综合 > 人类起源于非洲吗?造就现代人的一次混血

人类起源于非洲吗?造就现代人的一次混血

大卫·赖克的作品

相反,我们对“非洲是人类起源故事的中心”的理解使我们忽视了它过去5万年的史前历史。太不可思议了,不是吗?对5万年前非洲的历史进行了非常详细的研究,因为许多学者已经认识到非洲从石器时代中期到晚期的过渡。

(石器时代中期到后期的过渡)

和欧亚大陆西部旧石器时代中期到晚期的过渡

(旧石器时代中期到晚期的过渡)

,对人类文明的发展具有重要意义。考古证据表明,这些过渡阶段正是现代人某些独特行为特征出现的时候。

然而,在这个阶段之后,学者们对非洲历史没有什么兴趣。在不同的学术会议上,我经常听到这样一句话,“我们离开了非洲”,就好像现代人类历史上的主角离开了非洲,去了欧亚大陆。一个错误的印象是,在非洲今天诞生了非洲以外的人的共同祖先之后,非洲人类进化的故事已经结束。留在非洲的人们只是保持着他们的旧方式,在过去的五万年里没有改变。

与对欧亚大陆过去5万年人类历史的丰富了解相比,我们对同一时期非洲人类历史缺乏了解是不寻常的。欧洲是最关注现有研究的地方,考古学家在那里详细记录了一系列文化变化:从尼安德特人到现代人的前奥伦纳文化,到奥伦纳文化,到重力文化,再到中石器文化。

(旧石器时代文化)

,然后是石器时代的农业文化和这些农民的后代创造的查耳石器时代、青铜时代和铁器时代的文化。当前的古代dna革命,由于过度使用欧亚大陆,特别是欧洲的许多样本,进一步加剧了非洲和欧亚大陆在理解史前史方面的差距。

《人类起源的故事》,大卫·赖克译,叶凯雄、胡郑飞译,湛卢文化,浙江人民出版社,2019年6月

只有少数稍微深入一点的研究发现,留在非洲的人,像那些移民一样,经历了非常复杂的进化。这其实是显而易见的。我们对非洲人类历史了解不多的主要原因是缺乏研究。过去数万年的非洲人类历史是我们整个人类历史不可或缺的一部分。我们经常强调非洲是现代人的起源,这使得我们忽略了研究留在非洲的人是如何演变成今天的他们的。现在,我们可以通过现代和古代的dna研究来改变这种情况。

造就现代人的混血

2012年,莎拉·斯科夫

(sarah tishkoff)

她和她的同事研究了现代和古代人类的杂交对今天非洲基因组的影响。他们当时没有使用古代人类基因组,例如尼安德特人和杰尼索夫人的基因组,他们是欧亚大陆现代人和古代人的混合体。

TiSkof和他的同事对非洲几个高度分化群体的整个基因组测序,然后从这些基因组数据中寻找现代人和古代人混合种族留下的痕迹:与其他基因组相比具有高密度遗传差异的长dna区域。这些地区可能来自与现代人祖先高度不同的人群。它们通过混血儿进入现代人的基因组。他们今天将这种方法应用于非洲以外的人。鉴定出的dna片段几乎与尼安德特人基因组中的片段完全匹配,证明了这种研究方法的可靠性。

蒂芙尼·斯考夫(Tiffany Skof)和他的同事随后将这种方法应用于非洲人口,还发现了一些差异很大的dna片段,表明非洲祖先与古代人类混合了血液。然而,尼安德特人今天并没有将血液与非洲人的祖先混合,这表明这些dna片段来自另一个未知的古代非洲人类,或者基因组尚未被发现的“幽灵群”。

大卫·赖克是哈佛医学院的遗传学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。他是古代人类dna领域的世界领袖。2015年,大卫·赖克(David Reich)被《自然》杂志评为“年度十大人物”之一,因为他是第一个通过大规模测序和分析古代人类基因组数据揭示人类历史的人。

杰弗里·沃尔

(杰弗里·沃尔)

迈克尔·哈默

(迈克尔·哈默)

