人類也曾瀕臨滅絕?我們驚人相似的基因說:是的

2021-01-15 SME科技故事

人類會滅絕嗎?對於這個話題,很多人似乎並未打從心底裡正視。

但從演化史來看,我們能有如今的地位摻雜著太多偶然性,而讓人類瀕臨滅絕的危機也時常發生。

生物學家古爾德就曾說:假如歷史重演,人類出現的可能性幾乎為零。

只要提到人種,我們總能首先想起以膚色劃分的黃種人、白種人和黑種人。

但這並不是嚴格意義上的生物學劃分,更多是因為地域、文化和體貌特徵進行的粗暴區分。事實上,人類膚色只需要數千年的演化,就足以發生改變。曾有科學家預測,按目前人口流動速率和交配趨勢,人類只需五千年就不再有膚色的區別了。

截至2019年4月的統計,世界人口已經突破77億大關。論數量,任何比老鼠大的野生生物,都沒資格和人類相提並論。

然而,從遺傳水平差異來看,我們每一個人卻又是如此的相似。我們的身體由30億個鹼基對構成,但這裡面只有很小很小一部分是我們獨有的。隨便抓兩個路人對比,都有99.9%的基因相似性。

此外,人類的這種遺傳水平的相似性,還體現在與其他物種的對比上。與其他靈長類相比,現代人類即便體貌特徵看上去差異很大,但在遺傳水平上卻更為相似。據估計,一小撮黑猩猩的遺傳多樣性,都比現在活著的所有人要多。而任意挑選兩個地球人來對比,都比來自同一個種群的兩隻黑猩猩更相似。

而如此低的遺傳多樣性,也意味著目前數量龐大的人類,其實可以追溯到人類較近演化史上數量極小的人口。換句話說,現在全球的77億人,其實都源自剩下的極少數倖存者。

至於這極少數倖存者究竟有多少,根據現存人類的遺傳水平差異,科學家也給出了一些估算。有研究認為,曾經只剩下500至3000名可生育後代的智人女性。也有研究認為只剩下40至600名智人女性,倖存人口更少。但即便是最樂觀的估計,這些人類倖存者的規模也不會超過一個小鎮規模的人口,幾乎瀕臨滅絕。

說到這,有人可能就要倒吸一口涼氣了。這麼少的人口,隨便什麼流行疾病、自然災害、環境衝突等都有可能將人類一波帶走吧。再加上那時候沒有現代醫學,人類預期壽命也就30到40歲。稍有差池,現在的地球霸主可能就得換另一個物種當了。但是從結果來看,人類還是靠著各種優勢很快就恢復了種群。而這一小撮人類,也成了目前地球上的77億人的祖先。

不過,即便種群的數量上去了,人類的遺傳多樣性也會發生了嚴重流失。

而這也叫做「瓶頸效應」(bottleneck effect),是指某個種群因各種原因而造成大量個體死亡和遺傳變異嚴重丟失。被「瓶頸」過濾後的種群,就算再擴展到原來規模甚至超越原來規模,其群體遺傳變異水平也大不如前了,以至於到現在我們都還沒有足夠時間恢復被嚴重耗竭的遺傳多樣性。

瓶頸效應示意圖

那麼,當時的我們的祖先究竟經歷了什麼,才導致只剩下這麼少的人類倖存者?其中傳播最廣的,便是多峇巨災理論(Toba catastrophe hypothesis,峇讀bā),認為是一次超強火山爆發給全球人類帶來了滅頂之災。

可能造成瓶頸效應的一些原因

在印度尼西亞的蘇門答臘島,有一個叫多峇(2°37′N 98°49′E)的地方。7至7.5萬年間,這裡便發生了250萬年中最劇烈的火山爆發。

其強度達火山爆發指數的8級,而自奧陶紀起的4.9億年間一共只出現過47次這種強度的火山爆發事件。

多峇火山爆發與其他火山爆發對比

據推測,這次火山爆發在短時間噴發出多達2800立方千米的炙熱熔巖和火山灰等,其質量相當於1900萬座帝國大廈。

而相比之前,最臭名昭著的1883年印度尼西亞Krakatoa火山爆發,不過釋放了約12立方千米的巖漿,簡直是小巫見大巫。而多峇火山口也形成了現今最大的火山湖。

該理論認為,遮天蔽日的火山灰進入大氣層,遮擋住了大量太陽輻射,以至於造成長達數年的「火山嚴冬」,而地球也陷入長達千年之久的寒冷低溫。而當時的人類祖先,便是在這場環境浩劫發生了人口規模的銳減。

