藏在我們身上的「幽靈」人種DNA

2021-02-25 大科技

每個人似乎都有尋根問祖的天性,擴大到整個人類也是這樣。之前,我們只是通過考古去了解我們的祖先長什麼樣,吃什麼,有哪些習俗和文化活動。10年前,隨著對第一個古人類——尼安德特人——的基因組完成測序,一個了解他們的全新窗口被打開了。

基因組測序表明,尼安德特人跟我們的直系祖先——現代智人有過雜交。從那時起,遺傳學家一直在尋找更多過去跨人種雜交的證據。他們的研究沒讓我們失望。但是,就在他們旗開得勝之際,「幽靈」也跟著來了:有跡象表明,在人類基因組中隱藏著某些DNA片段,來自我們從來不知其存在的人種。遺傳學家稱他們為「幽靈」人種。

我們沒有關於這些未知人種的實物記錄——既沒有骨骼化石,也沒有工具,沒有任何考古遺蹟。然而,他們遺留在其他原始人種或活著的人類身上的DNA片段,為我們理解我們這一物種的形成,提供了科學依據。

智人與其他人種雜交是普遍現象

我們的每一個細胞中都可能含有已滅絕人種的DNA片段,這一想法已經提出10多年了。2008年,德國馬克斯·普朗克學院進化人類學研究所的斯萬特·帕珀和他的研究小組從尼安德特人的骨骼中提取出足量的DNA,進行了測序。這為驗證現代智人是否與尼安德特人有過雜交提供了一個確鑿可靠的辦法:你只要在人的基因組中尋找到帶有明顯尼安德特人特徵的DNA序列,即可證明這一點。研究表明,早期人類確實與尼安德特人有過雜交,而且不止一次。目前的估計是,除非洲人以外,所有現代人的基因組中的2~4%來自尼安德特人。

但很快又有跡象表明,我們的祖先不只是跟尼安德特人雜交。就在帕珀完成尼安德特人基因組測序後不久,一個包裹落在了他的桌上。裡面是來自西伯利亞阿爾泰山脈的一小塊古人類手指骨。手指骨年齡在3~5萬年之間,最初被認為來自另一個尼安德特人,但基因測序的結果卻讓他大吃一驚:這是一個全新的人種!現在被稱為丹尼索瓦人。丹尼索瓦人與尼安德特人有共同的祖先,大約是在50萬年前,兩個人種才分離開。

再次,與現代人類的基因組的比較表明,我們的祖先曾與丹尼索瓦人有過雜交,這發生在歐亞大陸。遺傳學研究還揭示,丹尼索瓦人曾分布於從西伯利亞到東南亞的廣大地區,並且他們身上至少有一個基因幫助現代藏族人克服缺氧的困難,能夠生活在高海拔地區。

我們祖先與其他人種雜交的想法一度被人質疑、摒棄,但照現在的情況看來,他們似乎一點不介意跟其他人種交配。

第一個「幽靈」人種

丹尼索瓦人已近乎是幽靈般的存在了:我們迄今只擁有一塊指骨和幾個臼齒作為他們曾經存在的實物證據。然而,2016年一個真正的「幽靈」出現在14000~3400年前居住在中東地區的44個古人的基因組中。研究表明,在45000多年前該地區生活著另一個智人群(現被稱為「古歐亞人」)。但測序顯示,他們沒有與尼安德特人發生過雜交!這很出人意料,因為我們的祖先在6萬年前遷出非洲之後很快就與尼安德特人雜交了。

最有可能的解釋是,在那次遷徙後不久,一群智人就與外界隔絕了。如果你願意,可以認為這是現代智人的第三個分支。其他兩個分支,一個是一直呆在非洲的現代智人;另一個是逐漸擴散到歐亞大陸、澳大利亞並最終進入美洲的現代智人。因為沒有化石記錄,現在還不能解釋古歐亞人為什麼會與其他人種隔絕。也許他們的定居點遠離了其他群體;或者他們發展出了不同的文化,如禁止跨人種交配等。總之,不論什麼原因,這些「幽靈」人種幾千年來沒有和其他人種混合——時間長到足夠進化出不同的遺傳特徵。

非洲的「幽靈」人種

與此同時,人類學家對非洲一些原始部落人群進行了基因組測序,包括喀麥隆的巴卡人和坦尚尼亞的哈扎人、桑達威人。這些人因長期與世隔絕,身上保留著更純的非洲人血統。

在他們的基因組中,人類學家發現了來自另一「幽靈」人種的DNA片段。因為這些DNA片段僅出現在這些非洲人身上,不出現在任何歐亞人身上,所以可以肯定,在6萬年前的「走出非洲」大遷徙之後,這個「幽靈」人種必定曾與繼續生活在非洲的智人有過雜交。根據推算,雜交可能發生在過去3萬年間的某個時間點。如果真是這樣,那將是個重大發現。這意味著直到最近,還有其他人種和智人一起生活在非洲。

