关于人类祖先,古DNA能告诉我们什么?

作者: 王传超

来源: 一席

发布日期: 2020-01-16

本文探讨了人类的起源及古DNA研究的进展,强调了人类是过去人群不断混血的结果。通过对古人类化石的研究,科学家们提出了多地区起源和非洲起源的学说,揭示了现代人类与古人类之间的遗传关系。文章还讨论了古DNA提取的技术挑战及其历史,指出现代人类的遗传基因大多可以追溯到非洲,并探讨了不同人群之间的基因交流与文化差异。

他们在贝加尔湖非常孤单地守望了两三万年,终于等来了谁呢?等来了我们的祖先。

我们从几十万年前一直讲到几万年前,再讲到几千年前。这些例子其实都告诉我们,今天的我们是过去的人群不断混血的一个结果,过去的人群同样也是过去的过去的过去的人群,经过不断混血的一个结果。

关于人类祖先,古DNA能告诉我们什么?各位新朋友、老朋友,大家下午好。我是来自厦门大学人类学研究所的王传超,今天很高兴来到“一席”这个讲台,跟大家分享我的研究。

我今天是早晨五点钟起床,然后从厦门坐飞机到广州,再转出租车,最后再步行了一公里,才到达这个剧场。我想在座的大家都知道自己今天是怎么来到这里的,但是大家知道我们的祖先在一百年前是怎么来到这里的吗?那是谁告诉你们的呢?是家谱。

家谱是的,我们可以从家谱里知道,我们的祖先在几百年前是怎么样来到这个地方的。下一个问题是,我们知道一千年前我们的祖先是谁?又是从哪里来的吗?如果大家能知道一千年前自己的祖先姓甚名谁,那么你们的祖先可能是帝王将相,你可能是他们的后代;普通老百姓可能就不知道,因为我们普通人的家谱主要是在明清之后才开始编纂起来的。

中国绝大部分家谱只存在了几百年的时间,如果我们要去追溯一千年、两千年的历史,我们就要求助于史书,比如《史记》。史书从三皇五帝开始讲起,可以告诉我们整个中国四千年到五千年的历史。

如果我们要去追溯几十万年的人类历史呢?全世界已经发现了非常多的古人类化石,比如说在东南亚有弗洛勒斯人,因为他们非常矮小,又被叫做霍比特人。在欧洲有尼安德特人,他们三万多年前还生活在欧洲,后来突然间灭绝了。

在阿尔泰山区有丹尼索瓦人。他们生活在阿尔泰山区,也有可能遍布整个亚洲。同时还有我们比较熟悉的,比如说几十万年前的北京猿人、元谋人、蓝田人等等。

这么多的古人类,谁才是我们的祖先呢?古人类学家经过观察、比较和分析,通过测量这些头骨的一些特征,比如说去看他的眼眶的大小、脑容量的多少、数一数他牙齿排列的方式等等,来寻找我们的祖先。

古人类学家告诉我们,我们的祖先是由直立人演化为智人,然后再逐渐地变成了我们。关于直立人是怎么样演化成我们的,古人类学家通过观察、比较、分析,提出了“多地区起源”的学说。

什么叫多地区起源呢?就是认为我们的祖先是在两百多万年前由非洲直立人走出非洲,然后到达了欧洲、亚洲和澳洲。到达亚洲的直立人,比如说我们熟知的北京猿人,经过了两百多万年的传宗接代,变成了我们在座的各位观众。

“多地区起源”学说是古人类学家的观点。这个观点一直统治着学术界,直到1987年,也就是我出生的那一年,我们的遗传学家提出了另外一种观点。因为我们发现,就像编修家谱一样,我们也可以修出一个DNA的家谱,将古人类按照传承关系排列出来。

当DNA的家谱修出来之后,科学家们发现,好像我们的祖先不能够追到两百万年前,而只能够追到20到30万年前,中间这十倍的时间差是怎么回事?所以当时的遗传学家们就提出来另外一种观点,叫做“非洲起源”学说。

得出这些结论,一种方法是依据古人类的体质测量。举一个简单的例子,我们如果看北京猿人的牙齿的形状,会发现北京猿人的牙齿有一些是铲形的。在座的各位早晨刷牙的时候可以看一下,我们有百分之八九十的人,牙齿也都是像这样一个一个的小铲子形状的。由此古人类学家得出结论说,我们是一脉相承的。

经过了两百万年的演化,全世界的人类,不管你的肤色是什么样的,是黑,是白,还是黄;不管你是来自于哪个地方,是非洲、欧洲、亚洲,还是美洲;不管你的身高是多少,你的头发是卷曲还是平直的,遗传学通过检测DNA,都可以像追溯家谱一样,一口气追溯到非洲。

在这样严格的条件下,我们从考古遗址里面把古人类的骨头挖出来,钻取粉末后再去提取他们的DNA,然后再去回答这些古代样本跟我们之间的关系是什么。

谈到古DNA,就要提到世界上最早的古DNA研究,它可以追溯到70年代末的中国。那时候有一项非常惊人的发现,就是现在的湖南省博物馆的“镇馆之宝”——马王堆一号汉墓的这具女尸,她穿越了两千年时间来到了现在,并且尸体保存得非常完好。

70年代末,上海实验生物研究所、湖南医科大学从马王堆汉墓的女尸中观察和提取出了DNA和RNA。当时上海实验生物研究所还有湖南医科大学对这个老太太的尸体进行了观察,提取出了DNA和RNA,并且发表了论文。这可以算作是世界上最早的古DNA研究。但是有点遗憾的是,鉴于当时条件的限制,没有对观察和提取出的DNA进行测序。

