「線粒體夏娃」是怎麼一回事?是說她是我們每個人的祖先麼?

2021-01-18 小象科普

線粒體,是一種存在於大多數細胞結構中的用於提供能量的細胞器,擁有自身的遺傳物質和遺傳體系。

夏娃,是聖經中的人物。據聖經記載,是神用亞當身上的一根肋骨製作的女人,與丈夫亞當是所有人的始祖。亞當稱夏娃為他的「骨中骨,肉中肉」,那這也應該是人類最早的情書了。

那把這兩個概念放在一起的「線粒體夏娃」是什麼意思呢?線粒體夏娃這一概念,出現在1987年權威雜誌《自然》上,說的是我們所有人的線粒體DNA全部都來自同一位生活在大約20萬年前的一位非洲女性。聽上去是不是有些不可思議?難道我們所有人都有同一個祖先?難道聖經上記載的亞當夏娃是真實存在的?

關於這個理論,仍然存在很多的爭論。從這個理論,也能推導出一些人類歷史發展的結論。關於這些爭論和結論,在這裡不想做過多的討論,因為我也不是這方面的專家。這篇文章只是想對「線粒體夏娃」這一概念本身一些看似不可思議、容易誤解的地方做一些說明。

理論的合理性

簡單來說,就是「線粒體夏娃」這一理論,其實並沒有聽上去那麼神奇;雖然說「我們所有人都有一個共同的外婆的外婆...的外婆」這句話嚴格意義上沒有錯,但它也沒有聽上去那麼不可思議,而且並不能得出「亞當夏娃是真實存在的」這一結論。

首先來解釋一下「線粒體夏娃」這一看似不可思議的理論的由來。前面說過,我們的細胞裡有線粒體,它是一種用於提供能量的細胞器。線粒體擁有自身的遺傳物質和遺傳體系。而線粒體的遺傳方式就是,我們所有人的線粒體的遺傳物質,都全部來自與母親的線粒體基因,與父親無關。也就是說,我們每個人的線粒體基因,都遺傳自母親。而母親的線粒體基因,遺傳自我們的外祖母。一直往上數,我們每個人的線粒體基因,都遺傳自外婆的外婆的...外婆。

換一個方向,從祖先的角度來看,如果一個人的線粒體基因要一直遺傳下去,必須要滿足兩個條件:

1、她必須是個女性,因為男性的線粒體基因是無法遺傳給後代的;

2、她的所有後代,必須都生育有女性,一旦某一代沒有女性後代,那麼她的線粒體基因就會丟失。

這就會產生一個有意思的推論,就是線粒體基因隨著時間的推移,會一直不斷地丟失,只會減少,不會增加。也就是說,只要經過足夠長的時間,最初來自N個女性的不同的線粒體基因,最終都會變減少為1個,且一直保持下去。會不會再減少呢?當然不會呀,再減少的話就等於人類滅絕了唄。

誤區一:關於「共同祖先」

從上面的解釋來看,是不是從理論上來說,「線粒體夏娃」這一概念一下變得好理解多了?但是好像還是感覺很神奇,因為這不是意味著我們當今世界這大幾十億的人,都有同一個祖先?這個結論嚴格上來說是正確的。之所以它會使我們有這種神奇的感覺,是因為我們對「祖先」這一概念,會有一定的理解偏差。一說到「外婆的外婆的...的外婆」這一「共同祖先」的概念,我們的腦海裡一般會出現這樣的畫面。

最下面一行是我們現在的所有人。每個人上面的一個節點都是自己的母親,同一行附近的幾個節點是自己同母的兄弟姐妹。母親上面的一個節點就是我們的外祖母。像這樣一直找,最終都指到了同一個「線粒體夏娃」,她就是我們每個人共同的外婆的外婆的外婆......的外婆。上面的圖是沒有什麼錯誤的,但它的問題是不全面。更全面一些的圖應該是下面這個樣子的。

主要區別是,在最上面一行,畫出了跟多跟她同一個時代的人。為了可以方便得表示這些人的身份,我們來約定一組編碼規則。

我們用多個F和M來表示我們的長輩,F表示父親,M表示母親。比如說,我們的父親可以表示為F,母親可以表示為M;外婆可以表示為MM,意思是母親的母親,同理,外公可以表示為MF,奶奶可以表示為FM,爺爺可以表示為FF。

這樣,圖中的「線粒體夏娃」,就可以表示為MMM......MMM,一共有n個M。她的丈夫(為了研究方便,我們簡化一下,假設人類一直都是一夫一妻制)可以表示為MMM......MMF,一共有n-1個M和1個N。這樣,上圖中最上面一行的每一個人,都有一個唯一的n個字母的編碼。這些人跟「線粒體夏娃」一樣,都是我們的祖先,而「線粒體夏娃」並沒有什麼特殊的地方。這樣想的話,「線粒體夏娃」這個我們的共同祖先是不是聽上去也沒那麼不可思議了?因為在她同時代的地球上的絕大多數人,都可能是我們的祖先,她只是其中普通的一員。

說到這裡,讓我想起了另外一個例子。在我們的認知裡,總是會對在我們知識體系內的一些比較特殊的東西,賦予特別的含義。比如,買雙色球彩票的時候,應該很少有人會選擇1、2、3、4、5、6、7這七個數字,因為會覺得這組數字是不可能搖出來的。但是其實,這組號碼並沒有什麼特別的,跟每期的頭獎號碼出現的概率都是一樣的。

誤區二:「線粒體夏娃」不能說明夏娃存在

其實,「線粒體夏娃」這個名字,只是一個比較形象的比喻,她並不能證明聖經夏娃的真實存在。她倆最明顯的區別就是:線粒體夏娃肯定是有母親的,而聖經夏娃是沒有的。並且線粒體夏娃的母親,以及她的祖母,順著一直往上找,所有的這些母親,都可以稱為我們當代人的線粒體夏娃。當初文章裡的這個線粒體夏娃,只是科學家大致推算出的距離我們今天最近的一個。

延伸:Y染色體亞當存在麼?

線粒體夏娃的存在,原因就在於我們的線粒體基因只能從母親那裡獲得。而我們還有另外一條決定性別的Y染色體基因,是只能從父親那裡獲得的。這種特性跟線粒體基因很相似,區別是Y染色體只有男性才有。但是在考慮Y染色體夏娃這個話題上,這個區別並沒什麼影響,因為雖然女性沒有Y染色體,但是她一定有父親,我們可以考察她的父親。

用跟線粒體夏娃相同的思考方式,我們可以認為在邏輯上Y染色體亞當也是存在的,這個Y染色體亞當,就是當今世界所有男性最近的共同祖先。有科學家研究指出,Y染色體亞當大約生活在距今6萬到9萬年前。這裡注意一下,這個Y染色體亞當跟前面所說的線粒體夏娃,在時間上差好些萬年,所以他們不可能見過面。這也更加說明了,所謂的線粒體夏娃和Y染色體亞當,跟聖經上的那個亞當夏娃,沒有任何關係,只是一種比喻的命名方法而已。而這種類比,讓不少人產生了誤解。

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