古DNA洞察歐亞大陸東部現代人演化歷史

2020-12-05 中國生物技術網

7月18日，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室付巧妹研究組應《遺傳學與發育新見》（Current Opinion in Genetics & Development）邀請，參加世界人類遺傳起源演化系列專題報導，發表題為《古DNA洞察歐亞大陸東部人群演化歷史》（Human evolutionary history in Eastern Eurasia using insights from ancient DNA）的綜述文章，探討近年基於古DNA的歐亞大陸東部現代人演化研究成果，總結人群遷徙與融合的大趨勢。

古DNA技術給此前人類演化研究中的爭議性問題提供了新的研究視角，目前已在歐亞大陸的材料上普遍開展。此前有關歐亞大陸東部的研究顯得稍有滯後，近年來相關區域發布多項研究成果。論文回顧了基於古DNA研究的歐亞大陸東部從舊石器時代晚期到全新世的史前現代人人群歷史（圖1、2）。

舊石器時代晚期歐亞大陸東部存在許多古人群，有一些與現今人群沒有遺傳聯繫，而有一些與東亞人群相關，有些則給美洲土著人群貢獻了基因（圖1）。在末次盛冰期前，現代人已經到達西伯利亞北緣、歐洲西緣和亞洲東緣。這一時期在歐亞大陸東部具有三個主要的現代人人群：一、以來自於西伯利亞Ust』-Ishim個體（距今～4.5萬年）為代表的人群，這一人群沒有明顯給現生人群貢獻基因；二、以北京田園洞個體（距今～4萬年）為代表的人群，相比於古代和當今的歐洲人，與古代和當今的東亞人及大多數東南亞人和美洲土著人關係更近，說明至少在4萬年前亞洲和歐洲的人群已分離；三、以來自於西伯利亞東北部的Yana個體（距今～3.16萬年）為代表的人群，擁有～71%與歐洲祖源相關成份，具有～29%與東亞祖源相關成分，後期的Mal’ta個體（距今～2.4萬年）和Afontova Gora個體（距今～1.7萬年）為Yana相關人群的後代。這一被稱為古北部西伯利亞相關祖源成份（Ancient North Siberian related ancestry，ANS-related）曾廣泛分布在古西伯利亞人群（ancient North Siberian）中，在2.5萬年前左右，ANS-related祖源與東亞相關祖源人群均與美洲土著人群祖先（ancestral Native Americans）的形成相關。在舊石器時代晚期，現代人與古老型人類有過少量基因交流，其中與尼安德特人的基因交流事件可追溯到5～6萬年前，僅有極少量的丹尼索瓦人的基因混入到東亞現代人人群中。

在全新世，歐亞大陸東部人群的遺傳組成發生較大改變與多次大規模人群遷徙情況（圖2）。其中，較大的三次南向基因影響是：一、東亞南部人群（Ancient Southern East Asian，ASEA）中與東亞北方人群（Ancient Northern East Asian，ANEA）祖源相關成分的不斷增高；二、東亞人群相關祖源成分在東南亞人群中與基礎亞洲人群（Basal Asian，BA）祖源相混合；三、東亞南部人群相關祖源成分隨著南島語系人群擴散到東南亞和大洋洲的島嶼上。除南向的影響外，東亞南部的人群同樣對東亞北方人群產生了基因影響，東亞北部人群也對古舊西伯利亞人群（Ancient Palaeo-Siberian，APS）產生影響。

論文由古脊椎所博士張明、研究員付巧妹共同完成，論文通訊作者為付巧妹。研究工作受到中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金委、中科院、國家重點科研項目、騰訊科學探索獎及美國霍華德·休斯醫學研究的資助。