同样的基因信号被用来研究这种古老的人类和今天的非洲人之间的关系。他们的结论是,这种古老的人类在大约70万年前与今天非洲人的祖先分离,然后在大约3.5万年前再次混合,为今天一些非洲人贡献了大约2%的血液。然而,这个数字不一定可靠。由于我们仍在争论人类基因组的突变率,而沃尔和哈默只使用了有限的数据,我们需要对这些推断的时间和混合血液比率保持谨慎。

在撒哈拉以南的非洲,现代人和古代人可能是混血,这是一种令人兴奋的可能性。此外,在西非,具有古代人类特征的人类遗骸一直存在到11 000年前,这为现代人和古代人在相对较近的历史时期之前一直在非洲共存的观点提供了考古证据。因此,在非洲扩张的过程中,现代人有足够的机会与古代人交往,就像欧亚大陆发生的那样。

如果在混血儿中,正如沃尔和哈默推断的那样,古代非洲人贡献的血统只有2%,那么这部分血统很可能只起到了有限的生物效应,就像尼安德特人和杰尼索夫人贡献了非洲以外的人的血统一样。然而,这并不排除在非洲历史深处发生大规模混合种族事件的可能性。

这方面的最佳证据,尤其是在撒哈拉以南非洲,来自基因突变的频率。当一个新的基因突变发生时,它只发生在一个人身上,所以从群体的角度来看,这种突变的频率在开始时非常低。在下一代,这种突变的频率会随机波动,这取决于每一代中有多少人从上一代的父母那里遗传了这种突变。绝大多数突变不能达到更高的频率,因为在一些世代中,少数携带这些突变的个体可能不会将它们传给后代,所以这些突变在下一代中消失,频率下降到0%。

基因突变很常见,会以极低的频率给人群增加新的突变。因此,我们可以预测在普通人群中将会有更频繁的突变。事实上,普通人群中的突变频率与该频率下的突变数量遵循反比定律:10%频率下的突变数量是20%频率下的两倍,而20%频率下的突变数量是40%频率下的两倍。

我的同事尼克·帕特森研究了一组特殊的基因突变,看看它们是否符合这个预测的反比定律。他利用尼日利亚约鲁巴人

(约鲁巴)

许多个体被作为研究样本。他使用的基因突变满足两个条件:不仅在这个大样本中,而且在尼安德特人中。要求突变同时出现在尼安德特人身上是一个非常聪明的想法,因为我们几乎可以肯定,以这种方式发现的突变在现代人和尼安德特人的共同祖先群体中非常频繁和普遍,这也意味着它们在当代人口中很可能是高频率的。通过数学公式的计算,这些突变在当代人群中应该是高频率的趋势可以被前面描述的反比定律抵消,因此这些突变应该在不同频率上均匀分布。

然而,我们在实际数据中观察到的并不是预测模型。当帕特森分析今天约鲁巴人的基因组时,他发现合格的突变明显集中在非常高的频率和非常低的频率范围内,而不是我们预测的不同频率上的均匀分布。这种“U”形分布只有在现代人和古代人混合血液时才会出现。当这两个群体分离时,祖先群体的突变频率将在每个群体中随机独立波动。当一个群体中突变的频率随机波动到0%或100%时,它在这个群体中不再是一个不同的位点,因为此时并非所有的个体都携带突变。

(频率为0%)

或者所有人都携带突变

(频率100%)

当我们对突变频率分布进行统计分析时,不包括没有差异的位点。由于突变频率的波动在两个孤立的组中是随机的,所以一个组中频率随机波动到0%或100%的突变基本上不同于另一组中具有相同波动的突变。当两个群体再次混合时,那些在一个群体中频率增加到100%的突变变成了“无差异”位点。由于在其他群体中不会出现相同的情况,这种突变在融合后代群体中仍然是一个不同的位点。

当我们统计融合后代群体中的突变频率分布时,它不是原始两个祖先群体中两个平均分布的简单叠加,而是会产生额外的峰值。第一个峰值是由第一个群体中达到0%和100%频率的突变引起的。该峰的位置取决于混合血液的比例,其起始位置是该人群贡献的血液比例。第二个峰值是由第二个群体中达到0%和100%频率的突变引起的。这个峰值的起始位置是100%减去第二人群贡献的血液比例。这正是帕特森观察到的突变频率分布模式,他进一步揭示了这种模式可以用以下模型来解释:今天的约鲁巴种群是历史上两个高度分化种群以几乎相等的比例混合的结果。

