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一块腿骨化石拉近人类身世之谜

发布时间:2020-07-13 11:58:46 阅读: 来源:合金管厂家

一块西伯利亚额尔齐斯河岸凸露出来的人类腿骨化石,竟然距今已经4.5万年,它的背后隐藏着哪些鲜为人知的秘密?近日,经中国、德国、美国、俄罗斯等国学者联合研究,成功破译了这一个体的基因组,揭示出一个曾横跨亚洲北部的神秘种群。

这一研究成果,以题为《西伯利亚西部4.5万年前的现代人基因组》的论文,发表在今年10月份的英国《自然》杂志上,论文的第一作者是中国科学院古脊椎与古人类研究所脊椎动物演化与人类起源重点实验室付巧妹博士。记者在第一时间采访了目前尚在美国的付巧妹,请她来详细解读这一发现。

横跨亚洲北部的神秘健康养生网种群

在西伯利亚西部,古老的额尔齐斯河自东南向西北缓缓流淌。2008年的一天,俄罗斯艺术家Nikolai Peristov(音译:尼古拉·派瑞斯托夫)沿着河流一路寻找象牙。在Ust'-Ishim(音译:乌斯季伊希姆)附近的河岸,一块几近完整的人类大腿骨化石从河岸凸露出来,引起了他的注意。随后,尼古拉将化石交给了俄罗斯科学院西伯利亚分所的考古人员。

没有任何考古背景且仅有一根大腿骨,DNA或许是将这一遗骨与其他人类联系起来的唯一机会。“经碳十四断代法的测定,化石竟然距今已有4.5万年,属于旧石器时代。”研究人员都非常震惊于这一结果,甚至进行两次测试来确定其年代,这块化石也成为目前在非洲和中亚之外有直接测年数据的最早的早期“现代人”化石,并因其发现地被命名为Ust'-Ishim。

一个旧石器时代的人死在了西伯利亚地区。这到底是人类进化史中的哪一族群?是不是现代人的祖先?

依靠最新的古DNA技术,付巧妹所在的研究组实现了对Ust'-Ishim全基因组的高通量测序,其数据质量可与现代基因组相媲美,该基因序列成为现存记录中最为古老的现代人基因组序列。

付巧妹强调,这里提到的“现代人”,指的是人种学意义上的“智人”,是人类演化史上唯一幸存的物种,今天生活在世界上的人类都是智人。

虽然现代人是人类族谱中唯一生存下来的成员,但据目前的考古学研究数据显示,世界上早期的原始人种数量相当多,他们与福州治疗银屑病的医院现代人在进化上具有亲缘关系,也曾与现代人的祖先生活在一起。如果现代人祖先与某地古人类“通婚”,那么他们后代的基因将会对此有所体现,所以古人类仍然有可能传承在我们每个人的血统中。

付巧妹介绍,这些古人类就包括尼安德特人和丹尼索沃人,他们都是人类进化史中的中间人种,是从猿到智人的中间阶段的代表性种群,也是目前有DNA遗传数据的最具代表性的古人类。尼安德特人是现代欧洲人祖先的近亲,丹尼索沃人的基因同大洋洲群体关系密切。因此通过对比Ust'-Ishim和古人类的基因,就可以从遗传学上追溯Ust'-Ishim所属群体的源流。

“基因对比发现,Ust'-Ishim属于一名成年男性,他与现代欧亚大陆人一样,含有少量的尼安德特人基因(大约2.3%)。不同于东亚人含有非常少量丹尼索沃人基因(0.02%)的情况,目前没有证据显示Ust'-Ishim个体与丹尼索沃人有过基因交流。”付巧妹表示,从线粒体、Y染色体及核DNA多种分析来看,Ust'-Ishim所代表的群体相较于非洲人而言,更接近欧亚大陆群体,但看不出与某一具体亚洲或欧洲古群体更接近。

研究人员还得到一些有意思的发现。在对Ust'-Ishim大腿骨的骨质进行研究后,研究组推测,他所在的族群极有可能靠打鱼为生。“Ust'-Ishim大腿骨的骨胶原中含有丰富的碳氮稳定同位素,这与淡水鱼体内氮元素的富集密切相关,而且这一化石是在额尔齐斯河河畔发现的,”付巧妹说,因此推测这一种群可能是靠水吃水的原始渔民。