圖1.歐亞大陸東部人群歷史概要圖

圖2.歐亞大陸全新世與遺傳證據相關的主要人群遷徙情況

論文連結：

https://doi.org/10.1016/j.gde.2020.06.009

相關焦點

  • 古DNA研究:洞察歐亞東部大陸人群歷史
    在現代人類的演化過程中，我們祖先經歷過怎樣的遷徙？　　科學研究發現，在末次盛冰期之前，現代人祖先已擴散至整個歐亞大陸，北至西伯利亞、西至歐洲、東至亞洲，在這片大陸上繁衍生息。現有的古基因組（古DNA）研究已勾勒出歐亞西部人群演化的大致脈絡，為我們揭開現代人在歐洲遷徙、分化與融合的歷史。而歐亞東部人群的研究相對匱乏，已有的研究多數聚焦在歐亞大草原人群。直到2017年中國田園洞人基因組的破譯才為東亞人群演化研究打開新局面。隨著針對中國人群的大規模古DNA研究地不斷湧現，讓我們得以在更大時空框架下去講述歐亞大陸東部人群的演化故事。
  • 古DNA研究：洞察歐亞東部大陸人群歷史
    在現代人類的演化過程中，我們祖先經歷過怎樣的遷徙？科學研究發現，在末次盛冰期之前，現代人祖先已擴散至整個歐亞大陸，北至西伯利亞、西至歐洲、東至亞洲，在這片大陸上繁衍生息。現有的古基因組（古DNA）研究已勾勒出歐亞西部人群演化的大致脈絡，為我們揭開現代人在歐洲遷徙、分化與融合的歷史。而歐亞東部人群的研究相對匱乏，已有的研究多數聚焦在歐亞大草原人群。直到2017年中國田園洞人基因組的破譯才為東亞人群演化研究打開新局面。隨著針對中國人群的大規模古DNA研究地不斷湧現，讓我們得以在更大時空框架下去講述歐亞大陸東部人群的演化故事。
  • 古DNA研究：亞洲和歐洲人群至少在4萬年前已經分離
    歐亞大陸東部人群歷史概要圖。付巧妹研究組 供圖歐亞大陸東部人群歷史概要圖。付巧妹研究組 供圖中新網北京7月20日電 (記者 孫自法)史前現代人人群如何遷徙、交流和融合？歐亞大陸東部經歷了怎樣的現代人演化歷史？這些議題長期以來備受學界關注。中國科學家在國際上最新發表的一項綜合研究成果，系統揭示了歐亞大陸東部現代人演化歷史，其中，對距今約4萬年北京田園洞個體的古DNA研究表明，亞洲和歐洲的人群至少在4萬年前已經分離。
  • 付巧妹：用古DNA研究探源中華文明
    《自然》雜誌對她的評語是：「幫助重寫了歐洲最早的現代人類的歷史，並希望用古人類遺骸的DNA改寫亞洲的史前史。」她最為關注兩個問題：共存時間裡，滅絕古人類和早期現代人如何互動？現代人在不同時間、階段，是如何一步步演化而來的？如今，付巧妹的研究視角又和中華文明探源工程連在一起。中國南北方人群的古基因組研究便是一次有益的嘗試。
  • 古DNA技術揭秘中國人起源之謎
    「南方路線」假說就是其中非常著名的一種，這個理論認為，遠早於5萬年前，首批現代人就到達了澳大利亞。他們離開非洲，沿著印度洋沿岸向東遷徙，抵達如今的澳大利亞、紐幾內亞、菲律賓、馬來西亞和安達曼群島等地，成為當地的原住民，然後逐漸向北遷徙。然而，當科學家引入古DNA研究後，「南方路線」假說被推翻，「東亞人」的演化故事也呈現出了另一番場景。
  • 古DNA將揭開人演化的面紗
    在科學高度發達的今天，技術的進步讓我們有能力在現實中追本溯源，而古DNA研究，是目前比較有效的的研究方法之一。簡言之，就是利用古人類的DNA來了解當時人群的遺傳關係，進而可以了解到當時人類發生過什麼。近十年來，結合最新的DNA提取、富集、測序方法，科學家才得以揭開早期現代人演化的神秘面紗。
  • 湖南發現現代人類化石 到底是東亞還是世界最早的現代人?
