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研究尼安德特人和丹尼索瓦人的基因,可以帮助我们复原欧洲和亚洲的人类演变过程。但是,在地球的另一处,被誉为“人类的家园”的非洲曾经发生过什么事呢?这里的人科是如何进化的呢?
俾格米人
2011年9月,亚利桑那大学的遗传研究小组组长马依克·哈姆米尔宣称:“我们已经找到今天人类的祖先在非洲杂交的遗迹。”其研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。哈姆米尔在2%至3%的非洲原住民的基因中看到一部分古代核苷酸酶的排列。核苷酸是核糖核酸及脱氧核糖核酸的基本组成单位,是体内合成核酸的必需品。核苷酸随着核酸分布于生物体内各器官、组织、细胞核及胞质中,并作为核酸的组成成分参与生物的遗传、发育、生长等基本生命活动。
不过,哈姆米尔所用的研究方法,与他参加“尼安德特基因排序”课题研究的同仁有着根本的不同。“尼安德特基因排序”课题组采用的做法是将人类早期已经灭绝的亲戚——尼安德特人和丹尼索瓦人——的基因,与现代人类的基因进行对比。但是在非洲发现的古人的化石中很难找到DNA,因为在热带和亚热带炎热、干燥的气候下,化石很快就解体碎落。
鉴于从化石中提取DNA有困难,哈姆米尔转而在现代人的身上提取。他说:“我们分析了现代非洲不同部落的人的DNA,找到了其中异常的部分。”接著他将这一不同的部分输入计算机,设法弄清这些核苷酸酶的序列在现代非洲人的祖先与最古老的人科交配之后是否出现在DNA里。哈姆米尔小组尤其关注三类非洲人的基因,即俾格米人(俾格米人生活在非洲中部热带森林地区,他们身材矮小,被称为非洲的“袖珍民族”,成年人平均身高1.30米至1.40米,八九岁时生理机能就已经成熟,13岁就有结婚的。他们崇尚森林,实行一夫一妻制。俾格米人在世界上濒临灭绝)、曼杰卡人和布须曼人,他们的身上至今还保留着与其他部族特别不同的基因。哈姆米尔小组提取了他们的基因片段进行研究,发现它们都不接受任何蛋白质产生的指令,而恰恰就是这些不能被译码的部分,被认为是分析研究它们在进化过程中曾经发生了什么样的变化的最有用的部分。要知道,这部分里面经常包含着从古代先人那里获取的基因结构。实际上,在这三类人的基因片段中,哈姆米尔小组还真找到了明显的古代核苷酸酶序列,它们与我们所知的典型的智人结构不同。计算证实,这些核苷酸酶序列源于3.5万年前的现代非洲人,最常见于巴卡族和木布提族的俾格米人身上,其次是布须曼人身上。而在这些民族中,唯一身上保存着所有这三类人中最为古老的记号的,就是迁居到扎伊尔东部(现为刚果民主共和国)热带雨林的木布提族中的俾格米人。
哈姆米尔推断说:“非洲中部有可能就是今天已经灭绝的古代人科的居住地,那里混杂着解剖学意义上的现代人的祖先。”这一人科有别于我们人类的直系祖先,推测生活在距今70万年前。
伊沃·耶列鲁颅骨
这一颅骨的发现是这一猜测的极为有力的证据。1965年,伊巴丹大学的考古学家在尼日利亚西南部发现了它。当时它与其他骨骼化石摆在一起。在半个世纪后的今天,这一发现具有了极其重大的现实意义。
它被挖掘出来的地点——伊沃·耶列鲁——处在一块低垂的岩石板下。考古学家对这里的骨骼化石做了年代测定,惊奇地发现它们的年纪是1.3万年。要知道,这具颅骨的模样异常特别,其中离奇地混杂着非常古老的特征,比如眼眶轴突出并不明显,但是颅骨顶呈扁平且较长,很像古代灵长目的人科。如果非要用什么东西来做比较。那么可以说它很像一个橄榄球。它的模样看上去要比用放射性碳测定的年纪老很多。
