摘要:"我们从哪里来?"这个问题自人类有意识以来就不断困扰着我们。在漫长的探索中,科学家们曾认为现代人类(Homo sapiens,智人)在20-30万年前在非洲出现,且源自单一血统。但是,这一观点如今受到了挑战。
"我们从哪里来?"这个问题自人类有意识以来就不断困扰着我们。在漫长的探索中,科学家们曾认为现代人类(Homo sapiens,智人)在20-30万年前在非洲出现,且源自单一血统。但是,这一观点如今受到了挑战。
近日,《自然·遗传学》(Nature Genetics)杂志上发表了一项研究:通过分析现代人类的全基因组序列,发现我们并非来自单一血统,而是源自两个约150万年前分离、在30万年前重新融合的古代人群。这一发现可能彻底改变我们对人类起源的理解。
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人类对自身起源的认识经历了漫长的演变过程。从达尔文提出进化论,到分子生物学的兴起,再到现代基因组技术的发展,我们对人类历史的理解不断深化。
在过去二十年中,科学界普遍接受的观点是"出自非洲"理论:智人现代人类在20-30万年前在非洲出现,并从一个单一血统演化而来。随后,他们从非洲迁出,逐渐扩散到全球各地。
我们已经知道,智人在约5万年前曾与尼安德特人(Neanderthals)和丹尼索瓦人(Denisovans)这两个已灭绝的人类近亲发生过基因交流。这就是为什么非非洲人群的基因组中含有约2%的尼安德特人DNA。
本次研究团队采用了一种创新方法,他们将其称为"数字考古"——通过现代人类DNA分析远古历史。这一方法不依赖于从古老骨骼中提取遗传物质,而是直接从现代人类的基因组中推断古代人群的存在和特征。
研究人员开发了一种名为"cobraa"的计算算法,专门用于模拟古代人类人群如何分离和重新融合。他们首先使用模拟数据测试了这一算法,然后将其应用于来自"千人基因组计划"(1000 Genomes Project)的真实人类基因数据。这个全球性项目收集了来自非洲、亚洲、欧洲和美洲人群的DNA序列。
通过这种方法,他们发现了一个惊人的事实:大约150万年前,人类的祖先分成了两个独立发展的群体。这两个群体各自发展了约120万年,然后在约30万年前重新融合,形成了现代人类的祖先。在这次融合中,一个祖先群体贡献了现代人类基因组的80%,另一个群体贡献了20%。
这两个祖先人群各自有着引人入胜的历史。让我们先来看贡献了80%基因的主要祖先人群。
研究显示,在两个群体最初分离后,这个主要群体经历了一次严重的"种群瓶颈"——意味着它的人口规模曾经急剧减少,可能只剩下少数个体。随后的一百万年间,这个群体的规模才慢慢增长。
值得一提的是,研究还表明,这个主要群体不仅是现代人类的主要祖先,也是尼安德特人和丹尼索瓦人的祖先群体。
而贡献了20%基因的少数群体,虽然这个群体的基因贡献比例较小,但其影响可能非常重要。研究发现,从这个少数群体继承的某些基因,特别是与脑功能和神经处理相关的基因,可能在人类进化中发挥了关键作用。
研究还发现一个有趣的现象:从少数群体继承的基因通常位于远离与基因功能相关的基因组区域,暗示着从贡献20%基因的群体继承下来的DNA更多是辅助信息或不太重要。
这可能是因为当两个分开很久的群体重新融合时,它们的基因并不总是能完美协作。就像两套不同的机器零件,并非所有部件都能无缝结合。自然选择倾向于保留那些能够和主要群体(贡献80%基因的那个)和谐共存的基因,而将那些可能导致问题的基因逐渐筛选掉。这个过程科学家称为"净化选择"——本质上就是大自然的质量控制机制,它保留有益或中性的基因变异,而逐渐清除可能有害的变异。
更值得注意的是,由于此次混合发生在人类从非洲扩散到全球之前,所以这部分基因存在于所有现代人中,无论是非洲人、亚洲人还是欧洲人,而约2%的尼安德特人DNA主要存在于欧洲和亚洲人中。这表明该混合事件在人类进化史上具有更加根本性的重要性。
那么,这两个古代人群究竟是谁?目前的化石证据表明,在这一时期生活在非洲和其他地区的人类物种包括直立人(Homo erectus)和海德堡人(Homo heidelbergensis)等,它们可能是这些祖先人群的候选者。
但是,将基因研究与化石记录对应起来仍然是一个挑战,需要更多的研究和证据来确定哪些基因祖先对应哪些化石群体。这就像是一个巨大的历史拼图,我们现在只找到了一些关键碎片,还需要继续寻找更多线索来完成整幅图景。
这项研究不仅改变了我们对人类起源的认识,也促使我们重新思考进化本身。传统上,我们常常将物种进化想象为一棵树,每个分支代表一个独特的物种谱系。但现实可能更像是一张网络,不同谱系之间存在着复杂的基因交流和混合。
研究人员表示:"物种以清晰、独特血统进化的观念过于简单化。杂交和基因交换可能在物种的出现过程中反复扮演重要角色。"
为了验证这一观点,科学家团队将他们的"cobraa"模型应用于蝙蝠、海豚、黑猩猩和大猩猩的基因数据,在部分物种中也发现了祖先人群结构的证据。这表明基因混合可能是自然界中一个普遍现象,而不仅限于人类进化。
通过观察今天的DNA就能重建几十万年或几百万年前的事件,这是令人惊叹的。它告诉我们,我们的历史远比我们想象的更加丰富和复杂。
参考:
来源:硅属