正像尼安德特人和丹尼索瓦人的情況一樣,非洲「幽靈」人種似乎在進化上與現代智人走了不同的路,他們可能與尼安德特人在非洲有著共同的祖先。所以現在的一個觀點是:在70萬年前,一群人率先走出非洲,成為今天所認為的尼安德特人;與此同時,留在非洲本地的人群後來又分裂成兩支,一支是「幽靈」人種,另一支是現代智人的祖先。然後,留在非洲當地的兩支人種又發生雜交。

這個非洲「幽靈」人種到底是什麼人依然是個謎。一個候選者是「納萊迪人」——2013年在南非洞穴中發現的一個新人種。骨骼化石表明,納萊迪人大約生活在25萬年前,但沒有人知道這個人種存活了多久,有沒有生存到3萬年前與智人發生雜交的年代。另一種可能是最早發現於歐洲的海德堡人。有證據表明,海德堡人的一個分支直到30萬年前還在非洲生活。「幽靈」人種可能與海德堡人屬於同一支人種。

或者還有另一種可能,即「幽靈」人種可能像古歐亞人一樣,是智人的一個亞群,從其他種群中分離出來足夠長的時間,以至於獲得了不同的遺傳特徵。人類學家甚至推測,在10萬年或更久以前,非洲不同地區可能生活著許多現代智人的亞群,在某種程度上他們相互雜交,也許後來有些種群滅絕了。

人類進化樹枝枝葉葉緊相連

即便是近乎幽靈的丹尼索瓦人,也有他們自己的「幽靈」。如今居住在大洋洲、東亞和東南亞的人群從丹尼索瓦人那裡遺傳了約5%的DNA。但通過仔細研究這些DNA序列,人類學家發現它們與發現於西伯利亞丹尼索瓦山洞的手指骨DNA並不完全一致。現在可以確定,丹尼索瓦人種至少也存在兩個亞群。這真是讓人出乎意料。

所有這些研究都表明,人種經過數千年甚至數十萬年分離,又相遇雜交,這是普遍的現象,而不是個別例外。所以,那種一根根枝條獨立分叉,涇渭分明地向外延伸的人類進化樹必須拋棄,應該描畫成一根枝枝葉葉相互纏繞,你中有我,我中有你的進化樹。

在此,我們不妨梳理一下本文中提到的各人種之間的關係:最早是起源於非洲的海德堡人。海德堡人分成兩支,一支走出非洲,進入歐洲,後來進化成尼安德特人和丹尼索瓦人,另一支留在非洲,進化成智人和非洲「幽靈」人種。智人的一支又在6萬年前走出非洲,擴散到全球其他地方,一部分與尼安德特人和丹尼索瓦人雜交,如今我們大多數人都是他們的後裔;也有像歐亞人這樣的個別群體被長久隔絕,但後來又融入人類大家庭。留在非洲的智人後來與非洲「幽靈」人種雜交,產生現代純種的非洲人……

「幽靈」人種的發現,也改變了我們對人類遠古時代的看法。可以說,遠古的世界不那麼單調了,因為有那麼多不同的人種比鄰而居。雖然一些人種已經滅絕,但他們的「幽靈」卻至今還活在我們身上,從這一點來說,他們也是值得我們紀念的吧。

小貼士:海德堡人

海德堡人屬於直立人。一般認為,在120萬年到80萬年前,非洲直立人由於氣候變化等原因而大量遷徙。終於,一些直立人走出非洲,來到歐洲和亞洲。這樣,直立人遍布在非歐亞三大洲,開始了獨立進化。

海德堡人的骨骼雖然最早發現於德國的海德堡,但其分布不限於歐洲。一般認為,因氣候等原因,海德堡人分為兩支,一支為歐洲海德堡人,一支為非洲海德堡人。在歐洲的海德堡人可能是尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先。非洲的海德堡人,在20萬年前演化出了智人。

拓展閱讀:動物中也有「幽靈」物種

2018年在一次國際會議上,西班牙龐普法布拉大學的託馬斯·馬奎斯-博內特展示了一張黑猩猩和倭黑猩猩在進化樹上位置的幻燈片。在最長的樹枝的右邊,畫著一個卡通風格的「幽靈」物種,手舉在空中,高喊「猜猜我是誰?」

這個「幽靈」靈長類物種是馬奎斯-博內特在研究中部非洲野生黑猩猩和倭黑猩猩的基因組時發現的。他在黑猩猩和倭黑猩猩的基因組中,發現一些奇怪的DNA片段,這些碎片不能用隨機突變來解釋,所以他推測來自一個未知的「幽靈」倭黑猩猩種群。這個「幽靈」種群必定很長時間與其他倭黑猩猩種群隔絕,獨立進化,後來又與它們久違的親屬雜交,但現在已經滅絕。

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