多峇湖

不過,後來的很多證據也駁斥了多峇巨災理論,認為其並不成立。例如考古證據表明,印度的人類狩獵和採集定居點並沒有受到火山爆發的太大影響,很快就恢復生機。而東非阿拉維湖的沉積物也顯示,當時的地球也並沒有因此急劇降溫。而現在一般認為,多峇火山爆發確實驚人,但並沒有造成如此誇張的負面影響,多峇巨災理論基本宣告破產。

但從遺傳水平差異來看,這個巨大的瓶頸是存在的,我們的祖先在當時確實只剩下一小撮人口。只是人類祖先的瀕臨滅絕,很可能並不是火山爆發的鍋。

至於他們究竟遭遇了什麼,到目前還沒有辦法完全說清楚,有可能是疾病,也有可能是別的環境災害,也有可能是純粹的人獸衝突或人屬間的殺戮。

事實上,種群的瓶頸效應還是非常普遍的。許多物種都經歷過,或正在經歷著這種劫難。

北象海豹

例如,北象海豹在1890年代就經歷了一次空前的種群瓶頸。因為人類狩獵等各種影響,到19世紀末他們的種群規模迅速銳減至只剩下20來頭。自那以後,它們的種群數量隨也回彈至了30000多頭,但它們的基因裡仍然刻著這一瓶頸的標誌:它們的遺傳多樣性遠少於未被廣泛捕獵的南象海豹。

而從某種角度來說,很多物種在徹底走向滅絕前,都在經歷遺傳多樣性急劇下降的過程。只是在這種情況下,這個「瓶頸」就不是漏鬥形的了,而是出口直接被封死的瓶子,觸到天花板無法挽回也就滅絕了。

此外,曾陷入「瓶頸」的小群體,也更容易受到疾病和環境災害的影響。這也是為什麼即便很多動物種群數量上去了,科學家對其未來發展仍憂心忡忡的原因。一個物種的遺傳多樣性,也是評定它們瀕危等級的重要因素。

各個物種或人種的遺傳多樣性對比,瀕危物種標紅,滅絕物種標黑

此外,因為在一個物種中只有很少的成員能夠獲得潛在的有利基因突變,該物種還可能會出現演化放緩的情況。但在種群內,一些原本就存在的不利遺傳性狀,卻會迅速累積。遺傳學家認為,不少常見的遺傳疾病就是人口瓶頸的產物。

例如,在賓夕法尼亞東部,就住著一群阿米什人(Amish)。而一種極其罕見的遺傳變——埃利偉氏症(Ellis-van Creveld syndrome)卻在阿米什人中變得異常流行。這是一種骨骼發育異常的常染色體隱性遺傳疾病,表現為多趾、四肢短小、身材矮小等,所以最初也被稱為「六指侏儒症」。

埃利偉氏症患兒的多趾

因宗教和文化的限制,他們只會與自己人婚配,而這些阿米什人基本都來自當初200位德國移民的後代,異常封閉。

但最初的200位德國移民中,卻攜有這一不利基因突變,於是他們後代中患埃利偉氏症候群的比例飆升。實際上,該疾病還能追溯到一對攜有該突變的夫婦——塞繆爾·金(Samuel King)和他的妻子,他們於1744年才來到該地區。即便現在這種封閉已經打破,但他們患病的機率仍比普通人高出很多倍。

患病的阿米什兒童

不過,在瓶頸效應時期,任何罕見的有益突變也可能被放大,使該有益基因得以在一個社群中迅速傳播。如果當初塞繆爾·金(Samuel King)和他的妻子攜帶的是一種有利基因突變,那麼該種群的後代也會更加的優秀。

而這,也就是種群瓶頸引起的所謂「創始人效應」(Founder Effect)。創始人效應能使得某個孤立的小群體與原始種群發生大相逕庭的改變,無論這種改變是有害還是有益還是無功無過的。也有科學家認為,種群瓶頸是導致新物種出現的強大推力,偶然事件在演化史中發揮著巨大的作用。

