洲。1998年中国科学家褚嘉祐等人利用30个常染色体微卫星位点分析了南北人群和汉民族与少数民族的遗传结构,微卫星标记多态性和进化树聚类分析都支持现代中国人来源于非洲,并经由东南亚进入中国大陆。

  中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵等人发展了一套Y染色体的单核苷酸多态性标记(简称SNP)研究理论,来研究中国人的起源问题。这套研究理论也就是金力、李辉运用的研究理论。据《现代快报》

DNA检测显示现代中国人源于非洲

2009年10月26日 17:20 现代快报
  ◎中国科学家自测DNA探秘身世,我们的祖先来自非洲

  ◎科学家怎样通过DNA检测,找到祖先的“迁徙地图”

  ◎6万年前,中国土著是怎样消失的

  中国古人类怎样神秘消失

  上海复旦大学现代人类学研究中心的金力教授带领的研究团队通过DNA分析得出结论:现代中国人起源于非洲!因为强有力的科学支撑,他的观点得到了很多人的赞同。可是,如果金力教授的结论是真的,为什么我们跟非洲人长得如此不同?那些在中国考古发现的古人类的后代又都去了哪里?他们是被远道而来的非洲人干掉的吗?

  所有现代人的祖先是20万年前的一个非洲妇女?

  记者找到上海复旦大学现代人类学研究中心的谭婧泽老师,她告诉记者,金力教授发表的这个关于中国人起源于非洲的观点早在2001年就已经问世了。当时他带领一个研究团队专门就中国人的遗传分子进行了研究,他们想研究中国人到底起源于哪里?是否如前人所说的全世界的现代人都起源于非洲?最后他们得出的结果和前人得出的结果竟是一致的。

  金力教授他们提出的中国人起源于非洲并不是第一次出现,在1987年的时候就有人推出整个人类都起源于非洲。最早推断出人类起源于非洲的是卡恩和威尔逊两位科学家。

  1987年初,卡恩和威尔逊等人提出,将所有婴儿的线粒体DNA向前追踪,最后会追到大约20万年前生活在非洲的一个妇女,即现今全世界人的祖先。大约在13万年前,她的一群后裔离开了其生活的非洲家乡,分散到了世界各地,代替了当地的土著居民,最后在全球定居下来,演化成了现代的不同人种。于是有人把这种理论叫做“夏娃理论”。认为现代人类是单一起源并来自非洲。

  此后,越来越多的遗传学证据都支持包括中国在内的世界范围内的现代人都起源于非洲。1998年中国科学家褚嘉祐等人利用30个常染色体微卫星位点分析了南北人群和汉民族与少数民族的遗传结构,微卫星标记多态性和进化树聚类分析都支持现代中国人来源于非洲,并经由东南亚进入中国大陆。

  由于微卫星位点突变率较高,对研究较久远的人类进化事件和人群迁移有一定的局限性,中国科学院昆明动物研究所研究员宿兵等人发展了一套Y染色体的单核苷酸多态性标记(简称SNP)研究理论,来研究中国人的起源问题。而Y-SNP这套研究理论,也就是金力、李辉他们运用的研究理论。

  这个惊天结论是从一个古老的DNA分子引出的

  在2001年的时候,金力教授带领的研究团队在全球权威科学杂志上发表了一篇名为《Y染色体遗传学证据支持现代中国人起源于非洲》的论文,这篇文章从DNA的角度分析,得出了“现代中国人起源于非洲”这个结论。

  在谭婧泽老师提供的这篇支持现代中国人起源于非洲的论文中,记者了解到,金力教授他们是通过人类基因中的Y染色体的遗传特性来研究人类起源的。为什么选用Y染色体?是因为Y染色体从遗传角度来说相对更单纯。我们知道,每个人都有两套染色体,一套来自父亲,一套来自母亲。在这些染色体中,Y染色体是男性染色体,只由父亲一方遗传而来,这就减少了基因突变率,所以通过Y染色体可以更清晰地反映基因遗传的“历史轨迹”,因此,包括金力教授在内的很多遗传学家都把这种遗传物质作为研究现代人类起源的最佳材料。

  金力他们利用了3个古老的Y染色体上的SNP作为研究重点,即M89、M130和YAP这3个古老的Y-SNP,这3个Y-SNP又都是在M168突变型的基础上产生的3个突变类型。

  为什么用M168这个遗传分子?金力他们在文章中这样解释,“据认为,M168是人类在非洲时产生的突变型,其原始型只出现在东非人群,除非洲以外的现代人及部分非洲人都带有M168的突变型,M168是现代人类单一起源于非洲的最直接证据。”

  科学家怎样通过DNA推断古人类生活年代

  有人会奇怪,科学家是怎么知道一个DNA分子的年代的?为什么说M168在原始的非洲时期就已经存在了?这个DNA的存在时间是怎么推断出来的?

