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尼安德特人的 DNA 揭晓了一次神秘的人类迁移历史|尼安德特|化石|博士

来源:好奇心日报 编辑:92江南网 时间:2017-07-20

科学家通过化石和 DNA,拼凑出了人类的起源故事,其中的曲折离奇并不亚于你看过的电影。

专家现在的一个共识是,智人至少在 30 万年前就已经出现在非洲。直到很久以后,距今大约 7 万年前,一小群非洲人迁移到其它大陆,从而演变成现代人类中的其他种群。

若阿内斯?克劳斯(Johannes Krause)是德国马克斯?普朗克人类历史学研究所(Max Planck Institute for Human History)的主任,在他看来,这个时间鸿沟令人难以理解。他在一次专访中说出了自己的疑问:“为什么在那之前就没有人离开非洲呢?你基本上走着也能到达另一片大陆。”因为这片大陆可以说是直接连接着近东地区的。

周二,克劳斯博士和他的同事在在线期刊《自然?通讯》(Nature Communications)发表了一项研究报告,称非洲人在 27 万年前确实曾经走出非洲。

研究人员根据在化石中新发现的 DNA 得出结论:人类的近亲早期智人曾从非洲迁移到欧洲。在那里,他们与尼安德特人进行了杂交繁衍。

尼安德特人的 DNA 揭晓了一次神秘的人类迁移历史|尼安德特|化石|博士

一根从德国 Hohlenstein–Stadel 洞穴中发现的尼安德特人股骨(或大腿骨)的一部分。 图片版权:Oleg Kuchar/乌尔姆博物馆(Museum Ulm)

然后这批古代的非洲移民消失了。但他们的一些 DNA 在尼安德特人的后代中延续了下来。

克劳斯博士说:“现在我们的理解才更加全面,一切才解释得通。”

自 1800 年代以来,古生物学家一直在努力了解尼安德特人与现代人类之间的关系。通过研究化石,科学家发现,从解剖学意义上来说,尼安德特人有着十分不同的特征:浓密的眉毛,粗壮的身躯,以及一些现代人类所没有的微妙的身体特征。

科学家在西班牙胡瑟裂谷(Sima de los Huesos)洞穴中发现了目前最古老的类尼安德特人骨头,可以追溯到 43 万年前。最近期的尼安德特人的遗址距今约 10 万年,分布于欧洲各地,并一路延伸至西伯利亚南部。

然后,到了 4 万年前,尼安德特人的化石记录突然销声匿迹。

在 2000 年代中期,当时还是一名研究生的克劳斯博士前往各个博物馆,对从尼安德特人化石上钻下来的各种骨块进行了研究。他和同事在这些骨头中发现了一些可以分析研究的 DNA 片段。

尼安德特人的 DNA 揭晓了一次神秘的人类迁移历史|尼安德特|化石|博士

1937 年,科学家在 Hohlenstein-Stadel 洞穴口进行考古挖掘,同年,人类首次发现尼安德特人股骨。图片版权:乌尔姆博物馆

研究古代基因的科学家主要在寻找两类遗传物质。我们绝大多数的基因存在于每个细胞里的一个“小袋子”,即细胞核里。我们所谓的核 DNA(nuclear DNA)继承自父母双方。

但是,在被称为“细胞能量工厂”的线粒体中也存在少量的 DNA。而我们的线粒体 DNA 则只继承自母亲一方,因为父亲的精子在受精过程中会破坏掉本身的线粒体 DNA。

几年前,克劳斯博士和他的同事在一块古老的化石中采集线粒体 DNA,以求发现尼安德特人的基因。他们先是在一些化石中发现了线粒体 DNA,后来又设法提取到了核 DNA。

这些基因带来了一些令人惊喜的发现。例如,在现存的非非洲裔人群中,就有一些来自尼安德特人的 DNA。当现代人类扩张到非洲之外后,他们似乎与尼安德特人进行过数次杂交繁衍。

他们杂交后繁衍的后代成为了人类社会的一部分,将他们的基因传递了下去。

但是,在西伯利亚南部阿尔泰山丹尼索瓦洞(Denisova)发现的一节手指骨和一颗牙齿,让克劳斯博士和他的同事又陷入了另一个谜题。

在这些化石中,科学家们发现了一些线粒体 DNA 序列,它们既不属于现代人类,也不属于尼安德特人,而是属于另一个较远的分支。而尼安德特人的线粒体 DNA 与现代人类更接近。

后来,研究人员设法从丹尼索瓦人的指骨中提取出了核 DNA,发现丹尼索瓦人与尼安德特人更相似。

随着科学家在更多的化石中提取到 DNA,我们人类的起源历史变得愈加清晰。据科学家们估计,现代人类、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先大约生活在 55 万年前至 76.5 万前之间。