走出非洲模型認為,現代人的祖先起源地東非,大約8萬年前開始走出非洲,逐步擴散到其他大陸。

人類在全球上擴張的過程中,可能就經歷了多次大大小小的種群瓶頸。最後,這些人口瓶頸引起的一系列「創始人效應」也成就了如今人類的多樣性。

而根據人類遷徙過程中遺傳多樣性的減少,科學家也繪製出了一副人類遷徙的地理要塞圖。

圖中灰色寬箭頭表示人口擴張到不同大陸地區期間的主要創始人事件,灰色小箭頭表示潛在的遷移路徑,KYA是「千年前」之意。

當一小群智人正式離開非洲的過程中,就遭遇過兩次人口瓶頸。這可能是為什麼非洲人群的遺傳多樣性往往比其他地方更多的原因。之後人類開始兵分兩路進軍歐洲和亞洲,另一個「瓶頸」則發生在人類離開東南亞前往澳大利亞的過程。等人類走得更遠,成功地穿過白令海峽登陸美洲時人口就更少了,新大陸創始人口的有效規模不過70人。

無論如何,人類現在已經渡劫成功,但願其他動物也能一樣幸運吧。

Toba catastrophe theory.Wikipedia

Ambrose, Stanley H. (1998). "Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter, and differentiation of modern humans". Journal of Human Evolution. 34 (6): 623–651.

Charles Q. Choi .Supervolcano Not to Blame for Humanity's Near-Extinction.livescience.2013.04.29

ANNALEE NEWITZ.These early humans survived a supervolcano eruption 74,000 years ago.arstechnica.2018.03.21

Dennis S. Weiner,David Jonah, Bonnie Leighley, Martin S. Dicintio, D. Holmes Morton, Steven Kopits.(2013).Orthopaedic manifestations of chondroectodermal dysplasia: the Ellis–van Creveld syndrome.J Child Orthop,7(6): 465–476.

Sean Kane.The human race once came dangerously close to dying out — here's how it changed us.businessinsider.2016.03.19

Brenna M.Henna , L.L.Cavalli-Sforzaa,Marcus W. Feldman.(2012).The great human expansion.PNAS,109 (44) 17758-17764.