  同为复旦大学现代人类研究中心的李辉副教授在一次访谈中解释说道,分子人类学用的是非基因的DNA序列。因为基因是有生理功能的,是不能随便变化的。如果基因随便变的话,我们人的健康状况就会受到影响。

  而在他们的分子人类学研究里,在研究的材料方法上有两个基本点,一个是非基因,一个是单倍遗传。线粒体DNA和Y染色体DNA就是单倍遗传分子。在Y染色体上,基因也很少,大部分都是非基因序列。在非基因序列中,会分析两种突变类型。一种叫做单核苷酸多态突变(即SNP),它的突变很罕见,也很稳定。同一个突变历史上不会重复出现,也不会变回去。所以全世界Y染色体各种类型的结构关系就是据此构建的。另一种叫做短串联重复突变(STR),这种突变是在不断变长变短的,而且变化是匀速的。所以只要调查到突变的总量,再除以突变的速度,就可以得到Y染色体各种类型的产生时间了。

  也就是说,通过这种叫做SNP和STR的DNA分子的突变规律,突变分子的出现时间可以被推断出来。M168这个突变分子的出现时间也就可以推断出来了。

  中国人的DNA都带有非洲的遗传痕迹

  金力他们从中国各地找了近1万例男性随机样本做实验,通过研究发现,所有样本都只具有M168仅有的三种突变。也就是说,这9988例样本中,M89、M130和YAP这3个最古老的遗传分子只发生了三种突变:一种突变成了M89T、M130C和YAP-,发生这种突变类型的个体最多,有9329例,占93.4%;一种突变为M89C、M130T和YAP-,这种类型的比例占3.7%,有370例;最后一种突变为M89C、M130C和YAP+,有290例,占2.9%。除了这三种突变外,没有其他新的突变种类出现。

  这个结果和除非洲以外的世界其他地区的基因分型结果是一致的,就是说M168在非洲之外的地区没有出现新的突变,也都是只出现了这三种突变,只有有新的突变样本出现才能说明中国人不一定都是起源于非洲。

  所以,金力他们检测的这近1万名中国男性的样品全都携带有来自非洲的“遗传痕迹”,这从另一个角度又支持了非洲起源学说。

  这个结果也出乎金力他们的意外。

  通过DNA如何得知祖先的迁徙路线

  金力他们除了想找到是否存在中国独立起源的证据,另一方面也希望通过考察这3个古老的Y染色体单倍型的分布频率,来研究中国各地区人群的遗传结构、分布特点及其与中国周边地区人群的遗传关系。通过这些遗传分子如何能知道人类的分布和变迁情况呢?

  原因很简单,因为每个民族的遗传分子都有自己的个性和共性。在金力他们的研究中,他们通过M89、M130和YAP发生的三种突变类型,就可以推断出中国各民族人群的分布和迁徙过程,比如突变成M89T、M130C和YAP-这种类型的人在汉族人群中出现的几率最大,样本中汉族人数也最多,达到93.4%。而其他两种突变型在少数民族人群中出现几率大。根据现有民族的分布特点,大致就可以推断出人类的迁徙和发展情况。

  李辉曾经以自己的DNA分子做研究,来推断自己的祖先大概来自哪里。他从自己的Y染色体上看到,他的Y染色体是O1型,根是在北部湾沿岸、海南以西那一部分。O1的发现能追溯到两万多年前,大概到了一万多年前的时候,就扩散到了广东、台湾、福建这些地方。到了8000年前的时候开始到了今天的江浙沿海一带。O1型的Y染色体大约是七八千年前到达江浙沿海的这一批人的类型,是这里的原住民类型,所以他推断自己祖先的历史是一万多年前在广东,到了八千年前到了浙江、上海。

