许多年来,可能有一个问题一直困扰着大家:“我们现代人,究竟起源于何方?”
请大家先不要急着往下看,可以先自问一下,用已有的知识体系试着回答一下这个问题。其实,之所以我会写这篇文章,也是因为无意中问过一些朋友这样一个类似的问题:“我们中国人的老祖宗,究竟是谁?”
然后回答有:“我们当然是炎黄子孙!”。
也有说:“从非洲来的啊,这谁不知道?”
又有说:“应该是元谋猿人、北京猿人的后代吧。”
更有说:“其实说不定是外星人降临之后的遗留物……”
那么,我们就从各种角度引入观点,来详细具体探讨一下这个有趣的话题。
| 01
在过去,人类进化的研究主要依赖于人类学、古生物学、考古学、化石形态学等等。所以我们时不时便会听说,“某某考古队在某某洞里,挖出个古人类的头骨”之类。
比如1965年,考古研究者在云南元谋上那蚌村附近,发现了两颗类人生物的门齿,还一并发现了石器、炭屑和有人工痕迹的动物肢骨等,于是将其命名为元谋人。当时通过对化石地层和动物群主体的测定,认为元谋人距今年代为170万年左右,属于旧石器时代早期的古人类。后来通过古地磁学对标本的重新测定,将元谋人的年代修正为50~60万年前。
还有更早一点的,1927—1929年间,考古人员裴文中在北京市西南的周口店龙骨山发现了一块类人生物头骨,将其命名为北京人,一般认为约在距今50万年前(2009年《自然》期刊中,应用26Al/10Be测年法的结果,重新将其年代上推至68~78万年前)。然后比较有名的还有蓝田人、山顶洞人、柳江人、丁村人等。
而这些古人类生物,按类型分可以分为两种:其中,北京人、元谋人、蓝田人、南京人等,是直立人,学名Homo erectus,这便是俗称的猿人。直立人和匠人Homo ergaster的划分有争议,但普遍认为他们都是由能人Homo habilis进化而来的。(能人又是由古猿进化而来,在本文中就不继续引申了)直立人主要分布在亚洲,除中国之外,在爪哇也曾发现过著名的爪哇人。而山顶洞人、丁村人、柳江人等,被定义为智人,学名为Homo sapiens,智人顾名思义,指的是
有智慧的人,也便是现代人(不要小看智人的智力,已经非常接近我们了)。
直立人的外貌复原
智人按照时代,又分为早期智人和晚期智人,其中著名的尼安德特人和我国的丁村人,是早期智人的代表,山顶洞人、柳江人则是晚期智人。
智人一般长图中的样子(照片摄于纽约自然历史博物馆)
从直立人人到智人之间,还有一种被称为前人的,学名为Homo antecessor,比如欧洲的海德堡人就被认为是前人。前人被认为是尼安德特人和智人最后的共同祖先。
在我国没有前人这样的划分。所以,可以粗略地认为,猿猴——古猿——能人——直立人(猿人)——早期智人——晚期智人,便是人类进化的大致轨迹。
根据我国出土的古人类化石研究,发现我国的直立人到智人之间,存在着连续进化现象。比较明显的特点就是铲形门齿(Sinodonty),这一独特特点在各种不同年代的头骨中均有发现,而欧洲、非洲的化石具备这一特点的就非常少见了。
此外东亚古人类化石还有的特征包括:第三臼齿先天性缺失,矢状嵴,下颌圆枕,长方形的眼眶,脸型比较扁平等。而且重要的一点在于,这和我们现如今大多数中国人的特征是相当吻合的,和其他人种之间则区别很大。
北京猿人
如此看来,说我们中国人起源于北京猿人之类的本土直立人,又继而进化为智人,最终变成现在的我们,看上去不但合情合理,更满足了我们土生土长的自豪感。(一方水土养一方人嘛)而且,据说以前的历史课本,也是支持这种说法的。总而言之,这种理论被称为人类多地起源说,也就是说,人类是分别在世界各地进化成今天的现代人的。
| 02
然而上述人类多地起源的理论,在上世纪末,遇到了一个巨大的挑战——这,便是分子人类学(Molecular Anthropology)的崛起。分子人类学是人类学一个很前沿的分支,主要是在人类基因组等研究基础上发展形成的一门新兴交叉学科。它可以利用分子水平的遗传信息和统计学方法,进行人类起源、当代和古代人类群体演化的研究。
1987年,加州大学伯克利分校的3位分子生物学家卡恩(R. L. Cann)、斯通金(M. Stoneking)和威尔逊(A. C. Wilson),通过选择祖先来自非洲、欧洲和亚洲,以及巴布亚新几内亚和澳大利亚土著等共147名妇女,从她们生产后婴儿的胎盘细胞中成功地提取出线粒体基因(mtDNA),并对其序列进行了统计和分析,根据分析结果绘制出了一个系统树。
由此推测,所测定的婴儿mtDNA,可以将所有现代人最后追溯到29万~14万年前(平均20万年前)生活在非洲的一个女性。她就是今天生活在地球上各个角落的人的共同“祖母”,并被命名为夏娃。
随后三人将研究成果发表在Nature杂志上,也便是分子人类学中重要的理论——《线粒体DNA与人类进化》(Mitochondrial DNA and human evolution)。此文奠定了分子人类学的基础,也扛起了单地起源说的大旗。
铲形门齿,外形呈现出明显的铲状
他们接着又根据mtDNA发生突变的速率,计算出非洲人群分化出世界其他人群的大致时间为18万~9万年前(平均约13万年前)。他们据此推测,大约13万年前,夏娃的一群后裔离开了非洲,跨过红海来到亚欧大陆,最终向世界各地迁徙扩散,并逐渐取代了生活在当地的土著居民——直立人的后裔早期智人,从此在世界各地定居下来,逐渐演化发展成如今的我们。这便是赫赫有名的,有关现代人起源的“夏娃假说”。也许有人要问,为啥通过线粒体就能确定出这位夏娃呢?