大约在 44.5 万年前至47.3 万年前期间,三者共同祖先的后裔分裂为两个谱系。其中一个谱系最终演变成了现代人类,而另一个则演变成了尼安德特人和丹尼索瓦人。

然而经过多年的研究,克劳斯博士仍然不明白为什么尼安德特人的核 DNA 和线粒体 DNA 似乎有着不同的历史。前者显示出了与丹尼索瓦人之间的联系,而后者则与现代人类有关系。

在 2013 年,人们对于这个问题的疑惑进一步加深。一块从西班牙胡瑟裂谷洞穴发现的类尼安德特人化石距今已有 43 万年,另一组研究人员从中提取出了线粒体 DNA。

尼安德特人的 DNA 揭晓了一次神秘的人类迁移历史|尼安德特|化石|博士

最近拍摄的 Hohlenstein-Stadel 洞穴入口。2013 年,一名研究人员分析了从这个洞穴中发现的一块尼安德特人化石,并成功重建出其所有的线粒体 DNA。 图片版权:Wolfgang Adler/ 乌尔姆博物馆

研究人员曾预测其 DNA 会与后来生活在欧洲的尼安德特人相近似。然而结果却恰恰相反,其线粒体 DNA 似乎属于丹尼索瓦人。但丹尼索瓦洞却距离西伯利亚 6437.3 千米之外。

去年,研究人员宣布,他们已经从同一块胡瑟裂谷洞穴发现的化石中采集到一小部分的核 DNA。这份遗传物质似乎是属于尼安德特人,而不是丹尼索瓦人。

如今,克劳斯博士和他的同事发现了新的尼安德特人 DNA,他们相信,这可以解开这个有关遗传的谜团。

在 2013 年,克劳斯博士所带的一名研究生柯西莫?波茨(Cosimo Posth)研究分析了一块从德国 Hohlenstein-Stadel 洞穴中挖掘的尼安德特人化石,并成功重建了其中全部的线粒体 DNA。

波茨博士推测,这块尼安德特人化石约有 12 万年的历史,更重要的是,它属于一个历史悠久的尼安德特人分支。他和同事由此确定,所有已知的尼安德特人线粒体 DNA 都继承自 27 万年前的祖先。

科学家根据所有的数据,可以推测出一连串的演变过程,而那个曾经困扰了克劳斯博士如此长时间的谜团也可能由此得到解答。

尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先在 50 多万年前遍布于欧洲和亚洲地区。然后,东方和西方的两个人群在遗传上逐渐分道扬镳。

在东方,他们演变成为丹尼索瓦人。在西方,他们则演变成为尼安德特人。而在西班牙胡瑟裂谷洞穴发现的那块距今 43 万年的化石恰恰是处于这一分裂的早期阶段,因此在尼安德特人基因中又能找到丹尼索瓦人的基因。

在 27 万年前的某一个时期,与现代人类相近似的非洲人类迁移到欧洲,与尼安德特人进行杂交繁衍,他们的 DNA 因此加入到了尼安德特人的基因库中。

经过众多世代,大部分的新 DNA 已经消失。但线粒体 DNA 传承了下来,从母亲传给子女。事实上,由于某种原因,最终所有的尼安德特人都抛弃了他们原来的线粒体 DNA,而继承了这种新的线粒体 DNA。

波茨博士认为,现代人类的早期祖先可能就是从北非迁移到欧洲的。而上个月在摩洛哥发现的距今 30 万年智人化石也支持这种想法。

但波茨博士表示,还存在另一种可能性:这些移民属于非洲的另一支与现代人类相近的人类种群,只是科学家至今尚未有记录,现在就排除这种可能性还为时尚早。

波茨博士说:“我觉得要给这些人类种群取名并不是很妥当。”

美国长岛冷泉港实验室( Cold Spring Harbor Laboratory)的遗传学家亚当?斯派尔(Adam C. Siepel)并没有参与这项新研究,在他看来,这种假设与证据相一致。他说:“我认为这是绝对有可能的。”

新的研究发现暗示了一些关于人类历史的重要发现。

要知道早期的非洲人与尼安德特人之间进行过多少次的杂交繁衍是不可能的。但在史前某个时期,至少有一位生活在非洲的女性曾与一位尼安德特人男性交配,生下了混血的孩子。

斯派尔博士说:“当这名混血孩子诞生之后,其外表看起来可能会与众不同。但不管怎样,这个混血小孩最终都会融入尼安德特人的社会中。”

斯派尔博士提醒道,这一假设取决于 Hohlenstein-Stadel 化石中发现的新 DNA。克劳斯博士和他的同事现在正努力试图从化石中提取出核 DNA。

在胡瑟裂谷洞穴的研究显示,科学家现在可以追溯到更多年前的基因。而最具启发意义的 DNA 可能来自摩洛哥山间的考古发现。

在那里,科学家们或许可以找到最早期的智人基因,然后就可以拿来和尼安德特人的基因作比较。

克劳斯博士说:“这些都是我在 5 年前所想像不到的。”


翻译 熊猫译社 李秋群

题图来自 Vimeo

? 2017 THE NEW YORK TIME

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