  同理,科学家也能推断出非洲人是如何迁徙到世界各地的,包括中国。但非洲人是如何克服沿途遇到的各种障碍而不远万里来到中国的?比如他们是如何翻越高山、走过大河,又如何克服地区间不同的气候条件而生存下来的?对于这个问题,复旦大学现代人类学研究中心的李士林老师说,人类的祖先在迁徙过程中没有什么目的性,主要看哪里的环境适合生存,就会往哪里走。

  根据当时的地理环境条件来看,非洲人应该会沿着海岸线往世界各地分散,因为海岸线上可以同时获取陆地和海洋中的食物,方便他们生存发展,队伍也会越来越大,从而延伸到全世界,包括中国。

  为什么说我们的祖先是纯正的非洲人

  但即便古代非洲人克服了自然环境阻碍,来到了世界各地,包括中国,而为何独独非洲人成了我们的祖先,而当时生活在本土的人类群体他们又都到哪里去了呢?为什么遗传科学家能这么肯定地说现代人都是非洲人的后代呢?而不是本土人的后代或者说是本土人和非洲人杂交的后代呢?

  对于这个问题,金力他们是这样解释的,他们在做实验之初,也是带着对非洲起源说的疑问来做的,他们也考虑过本土人类遗留下来的可能。毕竟,在亚洲特别是中国出土了很多本土古人类的化石,并且这些古人类化石在时间和形态上都呈现出良好的连续性和继承性,而为何最终现代人都成了非洲迁徙过来的人的后代了呢?是否有可能存在本土人类的遗传?

  所以金力他们才从中国取了这么多样本来实验,试图找到和过去发现的样本有不同的地方,即M168这个突变型有了新的突变,但是结果依然没有。所以金力他们最后得出的结论还是跟之前的结论一样,中国人也是来自非洲的。

  本土人类是怎样消失的呢

  而本土古人类都去了哪里,金力他们仔细研究中国出土的化石证据后发现,在古人类和现代人之间存在着断层,所有属于古人类的化石都有10万年以上的历史,而现代人类的化石都不到4万年(大多数在1万~3万年间),也就是说至今没有发现5万~10万年间的人类化石这一直接证据来支持多地区起源假说。金力他们分析后认为,这种化石上出现断层也并非偶然,因为,东亚大陆在这一时期大多数的生物物种都已经灭绝了。

  5万~10万年前的人类化石断层与第四纪冰川期在该地区存在的时间大致相符,由于第四纪冰川的存在,使得这一时期包括中国大陆在内的东亚,以及其他地区绝大多数生物种类难以存活,包括本土人类。而非洲,因为靠近赤道,温度相对较高,那里的古人得以繁衍存活。南京师范大学地理科学院的孔兴功老师告诉记者,在冰川期,赤道地区的温度平均也就比现在下降1-2℃左右,而越往两极,温度就下降得更多。

  也许正是这个原因,使得生活在靠近赤道的这部分非洲人生存了下来,而其他大多数地区的古人都消失了。被誉为欧洲人起源的尼安特人就被推断是在2万年前左右灭绝的,因为这时候正是冰川期的最盛期。

  而非洲人正是在冰川期结束后,也就是大约6万年前由非洲开始往东南亚由南至北进入了中国大陆,从而取代了中国大陆上的冰川期前的古人类,成为现代中国人的祖先。

  从金力教授的观点来看,似乎中国人起源于非洲是铁定的事了。但人们对此还是有很多疑问,最大的疑问就在于,仅从几个遗传分子就能看出整个人类迁徙发展的过程了吗?所以还有一部分科学家对此持怀疑态度,他们认为,DNA遗传分子的说法不能完全排除本土人类也有遗留下来并繁衍后代的可能。

  本版主笔 快报记者 戎丹妍

科学家全球采集DNA样本追踪人类迁徙路线

2008年08月19日 09:39 环球科学

《环球科学》杂志为《科学美国人》杂志中文版,以上为2008年08期封面。

  我们来自何处?为了解答这个千古谜题,科学家不仅在古人类的骨骼化石上寻找证据,还动用了遗传分析技术。从人类的基因组中,科学家或许可以找到这个问题的答案。

  撰文 加里•斯蒂克斯(Gary Stix)

