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人类进化:我们都和尼安德特人沾亲带故

2014-03-08 08:52  已被阅读

摘要:尼安德特人对现代人类基因贡献几何?答案越来越清楚。 你有多少尼安德特人(粗鲁的代名词)的基因?这样的问题听上去似乎颇带侮辱性。但是,只要你不是非洲人或者近代祖先中有非洲人,那么你的尼安德特人基因占比大概是1-3%。...

尼安德特人对现代人类基因贡献几何?答案越来越清楚。

你有多少尼安德特人(粗鲁的代名词)的基因?这样的问题听上去似乎颇带侮辱性。但是,只要你不是非洲人或者近代祖先中有非洲人,那么你的尼安德特人基因占比大概是1-3%。

虽然智人[2]是目前仅存的人类种群,但是最新研究发现,事实并非如此。6万年前,现代人类第一次离开非洲时就在欧洲和亚洲的确遭遇了其他种群的人类,尼安德特人(图中是画家对尼安德特人的诠释)就是其中一种。在一些情况下,他们会与这些种群发生混种。现代人类基因组中依然可以找到这些种群基因的踪迹。已有两项研究对种群混合进行了深入而细致的研究,并努力找出结果。这两项研究有一篇刚刚发表在《自然》杂志上,另一篇则发表于《科学》杂志。

《自然》杂志上的那项研究由哈佛医学院的斯里拉姆·萨卡拉拉门(Sriram Sankararaman)和他的同事们共同负责。他们对1004名欧裔和亚裔的活体基因组进行研究,并与尼安德特人脚趾骨样本中的DNA进行对比。此样本来自西伯利亚的洞穴之中,距今5万年历史。不仅如此,他们还将这些基因组与176名西非人的基因组进行了对比。萨卡拉拉门博士认为,西非基因组可能几乎不含有尼安德特DNA,因为从目前的化石记录推断,历史上的尼安德特人仅居住于欧洲和西亚。

而在欧裔和亚裔组中,萨卡拉拉门博士和他的同事们确实找到了大量像是来自尼安德特人的DNA。而这类DNA并不是平均地散布于所有现代人类的基因组中,这一点很有说服力。据此,他们对这类DNA在携带者身上产生的影响进行了推测。例如,他们体内那些影响角蛋白产生的基因显示出更多的尼安德特人特性。角蛋白是毛发和皮肤的重要成分之一。冰河世纪,尼安德特人的发源地比现在更为寒冷,因此他们的毛发比智人的更加浓密(这样保暖效果会更好)。因此,非洲人种保留尼安德特人的这类特征是自然选择所致,毕竟他们得适应亚北极环境。

萨卡拉拉门博士还意外地发现,尼安德特基因中的DNA与糖尿病、克罗恩氏病、红斑狼疮,甚至烟瘾都有关联。这不一定代表继承这种DNA就是件坏事。比如说,在食物选择丰富的现代社会,一种基因增加了罹患糖尿病的风险,但是在较恶劣的生存环境中,携带这种基因却有诸多好处。

事实上,真正有害的基因应该已经不复存在,因为自尼安德特人灭绝后的3万年里,自然选择说不定早就将有害基因斩草除根了。

例如,X染色体(和Y染色体共同决定个体的性别)上几乎找不到尼安德特基因。睾丸内表达的基因[3]中也鲜有尼安德特人的影子。针对杂交动物(往往是不育的)的研究表明,降低雄性生育能力的基因通常出现在X染色体上。由于从进化的角度讲,不能繁衍后代乃是最大禁忌。因此,迫于自然选择的巨大压力,致病 DNA得以从尼安德特人和智人的混种后代体内清除。

发表于《科学》杂志的研究由西雅图华盛顿大学本杰明·维尔诺和约书亚·阿基主持,该研究得出了和萨卡拉拉门博士类似的结论。维尔诺博士和阿基博士从665名欧洲人和东亚人的基因组中追踪尼安德特基因。他们也发现这种DNA存在于和皮肤有关的基因中,同时还发现并不是所有新获得的基因对于携带者都是有益的。

此外,他们还有一些其他发现。借助计算机模型,他们推断:在过去的几千年里,人类的混种过程并不是沿一条平稳路径前行,可能中途经历过几番起落。他们和萨卡拉拉门博士都发现,平均来讲,东亚人比欧洲人继承了更多的尼安德特基因。这一点很奇怪,因为就目前所知,尼安德特人从未在东亚居住过。

机器中的幽灵

维尔诺博士和阿基博士还利用他们的数据,设法对尼安德特基因组本身进行更深入的了解,这种基因组七零八碎地分散于现代人体内。虽然他们和萨卡拉拉门博士的研究均建立在能够通过对比现代人类基因组和化石DNA来识别尼安德特基因组的基础上,但是他们得到的化石材料并不完美。通过研究那些现代基因组中鉴定为尼安德特基因的DNA“字母”(即,DNA的基本化学成分,它们携带着基因信息)的精确排序,可以增进对尼安德特人真实外形的了解。

关键是,虽然尼安德特DNA在任何个人体内的数量都极少,然而每个人体内这种DNA的精确数量却不尽相同。那么,只要考察对象数量足够,重建大片尼安德特基因群就并不是不可能的事。维尔诺博士和阿基博士认为,他们对665个样本的研究已将尼安德特基因群还原了大约20%。

对于已灭绝的物种而言,这一数字相当可观。这表明,“种群”的概念在一定大程度上只是人类思维创造产生的,而并非真实的自然分类。严格来讲,尼安德特人也许灭绝了,但是他们的DNA如同幽灵一般,还在现代人体内流连忘返。

[1] 尼安德特人,也被译为尼安德塔人,常作为人类进化史中间阶段的代表性居群的通称。因发现于德国尼安德特河谷的人类化石而得名。尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲,从20万年前开始,他们统治着整个欧洲和亚洲西部,但在2.8万年前,这些古人类却消失了。2009年,尼安德特人基因组图发布。

[2] 智人,生物学分类中人属中的一个“种”,为地球上现今全体人类的一个共有名称,关于智人最早出现在地球上的时期有各种不同的推测,通常认为是在大约20万年前。关于起源地点,科学界的观点也不一致。通过分析化石和DNA(脱氧核糖核酸),比较有说服力的观点是认为人类起源于东非。

[3]基因表达(gene expression)是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。

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