经过30年的建立标准、排除环境中的污染,然后再进行一系列的数据的质控,我们才迎来了古DNA技术的革新。这个时候我们有了一种技术,叫做二代测序技术。它是一种非常高效、非常便宜的方法。

由于价钱便宜,我们可以花很少的钱去测得大量的数据,由此就揭开了古人类DNA研究的一个高潮。在这种新技术下,古DNA研究的第一个突破是在2010年,德国马普所成功地测序了刚刚提到的在欧洲广泛分布的尼安德特人的DNA。

我们想知道,这些古人类跟我们的关系是什么?我们可以取3万8千年前的一块尼安德特人的半化石骨头,然后磨成粉末提取DNA,再经过测序,测序之后和我们的DNA序列进行比对。

尽管经过了一系列的质控,我们还是发现,提取的DNA里面有90%多都是不明序列,这些不明DNA序列更多是来自一些真菌、细菌这类的污染,仅有6%的序列是跟我们人类的序列比较吻合的。也仅仅是这6%的序列,可以让我们复原出来一个已经灭绝了的“亲戚”,再去看他们在遗传学上跟我们的关系是什么。

然后我们非常惊奇地发现,在非洲以外的这些现代人类,包括我们,包括欧洲的法国人、美洲的印第安人、澳大利亚人和印度人身上,都带有2%到3%的尼安德特人的混血。

并且我们还惊奇地发现,在东南亚的土著人群里面,像在巴布亚人、新几内亚人和澳大利亚人身上,都带有5%到6%的丹尼索瓦人的DNA。

由此科学家们推断,我们的祖先是20到30万年前在非洲进化而来的。然后在5万年左右,我们的祖先走出非洲,很可能是在中东这个地方碰到了尼安德特人,和他们发生了通婚。

现代人类的非洲起源 附带杂交。然后我们的祖先开始分道扬镳。一波人走向了欧洲,变成了现在的欧洲人。另一波人继续沿着海岸线到南亚,再到东南亚,然后在东南亚一批人继续向南走。在这个时候,这一批人就碰到了来自阿尔泰山区的丹尼索瓦人,和他们发生了混血。

这就导致现在的东南亚人和澳大利亚人带有了5%到6%的尼安德特人的DNA。这也是为什么他们的体貌特征和我们看起来会有很大差异的一个原因,因为他们身上的这些DNA片段确实是太古老了。

我们在座的每一位只是可以追溯到20到30万年前的非洲,我们跟非洲以外的这些古人类几乎是没有什么关系的。所以,我们的DNA有95%以上都是可以直接追溯到非洲的,来自非常晚近时期的非洲人群走出非洲以后来到中国,变成了现在在座的各位。

当然古人类的DNA片段还带给我们很多的弊端。比如说我们现在经常谈到人会有抑郁症,会烟酒上瘾,比如说我们还有血栓、营养不良,还有泌尿系统功能紊乱、光化性角化病等。这些基因突变,非常有可能就是像尼安德特人这样的古人类带给我们的。

我们讲到我们的祖先在5万多年前是由非洲走出来的,下一步就分化出了这么三支古人类。一支向西,欧洲最初的采猎人群;一支向北,古欧亚北部人;一支向东,东亚人和澳大利亚土著。

古欧亚北部人,他们在贝加尔湖非常孤单地守望了两到三万年的时间,然后终于等来了我们的祖先,就是来自于东亚的我们。可能是他们娶了我们的祖先当老婆,也可能是我们的祖先娶了她们当老婆。但是无论是用哪种方式,我们发现,这些古代欧亚北部人贡献了40%的DNA,我们的祖先贡献了60%的DNA。

然后他们产生的后代是谁呢?产生的后代就是在两万多年前,越过白令海峡到达美洲的美洲原住民,也就是印第安人,他们到达美洲以后非常快速地扩散到了南美洲。

这样就造成了现在的美洲印度安人,从遗传学上讲他们都是非常一致的,并且他们的外貌特征也跟我们更相近一些,因为我们的祖先贡献了绝大部分(60%)的DNA。

我们祖先的另外一个分支继续沿着海岸线到达东南亚,再到达东南亚的岛屿。这就是我们前面提到的,跟丹尼索瓦人发生混血,接受了丹尼索瓦人5%到6%的DNA的这么一群人,他们来到了东南亚岛屿。

汉族人和藏族人有同一个祖先吗?我们汉族人和现在的藏族人有百分之七八十的血统都是一样的。尽管汉族人和藏族人无论是饮食习惯、生活方式还是宗教信仰,都有着很大的差别,但是相比于遗传基因的交融,这样的文化因素是在相对短的时间里形成的,我们在血缘上还是近亲。

台湾原住民从哪里来?台湾原住民应该是从南边来的,从马来西亚,从印尼,或者是从东南亚某个不知名的岛屿来到台湾的,其实是在强调台湾原住民来源的独立性,强调他们不是从中国大陆来的。

其实从遗传学上来看,我们有一个非常直接的证据是什么呢?在福建省沿海的连江县,一个叫做亮岛的地方,考古学家们发现了8000多年前的亮岛人的遗骨。科学家们从遗骨里面提取DNA,发现8000年前福建沿海的亮岛人,一方面他们是台湾原住民跟东南亚岛屿上的人群的祖先,同时他们的DNA类型在中国大陆也是普遍存在的。

我们从几十万年前一直讲到几万年前,再讲到几千年前。这些例子其实都告诉我们,今天的我们其实是过去的人群不断混血的一个结果,过去的人群同样也是过去的过去的过去的人群,经过不断混血的一个结果。

我在讲课的时候经常会有学生提问说,老师,现在世界上还存不存在“100%纯种”的人?其实是不存在的。我们找不到任何一个跟其他人群之间完全没有关系的人群。全世界的人类其实都是你中有我,我中有你的这样一个状态。

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