这一切都是基于线粒体DNA的母系遗传特性:在精子生成的过程中,绝大多数的线粒体都被去除了,只保留极少数的线粒体提供精子运动的能量。在受精时,精子细胞核进入卵子,与卵细胞融合,而精子中残余的线粒体则被挡在外头,不能进入卵子。因此,虽然下一代子女的细胞核基因,一半来自精子,一半来自卵子,但线粒体基因则全部来自卵子。
也就是说,线粒体基因属于母系遗传的,全部来自于母亲这边,通过母亲传给女儿,女儿再传给她的女儿——这样不断遗传下去。此外,在生成精子、卵子的过程中,细胞核的基因会发生重组,将原来的排列全部打乱,然而线粒体的基因却不会重组,因而线粒体DNA的传递是很可靠的。
但是可靠归可靠,在线粒体基因的传递过程中,还是会发生比较罕见的基因突变,从而改变了基因序列。突变后的基因会被后代保留下来,并继续传给下一代。随着千百代人不断繁衍,更晚的后代线粒体基因积累的突变数量会变得更多,后代个体之间线粒体基因序列的差异也随之越来越大。一般说来,两位个体之间线粒体基因序列差别越大,表明他们与共同祖先分离的时间越长,亲缘越疏,反之则越近。
于是,只要通过研究现代人线粒体基因序列之间的差别,就能推测出他们和祖先之间的关系。
根据线粒体DNA推测的人类迁徙图
| 03
2000年,斯坦福大学的昂德希尔教授(P. A. Underhill)等利用变性高效液相层析技术(此技术可以让核苷酸快速游离并被析出),分析得到218个Y染色体单核苷酸多态位点(也就是Y-SNP)构成的131个单倍型,对全球1062个具有代表性的男性个体进行研究,同样根据分析结果绘制出一个系统树。
Y染色体系统树所展示的结果与mtDNA系统树的结果非常相似。通过统计Y染色体上的基因突变速率,可以追溯到一个来自非洲的共同起源,他将其命名为亚当。这再一次说明,欧洲和亚洲等世界其他现代人群都起源于非洲,而美洲和澳洲现代人群又都起源于亚洲人群。这就是与“夏娃假说”相互印证的“亚当假说”。
“亚当假说”则是基于Y染色体DNA的父系遗传特性:我们都知道,人类有23对计46条染色体,其中22对(44条)为常染色体,另外一对(2条)为性染色体。这两条性染色体分两种组合,XY组合的为男性,XX组合的为女性。所以,Y染色体上的基因,完全来自于父亲这边,通过爷爷传给父亲,父亲传给儿子这样代代相传。
和线粒体类似,Y染色体上非重组区的Y-SNP也有一定几率会发生突变(突变更稳定,而且概率比线粒体高,且每一个突变点都更容易被记录和找到),产生的突变也会通过单倍遗传,一代代积累下来,这也被称为多态性(polymorphism)。因为多态性是代代积累的,也就是说,多态性越多的人群,相当于他们的传递代数也越多,就证明他们越古老。
如果觉得不太容易理解的话,用下面这个比喻也许会形象一些:我们假定任何一个家族每隔5代就会出一个名人(基因突变),那么如果某个家族历史上出了10个名人;而另一个家族历史上只出了2个名人,那么也就证明前者的家族肯定比后者更为古老。所以研究Y染色体上的多态性,就可以发现祖先人群在父系关系上的迁徙和发展过程。通过大量的统计和研究之后,科学家们发现非洲的桑人人群(科伊桑人中的桑人部分)的Y染色体中,包含有已知所有人类中最多的多态性,这便证明他们是最古老的人类。这可以理解为,每一支其他种族的人群都是从他们那里分离出去的。而越后期分离出去的人群,多态性便越低。
对了,已故的南非前总统曼德拉,就是科伊桑人和班图人(Bantu)的混血。
另外需要强调的一点,生物多态性指的是同一种群中存在多种表型。举个例子,比如科伊桑人这一族多态性很高,他们的种族在6万年以前就形成了。并且,他们和现代人类基因相似性只有87%,而汉族(汉族形成一般指O-M175这一基因突变产生)的形成,是在3万5千多年前,所以汉族的多态性没有那么高。两个汉人之间的基因相似性,比两个科伊桑人之间的基因相似性高得多,也就是是说多态性小得多。根据Y染色体DNA的理论,再结合现代不同地域的原始男性居民的DNA样本,分子人类学家甚至能够推断出人类从非洲迁徙到世界各地的轨迹。很多关于我们祖先定居点分布的研究,都是基于这种理论的。
| 04