  翻译 高星 吴秀杰

  谁是现代人的祖先?借助先进的遗传分析技术,科学家将揭开谜底:比对DNA上的突变频率,就可以追踪现代人的祖先。

  2007 年,本•拉登(Osama bin Laden)的兄弟的公司透露,将修建一座大桥,横跨巴布• 厄耳• 曼德海峡(Bab el Mandeb,红海通往印度洋的出口)。如果这项宏伟计划得以实施,通过此桥前往麦加(Mecca,位于沙特阿拉伯西部,是伊斯兰教圣地)朝圣的非洲人,将重温人类历史上最具纪念意义的一次“旅行”:5 万~ 6 万年前,一群非洲人(几百人或几千人)乘坐小舟,冒险横穿曼德海峡,从此再未返回非洲大陆。这群人根本没有想到,他们的这次旅行,彻底改变了这个世界。

  五六万年前的这群人,为什么要离开位于非洲东部的家乡?确切原因至今仍是一个谜,可能因为气候发生变化,或者曾经丰富的贝壳类食物的数量突然锐减,才迫使他们向其他大陆迁移。不过有一点是肯定的:这批最早离开非洲的早期人类,已具有现代人的体质和行为特征——较大的脑容量和较强的语言交流能力。抵达亚洲大陆后(登陆点是今天的也门),现代人类的先祖们在此后上万年的时间里,继续向其他大陆进发,直至来到位于南美洲最南端的火地岛(Tierra del Fuego),才停下了脚步。

  对人类的起源,科学家已从人类骨骼化石中有所了解,但祖先们遗留下来的实物太少,很难据此描绘出那段遥远历史的全景图。过去20 年间,人类遗传学家利用DNA 分析法,寻找早期人类迁移的证据,以填补古人类学的空白。

  对所有人而言, 细胞内的DNA 有99.9%都是相同的,但就是这不同的0.1%,致使个体间的体质特征出现极大的差异。如果比较东非人与美洲土著人的DNA,科学家能从中得到人类世系,以及不同族群在各个大陆间迁徙的重要线索。遗传学家以前认为,只有父亲传递给儿子,或者母亲遗传给孩子的DNA,才具有化石般的研究价值,但最新研究改变了他们的看法,也让他们的关注点,从少部分DNA 片段扩大到整个人类基因组中的数万个核苷酸。

  通过对人类基因组的研究,科学家提出了一些早期人类的迁移路径,其中一些在最近几个月才发表出来。这些研究进一步证实,现代人类起源于非洲。这也让人们认识到,遗传多样性是如何从非洲大陆发源,并扩散到世界其他地方的。如果把人类世系看作一棵“进化树”,“树根”就是非洲原著民桑人(San people),最新长出的“树枝”则是南美洲的印第安人和太平洋岛上的居民。

  对人类遗传变异的研究,最早可以追溯到第一次世界大战。当时,两名在希腊塞萨洛尼基工作的医生发现,驻守该城士兵的血型为某种特定血型的概率,与他们的国籍有很大的关系。由于蛋白质差异可以反映相应基因的变化,因此,从上世纪50 年代开始,意大利人类遗传学家路易吉•卢卡•卡瓦利-斯福扎(Luigi Luca Cavalli-Sforza)通过检查血型蛋白来规范不同人群间的遗传差异研究。

  1987 年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的丽贝卡•L•卡恩(Rebecca L. Cann)和艾伦•C•威尔逊(Allan C. Wilson)基于线粒体DNA 的分析结果,发表了一篇震惊世界的论文:两位科学家在论文中指出,由于线粒体DNA 只会由母亲遗传给后代,他们经过研究发现,所有人的祖先都可追踪到一位生活在距今20 万年前的非洲女性身上。全球各大媒体争相报道这一重大发现,并声称现代人类的祖先就是那位“非洲夏娃”(这里说的“夏娃”并非《圣经》中的夏娃,她不是人类历史上的首位女性,而是指现有人类都是她的后代)。

  分析DNA

  线粒体DNA 和Y 染色体已成为科学家研究人类起源的重要工具,通过比较不同地区的人的DNA,科学家就可以追踪早期人类的迁移路线。

  由于会发生快速、频率可预测的中性突变(对生物体既没好处也没坏处),科学家把线粒体视作“分子钟”。通过计算两个族群间线粒体DNA 突变的次数差(就好比时钟转动时的滴答声),科学家可以构建一棵进化树,追踪到两个族群的共同祖先——“夏娃”或创立了新世系的其他女性。只要比较不同地区的人类世系的存在时间,我们就能获知早期人类向全球迁移的一些关键时间点。