2011年,考古学家对这个奇怪的颅骨进行了第二次断年,这一次采用了更加可靠的铀钍方法。德国图宾根大学人类学家卡捷尼娜·哈尔瓦吉、伦敦自然历史博物馆的克里斯顿费尔·斯特尼盖尔以及他们的同仁使用三维测定模拟了伊沃·埃列鲁颅骨,然后将它与几十具最古老的人科颅骨和现代人的颅骨进行对比。
结论是:这具颅骨的结构更像恩卡罗巴颅骨。恩卡罗巴颅骨是在坦桑尼亚的拉埃顿里发现的,被认为是14万年前的古人的遗骸。但是,伊沃·埃列鲁颅骨的年纪实际上是令人难以置信的1.3万年。
我们知道,1967年,著名人类学家尼恰尔德·尼卡在埃塞俄比亚奥莫河岸上也发现了两具大约13万年前的颅骨。但是,在2000年中期进行的二次断年中,认定它们的年纪有20万年。到了2016年夏天,考古学家报道,这些智人的年纪可能超过30万年。
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“我们未曾料到,古代人科在解剖学意义上的现代人出现之后还能生存如此之久。”斯特尼盖尔在《科学》上撰文指出,“显然,对人科迁居非洲的进化过程的认识不该被简单化,认为现代人突然出现,同时所有留下的人科全部灭绝。”伊沃·埃列鲁颅骨要么属于后古代人,要么属于古代和现代人杂交的一种人。
马依克·哈姆米尔相信这一结论。他认为,他的小组在现代非洲人的基因中发现最古老的核苷酸酶序列这一事实,仅仅是冰山一角,“大量古代遗产在人的基因中存在残迹”。
在非洲人的密林中,甚至在智人出现之后16.5万年,我们依然可以见到将古代人和现代人的外貌特征奇怪地混杂在一起的人。我们的直系祖先继续与还生活在这里的人科进行基因交换,其中异种交配就发生在中非某处荒芜偏远的地方。考古学家的发现和基因研究结果都证实了这样的接触。
现代人的免疫系统
在生物世界中经常会有这种情况:近亲缘关系的变异基因——被称为等位基因——可以克服种间和亚种间的界限,从一个种群的基因库渗透到另一个种群的基因库里。如果这种等位基因能以这样或那样的方式提供给种群(代表)明显优势(帮助他们生存、有助他们的繁衍),他就会将其遗传给后代。于是,在新的种群中就越来越常见这种情况。 正如美国威斯康星大学的古人类学家霍克斯的推测,这种源自远古时代的结构会在不同人种之间的接触中显现出来,在他们一次又一次的交配过程中,有益的等位基因就从一种人科传递给另一种人科。因此,最古老的变异基因就渗透进智人的基因库。
几年前,《科学》杂志发表了美国免疫学家罗列特·阿比·雷肯德和比杰尔·巴尔埃姆撰写的文章。他们在文章中指出:“被改写的渗透基因在许多方面促進了现代人免疫系统的生成,古代等位基因充实了渗透基因。”
例如,6号染色体中具有被称为MHC(MaiorHistocompatibility Complex)的明显片段。它是含蛋白质的分子结构,与病菌和细菌的典型片段联合在一起,参加人类免疫系统的工作。它的T细胞(即调节细胞,可阻止自身组织免疫系统遭受损害)和“杀敌细胞”会识别微生物病原体,在所有的器官中寻找它,并及时歼灭这一入侵之敌。
阿比·雷肯德和巴尔埃姆分析了非洲、欧洲、亚洲和大洋洲原住民的6号染色体,同时也分析了尼安德特人和丹尼索瓦人(丹尼索瓦人属于生活在上一个冰河时期的一个全新的人类种群。20世纪80年代,丹尼索瓦人被误认为是早期智人)的6号染色体,结果发现现代人身上拥有数量惊人的等位基因。根据他们的观点,这些等位基因源于已经灭绝的两种人种。也许,这些等位基因是我们的早期祖先与他们早已经灭绝的“堂兄妹”交配的结果。
