我们究竟从哪里来?这个问题一直困扰人类。在分子人类学出现之前,人类进化的线索主要是通过化石标本来进行研究,而分子人类学出现之后,DNA成为人类进化分析的主要手段。
从动物学分类的角度来看,我们人类是人属智人种,智人是一种生活在地面上的直立行走物种,很可能在大约31.5万年前首次在非洲出现。许多动物学家认为人类是人属这一进化分支中唯一存活的成员,但有大量化石证据表明,我们之前数百万年有其他人类存在,如地猿、南方古猿和其他人属物种,我们人类与人属的至少一个其他成员尼安德特人同时生活过一段时间,后来尼安德特人也灭绝了。
此外,我们和我们的祖先一直与其他类人猿灵长类动物共同生活,从现代大猩猩到早已灭绝的森林古猿。我们和已经灭绝的原始人在某种程度上是有联系的,我们和猿类,无论是活着的还是已经灭绝的,也在某种程度上有联系,这被世界各地的人类学家和生物学家所接受。但是,几十年来对人类基因组变异的研究表明,非洲现有的人类种群与单一祖先种群的差异主要是树状模型,也就是由人类共同祖先再进化出现有的人类种群。但是很难将这一发现与整个非洲大陆人类的化石和考古记录对应起来。
自从伟大的英国博物学家查尔斯·达尔文出版了他的不朽著作《物种起源》(1859年)和《人类的起源》(1871年)以来,我们进化关系究竟怎样一直存在争论。达尔文从未像别人说他曾经说过的那样说过:“人类是猿类的后代”。现代科学家也会驳斥“某个灭绝的物种是人类和猿类之间‘缺失的一环’”这类流行的观点。
事实上,我们和猿类可能有一个共同的祖先存在于数百万年前。这个祖先物种并不构成一个谱系中的“缺失的一环”,而是一个分化为不同谱系的节点。这种古老的灵长类动物尚未被确定,也可能永远无法确定,因为即使在进化关系更近的人类谱系中化石证据也并不完全清晰。这一点赫胥黎在1875年版《不列颠百科全书》上发表的关于进化与生物学的文章已经有所描述。也就是说,补充完人类进化的所有节点的目标本身,是难以实现或者无法实现的。
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大量化石证据表明,与今天不同的是,在人类历史的大部分时间里,我们家族中有不止一个物种同时生活。特定的化石标本和物种的自然特征现在已经可以准确描述,它们被发现的位置和生活的时间也可以被准确描述;但是,关于物种是如何生存的,以及为什么它们可能已经灭绝或进化成其他物种的问题,只能通过科学的推测来假设,尽管这些推测是有科学依据的,是基于从化石采集地收集到的背景信息。在推测特定的进化场景和填补人类进化历史的空缺时,研究人员必须查阅大量多样的化石资料,还必须采用精细的挖掘和记录方法、地球化学测年技术以及其他专业领域的数据,如遗传学、生态学和古生态学、动物行为学(动物行为)、古人类学等多学科工具来实现。
分子人类学(Molecular Anthropology)是人类学的分支,利用人类基因组的分子分析以及DNA遗传信息来分析人类起源、民族演化、古代社会文化结构等多方面多层次的问题,是一门新兴交叉学科。基础的理论就是DNA传代时每过一段时间就会发生一定数量的突变,通过这些突变的发生,就能够反推进化的时间线和进化分支。
分子人类学的研究成果支持人类走出非洲(Out of Africa)的学说,即生活在地球上的现代人类均是约5-10万年前走出非洲的史前人类的后裔。Y-染色体单倍群及线粒体SNP研究表明,定居于东亚地区的现代人类,其祖先在离开东非洲后进入阿拉伯半岛,沿印度洋海岸线进入东南亚地区(包括我国云南),后来逐渐向北部内陆地区扩张,即东亚人群迁徙由南到北的“南线”(Southern route)假说。与此同时,还有“北线”(Northern route)假说,即史前人类大约在5-6万年前从北非进入地中海东部地区,然后沿东西走向分别进入中亚和欧洲。
2023年5月17日,在《自然》杂志上发表了一篇名为“人类非洲起源的弱干支”的论文,对主流的人类单一干支种群起源观点提出了挑战,提出人类起源于非洲大陆的多个祖先种群,也就是多支起源。如果这一理论被后续更多研究证实,那么人类单一起源的学说将被颠覆。
科学家们在检测非洲当前人群的遗传物质,并将其与那里早期智人种群的现有化石证据进行比较的过程中,发现了这种新的人类进化模式。研究人员将东部和西部非洲人的基因组数据,以及来自南部非洲的44个现代纳马人(Nama)的新测序的基因组数据,引入人类学和遗传学文献中提出的一系列非洲进化和迁徙模型。结果显示,与其他现代群体相比,纳马人是一个具有不同遗传多样性水平的土著群体。
通过新的模型分析,科学家们发现在当代人类中可以检测到的早期人类的最早种群分化发生在12万到13.5万年前,当时两个或多个遗传分化较弱的智人种群已经混杂了数十万年。在种群分裂后,人们仍然在干系种群之间进行基因混合,形成了弱干系的情况。文章的作者认为,这比以前的模型更好地解释了个人和人类群体之间的遗传差异。
作者认为,与古老基因渐渗模型相比,他们预测人类共存祖先种群的化石遗骸在基因和形态上应该相似,并且当代人类种群中只有1%至4%的遗传分化可以归因于干系种群之间的遗传漂变。遗传漂变是小的群体中,由于不同基因型个体生育的子代个体数有所变动而导致基因频率的随机波动。而基因渐渗是指两物种的杂交后代与亲本反复回交,把某一亲本的性状带至另一亲本。最终的结论就是,人类进化的干支其实是不强的,现在人类的祖先不是一个单一的干支而来,而是两支或者更多支的祖先不断进行基因混合而来的。
作者表示,由于分支之间的迁移,这些多个谱系的人类祖先在形态上可能是相似的,这意味着在形态上不同的原始人化石(如纳莱迪人)可能不属于对智人进化有贡献的分支。
这一理论颠覆了之前人类由一个干支进化而来的理论,也就是人类的祖先不止是“亚当”和“夏娃”,而是多个分支最终基因混合而来。那么你相信这种理论会最终被证实成为新的主流理论么?
本文为科普中国·星空计划扶持作品
作者:田埂
审核:陶宁(中科院生物物理研究所 副研究员)
出品:中国科协科普部
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