  1987 年,人类遗传多样性数据库开始扩容,将Y 染色体上的遗传数据也囊括进来。Y 染色体属于性染色体,只会由父亲传给儿子。这条染色体携带的核苷酸数量,远高于线粒体DNA(Y 染色体由数千万核苷酸组成,而线粒体DNA 只有1.6 万个核苷酸),因而研究人员拥有更多的数据来区分不同的人类族群。在分析线粒体和Y 染色体DNA 的过程中,科学家已发现了数百个遗传标记(含有可识别的、仅为某个族群所特有的遗传突变的DNA 位点)。

  几万年前人类从非洲走向美洲的路径,如今我们可以在地图上进行标记。如果把当时的人类比作旅行者,他们的迁移过程,就像在一系列相互交联的线路上移动,只是速度非常缓慢。在这里,我们利用字母和数字,为这些线路编号,比如I95(相当于DNA 上的遗传标记,因为在某一特定线路上,当地人都拥有共同的遗传标记)。以Y 染色体为例,早期人类通过M168 线路(即遗传标记)穿越曼德海峡后,向北迁移,通过阿拉伯半岛时,M168 就变成了M89。此时,如果右转,向美索不达米亚(即两河流域)进发,遗传标记就变成M9。到达印度兴都库什山脉的北部区域,如果左转就踏上了M45 线路。在西伯利亚,沿着M242 线路一直向前走,就会到达美国阿拉斯加州。如果继续向前,就是M3 线路,通往南美洲(见第20 页框图)。

  线粒体DNA 和Y 染色体都是强大的分析工具。2005 年, 美国国家地理学会、IBM 和韦特家庭基金会(Waitt Family Foundation)共同出资4,000 万美元,资助了一个庞大的合作研究项目——基因地理计划(Genographic Project)。全球共有10 个研究机构参与了这项研究,他们的目标,是到2010 年,在全球范围内收集10 万人的DNA。这项计划的负责人斯宾塞•威尔斯(Spencer Wells)说:“我们关注的焦点,是早期人类从非洲向外迁移的具体细节。”在最近的一篇报道中,该项目的科学家发现,在遗传上,非洲南部的克瓦桑语族人(Khoisan)在10 万年与其他非洲人还是相互独立的。在该计划的另一项研究中,科学家发现,黎巴嫩人基因库中的一些基因,可以追溯到参加十字军的基督教信徒和阿拉伯半岛的穆斯林信徒。

  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。”

  基因交换

  科学家发现,欧洲人的祖先曾与尼安德特人发生过基因交换,这是否意味着,现代欧洲人具有部分尼安德特人血统?

  认为现代人类可能是非洲祖先与其他古人类共同后代的科学家,并非只有埃斯瓦兰和哈本丁。在一些智人的骨骼化石上,仍然保留着早期人类的某些特征;现代人类的遗传数据似乎也说明,我们的祖先与其他古人类的确有过交配行为 。

  在人体内,一些基因变异出现的时间,远在20 万年前——但现代人类起源的时间,也不过在10 几万年前。因此,这些古老的变异只可能来自更古老的人类,换句话说,我们的祖先可能与其他古人类交配过。2006年,美国芝加哥大学的布鲁斯•T•拉恩(Bruce T. Lahn)的一项研究在科学界引起了很大的反响:他和同事发现,一个调控大脑容量的小脑症基因(Microcephalin gene)竟含有一个奇怪的单体型——它可能是在4 万年前,尼安德特人与我们的祖先交配时,传递给后代的。

  这个发现将在6 个月后得到证实。德国马普进化人类学研究所、美国454 生命科学公司共同发起了“尼安德特人基因组计划”,这项计划的目标是,在2008 年年底,完成对尼安德特人基因组(提取自4 万年前的克罗地亚尼安德特人骨骼)70%的测序工作。研究人员估计,相关研究结果将在6 个月后公开发表。