    文章通訊作者之一、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉武告訴澎湃新聞，中國南方地區可能是中國現代人類形成和演化的中心區，而這些現代人可能起源於該地區的古人類，而非來自非洲。 劉武解釋說，通俗地講，根據演化階段，人類可以被分為古人類和現代人類。人們對於古人類的起源，已經有統一的看法。
  • 我國首次從土中提取古人類DNA 對釐清現代人起源問題意義重大
    「藉助多種科技手段，項目團隊為該遺址建立了距今約19萬至3萬年的可靠年代框架，利用新興的沉積物DNA分析技術成功獲取大量丹尼索瓦人線粒體DNA，揭示丹尼索瓦人在晚更新世廣泛分布在歐亞大陸東側，長期生活在青藏高原上。」張東菊介紹。蘭州大學、中科院青藏高原研究所和中科院古脊椎動物與古人類研究所等機構主導的這項研究於北京時間10月30日在線發表於《科學》上，張東菊為該論文第一通訊作者。
  • 古脊椎所等研究古老型智人向早期現代人演化過渡取得進展
    中國科學院古脊椎動物與古人類研究所研究員劉武領導的課題組與國外學者合作在尋找古老型智人向早期現代人演化過渡的化石證據方面取得進展。課題組對貴州盤縣大洞中更新世晚期人類牙齒化石的研究發現一些可能與早期現代人出現有關的形態特徵，提示東亞大陸某些中更新世晚期人類可能已經呈現向早期現代人演化過渡的趨勢。
  • 我國學者發現「寶貴」頭骨化石 解密東亞古人類演化發展過程
    原標題：解密東亞古人類演化發展過程 　　華龍洞人類化石提供了從古老型人類向早期現代人演化過渡的新證據深入探討東亞古人類演化有什麼意義呢？原來，中更新世晚期指的是距今70-13萬年這個時間段，而距今 30-13萬年的中更新世晚期是東亞古人類演化的重要時間段。直立人消失與古老型智人繁盛、演化多樣性與不同古人類成員出現以及古老型人類向早期現代人演化等一系列重要事件都發生在這一時期。
  • 我國學者發現 早期現代人連續演化的更新世中期人類頭骨化石
    距今30-13萬年的中更新世晚期是東亞古人類演化的重要時間段。直立人消失與古老型智人繁盛、演化多樣性與不同古人類成員出現以及古老型人類向早期現代人演化等一系列重要事件都發生在這一時期。由於以往發現的中更新世晚期人類化石大多破碎、或年代存在不確定因素，古人類學界對這一時期東亞古人類演化的許多問題一直存在爭議。
  • 歐亞大陸東部新近紀以來的環境演變及其對過去和現在生物
    會議將圍繞「歐亞大陸東部新近紀以來的環境演變及其對過去和現在生物多樣性的影響」這一主題開展廣泛的討論。1999年以德國為主的歐洲古植物學家和以中國為主的亞洲古植物學家，成立了歐亞新近紀氣候演化工作組（Neogene Climate Evolution in Eurasia Working Group，（NECLIME）），開展定量重建歐亞新近紀的古氣候的研究，並取得了一系列重要進展。在歐洲已經有400多個植物群的古氣候被重建，歐州新近紀氣候演化的趨勢，已經被認識。
  • 重新認識地質歷史時期生命演化歷程
    4月7日，中國古生物學會在南京發布了「2019年度中國古生物學十大進展」（以下簡稱「十大進展」），清江生物群、熱河俊獸、大熊貓古基因組等研究入選，這些成果，作為我國2019年在古生物領域具有國際影響力的高水平研究，刷新了人類對地質歷史時期生命演化歷程的認識。
  • 進擊的古基因組研究