相關焦點

  • 人類也曾瀕臨滅絕?我們驚人相似的基因說:是的
    只要提到人種,我們總能首先想起以膚色劃分的黃種人、白種人和黑種人。但這並不是嚴格意義上的生物學劃分,更多是因為地域、文化和體貌特徵進行的粗暴區分。事實上,人類膚色只需要數千年的演化,就足以發生改變。曾有科學家預測,按目前人口流動速率和交配趨勢,人類只需五千年就不再有膚色的區別了。
  • 「真正的香蕉」已瀕臨滅絕
    卻鮮少有人知道它「脫胎換骨」的跌宕經歷——香蕉一度瀕臨滅絕。1香蕉鄙視鏈頂端的古早香蕉21世紀人們所熟知的香蕉,叫做「香芽蕉」(Cavendish,又稱「華蕉」)。體型小、細長,它們幾乎都能被一手輕鬆拿起。
  • 人類曾瀕臨滅絕 史前文明存在有證據
    7萬年前的人類瀕臨滅絕到7萬年前由於氣候變化導致早期人類數量銳減至2000人,致使人類瀕臨滅絕。以色列和美國的聯合研究小組主導的研究主要檢測了人類的線粒體DNA(通過母系遺傳後代),發現非洲南部的霍伊人和桑恩人在9萬至15萬年前與其他人類發生分離。
  • 7萬年前人類險滅絕 全球只剩2000多人(圖)
    ,地球上人類的祖先曾差點瀕臨滅絕,人口最少的時候,地球上僅有2000多人,而且全部在非洲。  研究發現,與人類的近親黑猩猩不同的是——幾乎所有66億人的DNA基因都是極其相似的。事實上,隨便抽出一組黑猩猩比較一下,它們的基因差異都比地球上66億人的基因差異明顯。科學家認為,現代人的DNA差異之所以如此「小」,正是因為地球上66億人口是由7萬年前的2000多個原始人繁衍而來的。
  • 數量驚人的旅鴿滅絕:人類捕殺、低遺傳多樣性
    插畫作者史密斯·本尼特(Smith Bennett)物種為什麼會滅絕?這是許多前沿研究者都還無法解答的問題。對一個物種滅絕的過程了解越多,能使我們對這一問題有更清晰的認識。旅鴿是最著名的滅絕物種之一,許多科學家都對其進行了深入的研究。旅鴿一度在北美洲擁有龐大的數量,曾有人觀察到一連好幾天都遮天蔽日的旅鴿群。
  • 《劍士》人類瀕臨滅絕原因介紹
    《劍士》中人類瀕臨滅絕是有原因的,很多玩家都不太清楚人類瀕臨滅絕的原因是什麼,今天小編就給大家帶來玩家「北域寒封」分享的人類瀕臨滅絕原因介紹,希望能對大家有所幫助,一起來看看吧。人類瀕臨滅絕原因介紹長老聲稱,名為Great Stobe的骨人是「人類瘟疫的滅絕者」,並且由於他在「人類戰爭」中的犧牲「將土地重置為了原來的純潔」。他口中的這段時間可能與混沌時代一致,因為眾所周知,人類幾乎滅絕,而且暗示骨人在某種程度上要對這種狀況負責。
  • 人類開啟第六次物種大滅絕 每年50種動物瀕臨滅絕
    「很多人否認物種大滅絕的發生,但即便以最保守的數據來估計,我們的結果也證實了,物種大滅絕的的確確正在發生。」史丹福大學保護生物學中心主任保羅·埃爾利希告訴新京報記者。自從1968年出版《人口大爆炸》一書以來,埃爾利希已經成為了人口學和生物學界家喻戶曉的名字。他說,這一次物種大滅絕和前幾次不同的是,人類既是始作俑者,也是受害者,同時也有可能是,力挽狂瀾者。
  • 紐西蘭鴞鸚鵡瀕臨滅絕 所有125隻個體將進行基因測序
    【環球網綜合報導】據英國廣播公司(BBC)2月3日報導,紐西蘭鴞鸚鵡瀕臨滅絕,全球只剩125個個體。專家將對鴞鸚鵡的所有個體進行基因測序,以期提高該鳥類基因多樣性。據紐西蘭國際廣播電臺報導,鴞鸚鵡現僅存125隻,紐西蘭專家們將逐個分析它們的基因組成,這是有史以來第一次為一種動物的所有個體進行基因測序。
  • 數量驚人的旅鴿為何滅絕:人類捕殺與低遺傳多樣性
    插畫作者史密斯·本尼特(Smith Bennett)  物種為什麼會滅絕?這是許多前沿研究者都還無法解答的問題。對一個物種滅絕的過程了解越多,能使我們對這一問題有更清晰的認識。旅鴿是最著名的滅絕物種之一,許多科學家都對其進行了深入的研究。  旅鴿一度在北美洲擁有龐大的數量,曾有人觀察到一連好幾天都遮天蔽日的旅鴿群。
  • 隨著氣溫逐年飆升 曾名噪一時的小丑魚瀕臨滅絕
    據英國《鏡報》報導,具有橙白相間的標誌性外表的小丑魚對於繁殖地的要求非常挑剔,而它們的自然棲息地正受到氣候變化的破壞,因此科學家警告說,這些因《海底總動員》而聞名的小丑魚正處於瀕臨滅絕的危險之中。海葵生活在珊瑚礁上,但珊瑚礁面臨著海洋變暖和汙染、人類入侵等威脅,這也使小丑魚處於危險之中,因為它們對繁殖地點非常挑剔。法國國家科學研究中心的研究主任Serge Planes博士說:「供小丑魚生存的棲息地在逐年減少,因此小丑魚的生存也受到了威脅。」Planes博士以及另一個來自澳大利亞昆士蘭詹姆斯庫克大學ARC珊瑚礁研究中心的研究小組已經對小丑魚進行了長達10年的研究。