  到目前为止,在尼安德特人与欧洲人祖先间,科学家并未发现DNA 转移的遗传标记。“尼安德特人基因组计划”的首席科学家,德国马普研究所的斯万特•柏保(Svante Paabo)说:“我们的确没有发现这方面的证据,但目前还不能排除尼安德特人与现代人类祖先有过交配行为的可能性。”前段时间,柏保曾在一篇文章中指出,对100 万个核苷酸进行的分析表明,现代人类祖先的确与其他古人类发生过基因交换。遗憾的是,这一结论并未得到广泛认可,因为柏保用于分析的样品可能被污染了。其他科学家也没有发现拉恩提到的小脑症基因的突变体。

  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。由于有一次样品被污染的教训,柏保对试验方法做了一些改变。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 必须经过“分子身份鉴定”,以防止样本污染。

  不少研究表明, 尼安德特人与非洲祖先的基因组相似程度高达99.5%。因此,测定他们的DNA 序列,可以为比较基因组学研究提供极具价值的数据,让科学家能在人类基因组中找出尼安德特人与非洲祖先的交配“痕迹”,以及自然选择更“偏爱”哪些特性。柏保说:“如果你对人类进化感兴趣,尼安德特人就是最独特的物种,因为在亲缘关系上,他们离我们是最近的。尽管在技术上有一定的难度,但我们至少能得到尼安德特人的基因组,而对于大部分古人类来说,要得到他们的基因组序列,难比登天。”

  最新一项研究表明(尚未公开发表),尼安德特人的Y 染色体与现代人类有较大差异。柏保说:“没有人的Y 染色体像尼安德特人的那样。”这一结果与早期的一项研究相呼应:尼安德特人与现代人类的线粒体DNA 也很不相同。不过在2007 年11 月,柏保和同事发现,尼安德特人与现代人也有一个相似之处:都有一个名为FOXP2 的基因。在人体,这个基因与语言发育有关。今年4 月,一篇报道曾指出,FOXP2 基因可能源于现代人祖先与尼安德特人的杂交。不过,这篇报道涉及的研究样品是否受到污染还不得而知。

  适应环境

  基因研究表明,即便是在今天,人类的基因仍在为了适应环境,而不断进行适应性调整。

  目前,科学家仍在测定提取自早期人类骨骼的DNA 序列,以确定我们的祖先是否与其他古人类有过交配行为。与此同时,另一些科学家利用全基因组分析法分析人类DNA,研究早期人类在迁移并适应新住址的过程中,哪些特性会因为随机突变和自然选择而改变。

  今年2 月,一个研究小组在《自然》杂志上发表文章指出,早期人类走出非洲,遗传多样性的确有所下降。该小组从20 位欧洲籍美国人以及15 位非洲籍美国人身上提取了DNA 样品,并对比了4 万个SNP。结果发现,与非洲籍美国人相比,欧洲籍美国人携带了更多的有害突变,而这些突变可能与某些疾病直接相关。卡洛斯•D•布斯塔曼特(Carlos D. Bustamante) 在研究欧洲人群时提出的“群体遗传回声”效应,或许可以解释上述现象:最初进入欧洲时,非洲祖先的遗传多样性较低,一些有害突变广泛分布于基因组中,当他们的后代增多,新的有害突变也随之增多,而由于时间相对短促,自然选择未能及时除去这些有害突变。

  那么,自然选择如何帮助现代人的祖先适应新的居住环境?基因组研究为我们提供了一幅全景图。过去两年,很多研究都在寻找出现于人类离开非洲之后,以及有助于人类适应新的生活环境的基因突变。国际人类基因组单体型图(International HapMap)收录了大量的单体型,并包含了390 万个来自北美人(具有西北欧血统的)、尼日利亚、中国和日本人的SNP,因而在遗传学家眼里,基因组单体型图是一个有待发掘的宝藏。

  哈本丁参与的一项研究显示,大约在4 万年前,DNA 变化的频率和人类进化的速率突然加快了。由美国布罗德(Broad Institute)研究所的帕迪斯•C•萨贝蒂(Pardis C. Sabeti)领导的一项研究表明,人类基因组上的数百个区域仍在经历自然选择,比如调控抗病能力、皮肤颜色、毛囊发育的区域。这一发现说明,即便在今天,不同地区的人

  在面对不同的食物、病原体和阳光照射量(或时间)时,仍在进行适应性调整。而且,当环境变化时,非洲人的基因也在改变。

  最近,法国巴斯德研究所的路易斯•昆塔纳-默齐(Lluis Quintana-Murci)在研究人类基因组单体型图时发现,有580 个基因(包括与糖尿病、肥胖、高血压相关的基因)正在经历不同的自然选择过程。这也许可以解释,为什么某些疾病的发病模式具有地理差异,也可以为新药研发提供新的思路。