人类走出非洲向何处

达尔文推测认为,人类具有共同的祖先,并曾经存活在非洲。此后,一些人类学家在非洲发现了许多脑子较小的古人类化石,支持了达尔文的推测。

但人类到底何时走出非洲?对Ust'-Ishim个体DNA的研究使这一问题有了突破。

据了解,此前的研究显示欧亚大陆现代人的DNA中平均混杂着4%—1%的源自尼安德特人的DNA片段,并推测现代人与尼安德特人的“杂交”发生在距今8.7万—3.7万年的西亚,很可能是现代人祖先刚刚走出非洲的时候。

虽然随着人类进化,体内所保留祖先的DNA遗传片段会一代一代被打断。但付巧妹介绍,相较于现生人群,Ust'-Ishim保存了4.5万年前的人类DNA,DNA片段发生重组次数少,片段长,可以让科学家更清晰、更近距离地观察尼安德特人和早期现代人杂交的过程和发生的年代。

付巧妹研究组利用Ust'-Ishim个体中分布的尼安德特人基因片段,推算出该个体所属的群体与尼安德特人大概在距今5万—6万年间发生了基因交流,这缩小了之前提出的时间范围,“也就是说,这个群体在距今5万—6万年前迁徙到了西亚,遇到了当地的尼安德特人。”据此,科学家们推测,现代人离开非洲的时间早于6万年前。

但新的问题接踵而来,现代人祖先离开非洲,逐渐遍布全球的路径又是怎样的?

借助对一些现代人祖先遗骸的DNA检测等遗传研究,科学家一直认为早期的现代人祖先是通过南线进入亚洲——即离开非洲后,先抵达了大洋洲南部,然后进入亚洲和欧洲。但Ust'-Ishim却颠覆了此前的认识。

付巧妹介绍,此前的遗传研究显示,大洋洲群体含有较多的丹尼索沃人的DNA。如果现代人的祖先走出非洲后,最先到达大洋洲,然后从其分流出欧亚大陆人群,那么早期现代人,比如Ust'-Ishim所属群体,应更加接近大洋洲群体的特点。然而,研究组分析Ust'-Ishim的DNA发现,相较于其他地区的现代人,Ust'-Ishim并不接近大洋洲人群。

“这种现象是第一次发现,这在一定程度上表明早期现代人走出非洲并非仅有南部大洋洲路线。有一部分现代人的祖先,可能另辟蹊径。”付巧妹认为,人类的进化历史绝不仅仅是单一线条那么简单,而是呈现出更复杂的局面。

破译人类密码的古DNA技术

以往遗传学家认为,超过10万年的古人类遗骸几乎没有可能提取古DNA,比如北京猿人年代的古老人种的基因传奇,就只能是一个古老的秘密了。

但2013年,付巧妹参与的古DNA研究,却石破天惊地破解了距今40万年前的远古欧洲海德堡人的DNA;借助古DNA技术,2013年1月,付巧妹所在的研究组首次提取出在北京周口店发现的田园洞人古人类的核DNA,推测出史前人类成功完成了跨越大洋之举……古DNA技术,为人类进化研究注入了新的活力。

据了解,人类的遗传信息主要通过遗传物质DNA的A、T、C、G四种碱基的排列顺序来编码,随着世代的延续,碱基会发生突变并不断积累。借助数学方法,摸索突变的快慢和规律,可以推算出特定突变发生的时间,从而重建人群的源流和演化历史。一直以来,不少古人类历史事件,是通过DNA的突变速率来计算时间的。

但关于遗传速率有两种很大的争议。一种速率是比较人类和猩猩的DNA差距,通过猩猩和人类分离的时间计算;一种是根据新生突变,通过比较当代人的父母和下一代子女之间DNA突变来计算速率。前者突变速率是后者的两倍。而对Ust'-Ishim的研究可以从一定程度上解决这一争议。

付巧妹介绍,Ust'-Ishim在4.5万年前死亡后就停止了碱基突变,当代人相当于积累了历时4.5万年的碱基突变数。因此计算自Ust'-Ishim个体死亡之后发生在当代人中的碱基突变数,就可以得出DNA的突变速率。

研究组得到的数据相对支持慢的突变速率(新生突变),这意味着通过快速率计算的历史事件,发生的时间被低估了。“之前科学家根据遗传速率推测欧洲人和亚洲人的分化时间是在2万年前,而依照慢速率,这一时间应该是之前推测的两倍,也就是至少4万年前。”付巧妹说。

随着一系列研究工作的推进,现代人类将更清楚地认识自己的过去,逐步拨开身世的谜团。付巧妹说,在发现“人种”这棵“大树”的“树干”及各个“枝系”后,人类终将绘制出一幅完整的自身进化族谱图。(记者 谷晓哲)

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