    近十幾年來，古DNA研究發展非常迅速，國際團隊爭相在數以億計的基因組數據中尋找蛛絲馬跡，破譯人類演化之謎。其中，由付巧妹領銜的古脊椎所古DNA研究團隊，不僅參與重新書寫了歐洲最早的現代人類的歷史，還掀起了亞洲先民演化歷史故事的序幕。中科院「率先行動」計劃實施以來，古脊椎所在「古基因組揭秘人類演化」領域取得的一系列突破性成果，在古DNA研究浪潮裡大放異彩。
  • 進擊的古基因組研究 |「率先行動」計劃
    近十幾年來，古DNA研究發展非常迅速，國際團隊爭相在數以億計的基因組數據中尋找蛛絲馬跡，破譯人類演化之謎。其中，由付巧妹領銜的古脊椎所古DNA研究團隊，不僅參與重新書寫了歐洲最早的現代人類的歷史，還掀起了亞洲先民演化歷史故事的序幕。中科院「率先行動」計劃實施以來，古脊椎所在「古基因組揭秘人類演化」領域取得的一系列突破性成果，在古DNA研究浪潮裡大放異彩。
  • 湖南發現8萬年前現代人牙齒 未推翻人類起源非洲說
    研究人員認為這一發現並未推翻人類起源非洲說　　中國現代人的祖先是誰？如何遷徙？昨日，《自然》發表了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所劉武、吳秀傑等在湖南省道縣發現47枚具有完全現代人特徵的人類牙齒化石的研究論文，表明8萬~12萬年前，現代人在該地區已出現，是目前已知最早的具有完全現代形態的人類。這比地中海東部和歐洲出現具有完全現代人形態特徵的人類要早3萬~7萬年。
  • 藏在古DNA之中的人類遷徙軌跡
    通過計算這兩個基因組之間差異的密度，可以推斷在兩個基因組上不同位置的共同祖先存在的時間（李恆，Richard Durbin，2011），奠定了古DNA研究的理論基礎。現代人類的擴張不早於5萬年前，大約4萬年前，世界上還生活著其他直立行走和具備一部分現代人能力的古老人類群體，但是現代人類最終淘汰了其他人類亞種。基因研究顯示，有些古人類亞種消失了，但其基因留下了痕跡。
  • 古DNA研究，解碼文明起源
    藉助古DNA研究，答案逐漸浮出水面。不久前，我國科學家成功獲取南北方各地遺址的26個個體基因組，並對其進行測序。結果顯示，中國南北方古人群早在9500年前已經分化，但無論來自南方還是北方，今人都同時混合有古南方人群和古北方人群的成分，其中，古北方人群成分顯示出更多影響。這項研究進一步拓展了我們對人類演化史的認知。【點評】從古至今，人類對早期文明的探索從未停止。我是誰？
  • 四萬年前中國現代人基因組揭示亞洲人類複雜遺傳歷史
    雖然歐洲和西伯利亞地區都有一些古人類樣本基因組被測序，但是在東亞，尤其是中國，被測序的古人類基因組樣本非常少，這與該地區發現的豐富的早期現代人考古材料形成鮮明對比。而這項研究獲取了第一個中國古人類的基因組數據，也是整個東亞目前最為古老的人類基因組數據。2013年，中科院古脊椎所古DNA實驗室已經開展了田園洞人的線粒體和21號染色體的相關研究。
  • 付巧妹：跟著DNA「神探」來一場尋根之旅
    打開古代生命奧秘的鑰匙 近年來，與東亞毗鄰的東南亞、西伯利亞等地的古代人類遺傳演化研究已取得很多成果，但迄今為止，東亞尤其是中國南北方，史前人類基因組的相關信息卻所知甚少。 這時，古DNA技術登場了。 事實上，這項研究工作自2012年起就已籌備開展，在2014年，付巧妹和團隊成員便成功獲得北方山東和南方島嶼亮島的幾個關鍵樣本基因組數據，在東亞南北方古人群遺傳特點上，也得出了「非常有價值」的研究進展。 然而，其中一個細節卻始終讓付巧妹存疑，那就是「亮島作為島嶼的特殊地理位置」。她說，「亮島個體能否代表典型南方人群，他們與南方大陸人群會否存在巨大差異？」