人类起源和进化一直是古生物学和考古学最关心的问题之一。
现代人是什么概念?现代人从哪里来?现代人究竟是如何走出非洲的?今年10月,诺贝尔生理学或医学奖获得者、瑞典生物学家和遗传学家斯迈特·佩博,开创的古基因组学提出了现代人起源与演化新观点,或有助于解惑答疑。
起源于非洲,存在两个假说
现代人是什么概念?就是现在的人,但几千年或几万年前古人化石,在形态上、解剖学上与现代人基本上一样,所以可以称之为解剖学上的现代人。或者说,现代人就是智人。
古人类头骨化石研究表明,超过200万年的古人类头骨化石都发现于非洲,而现代遗传学研究揭示,非洲人基因变异最多,非洲以外的其他地区人类基因变异少。基因变异多表明传代时间长,反之就少。因此,现代人显然起源于非洲。
关于现代人究竟是如何走出非洲的?20世纪80年代,科学家提出两种假说,即单地区起源说(夏娃假说)和多地区起源说。
基于世界不同地区人的胎盘细胞里的线粒体研究,夏娃假说提出,在大约15万年以前,非洲就出现了身体结构和长相,与我们几乎相同的人,大概在近7万年以前,他们的后代就走出非洲,来到亚洲和欧洲,大概6万年以前到了中国,但是由于某些原因,他们到达的地方原来生活着的古人类全都绝种,从非洲走出的这些人没有与当地原住人发生任何通婚,而是直接全部取代,完全忽视了古人种与现代人是否发生杂交或基因交流的现象。
而主要基于古人类化石和石器研究的多地区起源假说认为,在150万年前,人类的祖先离开非洲后,便开始在世界各地独自演化,包括尼安德特人、北京人和爪哇人等,并适应了当地的环境。受选择、突变、遗传漂变与基因流等因素影响,世界各地的人类同时平行演化,成为今天的现代人。但实际上并没有阐述清楚,世界各地的直立人为何都演变成了现代人。
尼安德特人和丹尼索瓦人的基因渗入现代人
古基因组研究表明,现代人与尼安德特人和丹尼索瓦人是姐妹群。他们的祖先在约55万年前分道扬镳,而尼安德特人和丹尼索瓦人则在约40万年前才分开。
在近7万年前,现代人祖先走出非洲大陆时,尼安德特人和丹尼索瓦人在欧亚大陆已经生活了大约40万年。因此,现代人祖先首先遇到了生活在附近的尼安德特人,他们在一起共同生活了5000年。在此期间,现代人祖先曾与这些古人种发生过多次美丽的邂逅,导致双向基因交流。
根据现有的遗传学证据估计,在现代非洲以外的世界各地人群中,含有尼安德特人基因约1.8%—2.6%,而含有丹尼索瓦人基因则是0.2%—6%。之所以这样,源自尼安德特人至少有3次、丹尼索瓦人至少有4次向现代人的基因渗入。
古基因组研究还表明,在东亚人、东南亚人、美洲和澳洲土著的身上,还保留着丹尼索瓦人的基因贡献。在东南亚和大洋洲,特别是新几内亚和巴布亚的土著人群里,更是发现他们有大约6%的基因来自丹尼索瓦人。但是中国、欧洲和美洲的人群体内,丹尼索瓦人的混血比例却比较低,大多低于1%。
佩博研究团队认为,这就意味着在中南半岛上至少又发生过一次人群的分离,一支向北走到中国,成为现在的中国人;另外一支向南,带着丹尼索瓦人的基因到达了东南亚,成了现在的新几内亚、巴布亚的土著人群。
与古人种并非泾渭分明,而是频繁交流
由此可见,现代人类的演化史不是纯粹地“走出非洲”,而是走出非洲并顺便交往了这些古老型的人种。也就是说,现代人与这些古人种并非是泾渭分明的支系,而是由于存在彼此间的频繁交流,使古人种的基因部分地保留在现代人的基因组里。
事实上,现代人绝不是唯一通过杂交提高生存能力的物种。2007年《自然》杂志曾发表的一篇论文分析指出,自然界中大约有10%的动物物种和25%的植物物种,是通过杂交而产生。
佩博认为,人类祖先走出非洲后,他们和尼安德特人发生过基因交流。这样杂交产下的后代不但活了下来,还成功地繁殖出了下一代,并逐渐使尼安德特人的基因扩散到了整个人群之中。后来时机成熟了,这群身上携带有尼安德特人基因的现代智人终于离开了中东,扩散至整个欧亚和美洲大陆,他们就是除了非洲之外的所有现代人的共同祖先。
由于这群人在扩散过程中,取代了原先居住在各地的古老型人类,因此称他们为“取代人群”。这就让不承认欧、亚古人种对现代人有过贡献的“夏娃假说”,从此退出历史舞台。
总之,古基因组学打开了我们对古人类研究的新视角,引领着人类起源与演化研究的新方向,相信随着古基因组的深入研究,必将进一步完善对于现代人乃至更多古人类起源与演化的新认知。
(作者系中国科学院南京地质古生物研究所研究员、南京古生物博物馆名誉馆长)