帕特森进一步测试了混合种族是否只影响了约鲁巴人,而没有影响非洲以外的人。换句话说,混合种族是在约鲁巴人的祖先与非洲以外的人的祖先分离之后出现的吗?但是实际数据并不支持这个想法。相反,非洲以外的所有人,甚至其他高度分化的非洲分支,如桑族狩猎采集者,似乎都来自同一个混血儿。换句话说,尽管帕特森从西非开始他的研究,但他这次发现的现代人和古代人的混血儿不仅影响了西非人口。相反,它的影响传播到了今天所有的人,这意味着这种混合种族可能发生在现代人出现后不久。根据人类化石的考古证据,它应该不早于30万年前发生。

(参见图25)

帕特森的发现以及恒力和理查德·德宾2011年的研究发现

(我们已经在这本书的第一部分讨论过了)

同样的效果。他们的研究发明了一种新的统计方法,可以从单个个体的基因组推断出历史上现代人的人口数量变化。该方法比较单个基因组中来自母亲的序列和来自父亲的序列,并推导出每个位点上母亲源序列和父亲源序列的共同祖先序列的历史时期。

分析发现,400,000年前到150,000年前基因组中共有祖先位点的数量明显少于预期。由于这一预测的基本假设是现代人的人口规模一直保持不变,一个可能的解释是现代人的祖先群体在这个特定的历史阶段拥有非常大的人口,这意味着今天这两个dna序列在这个特定的历史阶段不太可能有共同的祖先。

(每一代都有许多人可能成为一个dna序列的祖先)

然而,另一种可能的解释是,现代人的祖先群体是由许多高度分化的群体组成的,而不是任何个人都可以自由组合的单一群体,因此今天的dna序列的祖先序列在这个时期处于不同的孤立群体中。这完全符合帕特森揭示的现代人和古代人的混血儿。混血儿事件的推断时间也与考古研究发现的古代人类遗骸和现代人类遗骸相互重叠的历史阶段相吻合。例如,近年来在南非共和国的一个洞穴中发现了鼻孔类动物

(homonaledi)

然而,大脑比现代人的小得多。鼻孔类动物的存在估计在340,000到230,000年前,与现代人的祖先巧合地共存了一段时间。

除了蒂芙尼·斯科夫(Tiffany Skof)和尼克·帕特森(Nick Paterson)的研究之外,还有第三种证据表明,非洲的现代人与古代人有血缘关系。一个普遍的观点是,南部非洲的桑族狩猎采集者的祖先分支很久以前就与所有其他现代人口的祖先分支分离了,此后其他现代人口逐渐发展和分离。如果这个模型是正确的,我们可以预期今天桑人共有的基因突变数量应该与南部非洲以外的任何人口相似。

然而,我的实验室研究员庞图斯·斯克格隆发现,在东非和中非,桑人与猎人的突变比西非人(包括约鲁巴人)多。如果西非人口从古代人类那里获得更多的血液,那么在斯克格隆观察到的现象可以得到解释。因此,我们今天所有的现代人口很可能来自两个高度分化的祖先群体的混血,西非人从其中一个祖先群体获得的血液比例最大。

所有这些结果表明,杂交发生在5万年前,也就是说,远在具有现代特征的人类行为考古记录出现之前。这种混血儿不是一个小事件,它不是像非洲以外发生的2%尼安德特人那样的混血儿,也不是瓦里和哈默在非洲人身上发现的少数“幽灵”古代人类的血统。因为我们这次发现的混血比例接近50%: 50%,很难说哪个祖先群体是古代人,哪个群体是现代人。也许这两个群体都不是古代人,或者都不是现代人。

也许正是这种混合造就了现代人。它将两个祖先群体的生物学特征集中在一个群体中,并通过新的组合赋予这个新群体进化适应的优势。

大卫·赖克的作品

李永波

编辑徐越东

校对,翟永军

© Copyright 2018-2019 lebonfante.com 圪垯网 Inc. All Rights Reserved.