  • 人類到底有多可怕?看看那些全族瀕臨滅絕卻無法阻止的物種
    「本文章已經通過區塊鏈技術進行版權認證,禁止任何形式的改編轉載抄襲,違者追究法律責任」貪婪過度消耗,使我們永久消滅了一些比我們還要古老的生命物種。那麼人類到底有多可怕呢?看看那些全族瀕臨滅絕,卻無法阻止的物種就知道了。
  • 我們能使滅絕的物種復活嗎?
    可惜的是,它們已滅絕消失,未來我們通過最新科學技術能將滅絕的物種復活嗎?隨著近年來科學技術的迅速發展,科學家們曾多次提出將滅絕物種復活,並大膽猜測未來不久滅絕動物或將重返地球。什麼是「滅絕物種復活」?「滅絕物種復活」主要涉及3項技術:1、回歸繁殖:可以識別與已滅絕物種有相似特徵的現有物種,並有選擇地進行繁殖,產生更接近已滅絕物種的後代。例如:現已滅絕的歐洲野牛,是所有現代牛的祖先,科學家正通過「陶羅斯計劃(Tauros Programme)」將其復活,希望通過選擇性繁殖與歐洲野牛基因相似的現代牛,從而培育出一種與歐洲原始野牛非常相似的物種。
  • 一份名單顯示,地球上最為獨特的鯊魚和鰩魚正瀕臨滅絕
    倫敦動物學會近日發布的一份名單顯示 132 種在生物演化歷史上具有重要地位的鯊魚和鰩魚正處在滅絕的邊緣,人類活動是造成這些神奇動物瀕危的原因。著名生物學家查爾斯·達爾文曾是這裡的早期員工。2007 年,倫敦動物學會於發起了一項名為「生存邊緣」(EDGE of Existence)的項目,這一項目旨在利用科學的方法識別出地球上「演化最為獨特而又瀕臨滅絕」(Evolutionarily Distinct and Globally Endangered, EDGE)的物種,並推動相關的保護行動。
  • [視頻]瀕臨滅絕的小倭黑猩猩「馬裡」亮相
    節目最後,我們就來認識美國聖地牙哥動物園的新成員,一隻非常可愛的小倭黑猩猩。    這就是美國聖地牙哥動物園的新成員,一隻可愛的小倭黑猩猩。它是9月4號在動物園裡出生的,現在剛剛過了滿月。動物園的工作人員給它取了個名字叫「馬裡」,在斯瓦西裡語中是「有價值的東西」的意思。由於「馬裡」的母親難產,工作人員最初以為會失去這個小猩猩。幸運的是,最終「馬裡」頑強的活了下來。
  • 李健談「丁克」:沒必要延續自己基因,又不是什麼瀕臨滅絕的物種
    夫妻倆人不僅長相好,還才華出眾,這麼好的基因不養小孩真是可惜了。很多人不明白,為什麼無論在事業上還是學業上都如此成功的夫妻會選擇做丁克?下面我們來聽聽李健怎麼說。李健談「丁克」:沒必要延續自己基因,又不是什麼瀕臨滅絕的物種!
  • 【 10大瀕臨滅絕的珍稀動物 】
    9、霍加皮:霍加皮是產於剛果的一種有趣動物,它有著長頸鹿一樣的長脖子,它的後部又長著像斑馬一樣的條紋。1901年才被發現,但因其生性孤僻,在被發現後的五十餘年中關於霍加皮的研究寥寥若無,甚至曾一度被認為已經滅絕,直到1959年8月才被確認為現存物種,如今的數量也在急劇下降。
  • 盤點全球八大瀕臨滅絕的動物,十分珍貴可愛可憐
    全世界有794多種野生動物由於缺少應有的環境保護而瀕臨滅絕76科300餘種植物瀕臨滅絕以下資料只是人類目前所知,不知道還有多少知名或不知名的物種正在消失
  • 和人類有60%相同DNA的它,快滅絕了……
    大米七香蕉瀕臨滅絕之際,人們找到了替代它的新品種——香芽蕉(Cavendish),也就是我們現在常吃的那種香蕉。即使經過基因優化,香芽蕉也不能抵抗所有細菌和害蟲。歷史總是驚人地相似,卻不會簡單地重複。最近幾年,專家發現黃葉病的病原體有變異跡象,一種被稱為熱帶種族tr4的黃葉病已經對香芽蕉構成威脅。香芽蕉抵擋得了「害死」大米七香蕉的老黃葉病,卻奈何不了新黃葉病。
  • 非洲爪蟾不但基因與人類相似,甚至還可以用來驗孕?
    我想看過《捉妖記》的人肯定不少,電影裡面刻畫了不少妖怪,而這些妖怪不僅能夠幻化成人的樣子,就連原來的樣貌還有身形也與我們很相似,但這些相似並非都是憑空想像出來的,這些妖怪的原型在基因上真的和我們人類有千絲萬縷的聯繫,就比如說這隻奇怪的物種,像捉妖記內的雜魚小兵不?
  • BBC《滅絕的真相》,100萬物種瀕臨滅絕!
    其中《滅絕的真相》一集最受矚目,觀眾將在大衛·愛登堡爵士的帶領下,深入了解地球上脆弱的群體與物種面臨的險境。60 分鐘的探索旅程中,觀眾將見識史無前例的野生動物滅絕速度。並認識到工業和人為因素如何導致滅絕的悲劇發生,如果不採取積極行動將要導致的嚴重後果。