  人类遗传多样性是如何形成的?只研究不同种族的人的毛囊大小和对牛奶的消化能力还不行,科学家还必须要知道,哪些因素构成了种族和民族。如果一个与认知相关的基因广泛存在于欧洲人体内,而只有少部分非洲人具有这样的基因,这说明什么问题?我们不能妄下结论,因为一个单独的基因不能完全决定某种特性,深入理解遗传学机制,也许能避免出现不准确的推测。

  随着遗传研究日渐深入,以及对不同人类世系的遗传构成的详尽了解,“亚洲人”或“美国人”这样的术语可能被更精确的分类所代替,比如中国的汉族人就分为北方和南方世系。昆塔纳-默齐说:“在我看来,世界上并没有种族之分,只有地域限制。从遗传学来说,不论是欧洲人还是亚洲人,爱尔兰人还是日本人,都没有非常明显的差异。”

  对人类进化史的回顾,现在仅开了一个头,科学家对数据和功能强大的计算工具的需求似乎没有止境。不过,一个规模庞大的数据库或许可解燃眉之急。今年1 月,一个国际联盟在日本宣布成立,目标是从世界各地的族群中采集DNA 样本,测定1000 个人类基因组序列。这项研究一旦完成,科学家将拥有足够的数据,构建多个人类进化模型,并衡量每个模型的可靠性。持续而深入的研究,最终将完美解答一个古老的问题:我们是谁,来自何方?

美国新研究支持人类起源于非洲理论

2008年02月23日 新华网
  新华网北京2月22日电 科学家通过比对分析来自世界51个种群938名受测者的脱氧核糖核酸(DNA)基因信息,支持人类起源自非洲的理论。

  这项研究由美国斯坦福大学教授理查德·迈尔斯领导,研究结果为不同种群间如何发生联系并产生差异提供了证据。研究报告发表在定于22日出版的最新一期《科学》杂志上。

  研究人员首先采集了938名受测者的DNA样本,随后对每份样本的65万个DNA片断的基因差异展开分析。研究结果为不同种群间的相似和差异点提供了比先前研究更为详尽的细节。

  研究人员说,这项新研究为现代人类起源自非洲、从非洲逐渐迁徙至世界其他地区的理论提供了强有力支持。

  研究人员还认为,由于中东地区曾形成连接非洲和欧洲大陆的“桥”,人们可往返穿行,因而这一地区居民的祖先来自上述两个大陆的理论符合逻辑。

美实验证实人类起源于非洲后移居欧亚等地

2008年02月22日 中国新闻网
  中新网2月22日电 美国的两项基因研究证实,现代人类起源于非洲,后来才移居欧洲和亚洲,进而到达太平洋和美洲。

  联合早报网报道,这两项实验也显示,非洲人的脱氧核糖核酸(DNA)最具多样性,且产生不利基因突变的可能性是最小的。

  这两项实验分别由纽约康奈尔大学,以及密歇根大学和美国国家衰老研究会进行,并同时刊登在周三出版的《自然》杂志上。

  密歇根大学研究了来自世界各地的485人的基因,而康奈尔大学则排列了15个非洲裔美国人,以及20个欧洲裔美国人的基因。

  其中一项实验显示,欧洲裔美国人有较多的小型基因突变情况,而另一项实验发现,美国土著、波利希亚人和其他居住在澳大利亚和大洋洲的人,拥有较大的基因突变情况。

  两项研究成果绘制出来的情况是,一群人类从非洲大陆移居到其他地点,然后在某个阶段因不明的灾难而人数大减。

  过后,人口不断增加,并从这个小规模基因库的始祖当中扩散出去——这就是所谓的人口“瓶颈”现象。

  留在非洲的人口则保留他们的基因多样性。

  康奈尔大学研究人员巴斯塔曼特说:“我们唯一无法从这项研究得出的结论是,一个人的基因组是否会比另一个人的基因组健康或进化得更为健全。”
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本栏目主要介绍生命探索方面,包括生命起源、生命科学、生命现象、人类起源、复旦大学称研究DNA检测显示中国人起源于非洲等。特别关注有关人与生命的意义与生命的价值方面的研究。

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