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《科学》论文:探寻人类DNA进化“密码”

科普小知识2021-12-16 06:37:36
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随着现代科学的蓬勃发展,在这个科学体系中可以发现许多自然现象。

然而,这远远不够。因为在人类对世界的理解上仍有许多未知的鸿沟,人类本身就是最大的谜。没有人能解释人类起源于哪里,以及他们在未来将如何发展。

为了找到这个答案,科学家们一个接一个地追踪,渴望从经历了翻天覆地变化的地球上找到几百万年前人类起源的线索。他们还希望从古代人类身上获取DNA,然后描述现代人的基因进化规律。

11月6日发表在《科学》杂志上的一篇论文称,将现代欧洲人联系在一起的基因纽带的历史比我们想象的要早得多。因为科学家从一个生活在大约37000年前的人的腿骨碎片中获得了DNA。从基因的角度来看,他与今天生活在欧洲的人惊人地相似。

DNA证明现代人的起源

如果你想知道在更接近现代的古代人类研究中取得了哪些突破,你必须首先普及一些关于人类起源的问题。

长期以来,在人类起源问题上,有两个概念:人类的起源(广义的人类)和现代人的起源。

从目前的化石材料来看,学术界对人类的共同祖先起源于大约700万年至500万年前的非洲这一观点没有多少争议。关于现代人的起源,学术界有两种假说,即“非洲单一起源论”和“多起源论”。前者认为非洲是现代人的故乡,而后者认为现代人分别起源于欧洲、亚洲和非洲。

这两种观点相左。谁能找到关键证据就占了上风。结果,考古学家、古人类学家和遗传学家涌入军队寻找证据。

这一次,由欧洲和美国科学家组成的研究小组获得的证据明确支持前者。正在研究的腿骨来自欧洲发现的最古老的现代人类标本之一。它也被称为科斯坚斯基14号(K14),因为它的挖掘地点是俄罗斯考古遗址科斯坚斯基。

复旦大学生命科学学院人类学教授李辉在接受《中国科学日报》采访时解释说,这项研究的对象是旧石器时代的人类。科学家普遍认为,为了适应不同的环境,生活在数万年前的现代人被分成不同的种族。“现代欧洲人通常被认为是大约9000年前从中东和近东移民到欧洲的人。”李辉说,“这项研究的目的是在中东种族传播到欧洲之前,确认欧洲人的基因状况。”

哥本哈根大学的遗传学家、研究员埃斯科·威勒斯列夫说,科学家们认为,这个人基因中所包含的遗传特征只是被引入了欧洲。这项研究表明,现在已经发现证据支持在欧亚大陆西部形成一个多方向的基因流,重复出现,甚至可能连续出现聚集的群体。

其他遗传学家认为该基因来自个体狩猎采集者和农民,并在K14基因中发现。威勒斯列夫认为,除了不同族群之间的碰撞和偶尔的融合,还有一个独立的、基因相似的物种从俄罗斯一直传播到中东,然后到北欧。

更多证据

在《科学》发表这篇论文之前,《自然》发表了一篇题为“45000年前西伯利亚西部现代人的基因组”的论文,也支持这一观点。本文发表的DNA数据是迄今为止提取的最古老的现代人类基因组序列。

2008年,当一名俄罗斯艺术家在西伯利亚西部的额尔齐斯河边寻找象牙时,他发现了一根几乎完整的人类股骨,它从乌斯季姆附近的河岸上伸出来,根据C14的测量,这是在大约45000年前。这是非洲和中亚以外最早的现代人类化石,有直接的年代数据。

研究人员发现,这块股骨携带的尼安德特人DNA比今天非洲以外的人略多。但是它的DNA形状相对较长,而且我们今天看到的尼安德特人基因组是一个更加碎片化的片段,这是由于许多代人的不断繁殖。

这一发现对“非洲单一来源理论”具有重要意义。然而,这项研究没有发现西伯利亚人所属的群体比其他地区的现代人更接近大洋洲人口。从某种程度上来说,这表明早期现代人走出非洲不仅沿着早期认为的南部印度洋路线,而且还呈现出一种更为复杂的局面。

中国科学院昆明动物研究所研究员苏冰在接受《中国科学日报》采访时表示,尽管科学家需要古代人类的DNA来证明现代人类起源的推理是否正确,但数万年前提取古代人类的DNA相当困难,普通化石往往不具备提取DNA的条件。“只有在北方相对寒冷干燥的地方发现的化石才能保存可提取的DNA。由于气候潮湿,通常在南方发现的化石基本上被破坏了。”苏冰说道。

理解过去可以分析未来

显然,不是每个人都能理解追溯几十万年前现代人起源的意义。它与考古学有不同的含义。对某一遗址的发掘和对某一朝代的判断都是使人类更好地理解历史的方式,都是一种回顾。

然而,为了更好地理解未来,科学家们正在回顾现代人的起源。“我们可以从人类基因改变的程度和时间来推断人类适应环境的过程,适应速度有多快,变化有多大,人类进化速度有多快,以及未来会发生什么变化。”李辉说。

对于目前科学界公认的种族,在分类时采用了人们熟悉的三分法,即地球上的人类分为三大种族,即蒙古种族(黄色种族)、欧罗巴种族(白色种族)和澳大利亚黑人种族(黑色种族)。除了三个主要的种族,还有五个小种族或族群。

古代人类DNA的检测“有助于我们了解现代人类基因组的变化以及不同种族之间的关系和基因交换以及对基因库环境的适应”苏平解释道。