我们继续说,时间到了1997年的7月,德国慕尼黑大学的分子生物学家柯林斯(M. Krings)等,对1856年发现于德国杜塞尔多夫尼安德特峡谷的、距今大约6万年左右的尼安德特人化石,进行了线粒体DNA(mtDNA)的抽提和PCR扩增,并对提取出的DNA进行了测序。
根据Y染色体推测的人类迁徙图
他们研究发现,尼安德特人的线粒体DNA序列中,有12个片断与现代人类完全不同,且处在现代人类的变异范围之外。经过进一步推算,计算出二者的分化时间居然在30万年以上。(也就是根据这个结论,推测前人Homo antecessor是二者共同的祖先)而根据各种遗迹和化石,尼安德特人曾经和智人一同生活过,他们并存历史在10万年以内。这也就是说,如果这两个人种之间有直接传承关系的话,差异应该小于过10万年,绝不可能达到30万年。因此,尼安德特人不是现代人类的直系祖先,他们只是人类演化史上的一个旁支。并且,这一研究结果也支持现代人类起源于非洲。
柯林斯随后在Science杂志发表了一篇文章提出此观点,引得学术界哗然。因为和中国一样,过去欧洲人也曾一直认为,尼安德特人很有可能是他们的祖先。而且非常类似的是,尼安德特人的解剖学特征也和现代欧洲人有很多相似之处(比如深邃的五官和红色的毛发)。这一消息很快传到了国内,也在业界激起了轩然大波。1999年,中科院研究员宿兵等学者,利用19个Y-SNP构成的一组Y染色体单倍型,对中国各省份的汉族和少数民族,以及世界各地总共925个个体的不同人群进行研究,证明中国各人群在内的全部现代东亚人群的Y-SNP单倍型均来自于较晚发生的突变,而更早的类型仅存在于非洲。由此他认为,现代东亚人全部来自于非洲的某个祖先。
2001年,浙江大学的柯越海教授,复旦大学的金力教授和卢大儒教授等,对来自中国各地区近12000个男性随机样本进行了M89、M130和YAP三个Y染色体单倍型的分型研究。为什么一定要选择这三个单倍型M89(F)、M130(C)和YAP(D)呢?因为它们均是由一个Y染色体单倍型M168(CT)分出来的(可以理解为一个祖先,三个不同辈分的后代)。而M168是人类最早走出非洲并扩散到其他地区的代表性突变位点,也是所有非非洲人群最近的共同祖先。所以,
M168是现代人类单一起源于非洲的最直接证据,在除非洲以外的其他地区没有发现任何比M168更古老的突变型。
尼安德特人的外貌和现代欧洲人有着许多相似之处
柯越海等学者的研究结果显示,这多达万份的样品无一例外具有M89、M130和YAP三种突变型之一,并没有发现任何个体携带有除这三种Y-SNP之外的突变类型,也没有发现同时具有M89、M130和YAP突变中任意两个以上突变的个体。
这是什么意思呢?我们再用通俗点的例子比喻下吧,来自非洲的爷爷有三个子孙,这三个子孙分别离家出走,到了三个不同的荒岛并定居,那么许多年后这三个荒岛的岛民,必然分别是这三个子孙的后代,而且不可能同时是三个子孙中任何两个的后代。毕竟,他们三个去的是不同的荒岛。这一结果,与非洲之外世界其他地区的基因型分型完全一致。在所检测的所有中国12000份样品中全部都携带有来自非洲的M168突变型的遗传痕迹。于是,上述多位学者一起,发布了《Y染色体单倍型在中国汉族人群中的多态性分布与中国人群的起源及迁移》。
如此一来,大家是不是觉得,现代中国人从非洲迁徙而来,显然是板上钉钉的事实了?是的,分子人类学所支持的这种理论,也被称为人类单地起源说。当然,单地指的就是非洲了。这种理论,是指智人从非洲迁徙到世界各地,并完全取代(自然灭绝?杀掉?吃掉?)了当地的其他古人种同胞,比如北京猿人的后代、尼安德特人,等等,最终形成了现代人类。按照这一理论,智人从非洲出发,在进入中国之前,大体分为两支(不同时间),一南一北进入中国腹地,并逐渐形成的如今的中国各民族。
文:眠眠
版权归原作者所有
图源:网络
编辑:武晓稷
相关推荐
↑ 点击图片享购书优惠 ↑
《 人类学+:科学的B面 》
作者:眠眠
清华大学出版社出版
点阅读原文,眠眠冰室《人类学+:科学的B面》
京东满79减30,先到先得!
欢迎各位爱书的朋友
踊跃在文末点赞及留言
我们将不定期选取
留言最精彩者
免费赠送一本图书
无论你是否爱过,赞都先点一个吧 ↓
热门跟贴