丹尼索瓦人的等位基因可以在东南亚和小细亚的原住民身上发现,同时尼安德特人的等位基因也能够在所有的欧洲原住民身上发现。而令人最为惊讶的是,古代基因集结在6号染色体的片段上,在欧洲人身上超过50%,亚洲原住民身上达到70%以上,在一些圭亚那的居民身上多到95%。也就是说,免疫系统的这一部分,几乎全部是从古代人科身上继承下来的。另外,最终形成于石器时代的免疫系统,确实是因为我们的直系祖先与“堂兄妹”的接触。阿比·雷肯德和巴尔埃姆指出,对从非洲迁居出来的解剖学意义上的现代人来说,与欧洲的古代原住民交配是“改善自己后裔的基因,使之成为新的、更有效的、进入MHC的最快手段”。要知道,这些基因在尼安德特人、丹尼索瓦人以及他们的祖先身上经历了几十万年,已经适应了欧洲和亚洲特有的病原体。因此,这些基因的拥有者具有更大的存活机会和更强的繁殖能力。在漫长的选择过程中,这些基因会在解剖学意义上的现代人的机体上逐渐积累下来。
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霍克斯这样评述美国免疫学家的结论:“原则上,确实需要在免疫系统的基因中寻找古代人科遗传给我们的基因。但是,依然不可轻易下结论,还应该寻找其他让这种基因暴露的原因。我认为,完全有可能在我们发现非洲解剖学意义上的现代人之前,在他们的基因里就已经有了完全不同的基因,包括非常古老的等位基因。因此,在给出最终的答案之前,必须详细研究非洲原住民的基因特点,才能揭开隐藏在非洲密林中的许多谜底!”
很早就有研究人员提出这样的问题:“解剖学意义上的现代人的基因是否是从唯一的、特殊的、与世隔绝的生活群落中获得和继承下来的?或者,我们继承的基因是从不寻常的祖先那里得来的?他们曾经在非洲占有最为另样的生态位,生活在不同的地理区域。”尽管目前我们未必能分离出最古老的非洲人科的DNA。但随着基因技术的发展,我们相信总有一天可以找到这些问题的最终答案。
现在,我们大体上可以认定,不同人科之间的基因交换是人类进化的一大特征。确实,在形成人类机体的某些特征上,杂交可以起到决定性的作用。
智人的亚种
2016年夏天,科学家偶然找到了新的非洲人的“堂兄弟”的踪迹。事情是这样的。以奥米尔·果克丘门为首的美国布法罗大学的科学家,原本探究人唾液中的一个蛋白质MUC7的形成历史和工作原理。蛋白质MUC7给唾液提供黏性,而且很可能参与抵制侵害人体的病原体。当然,这些基因学家不会放过对这种蛋白质的祖先的研究。实际上,唾液中掺杂着口腔上皮细胞的残渣,含有蛋白质,就会带有DNA。在生活在世界不同地方的人群中,具有这种基因的不同变异体。他们调查了不同民族和人种的2500多例样本,以便找出这些变异,从而分析它们,并比较它们中的不同之处。他们对现在生活在非洲撒哈拉大沙漠中部以南的居民的基因情况尤为关注。以基因学的观点,这种“父辈”基因的变异与部落中其他人拥有的同样基因有着十分明显的差别,这是基因渗透的结果。但这仅仅是一种推测,实际调查结果显示,来自非洲撒哈拉沙漠以南的人的基因有与众不同的版本,果克丘门解释说,“在现代非洲人的DNA中,被渗透进古代某种人科的基因材料”。
基因学家指出,在异种交配发生时,基因在进化过程中会以迅猛的速度被改写。这种异种交配大约发生在15万年前。
显然,在非洲原住民的祖先同期,还生活着某种人科群落。他们与现代人有着非常显著的不同。基因测定证明,这两种人科——我们的祖先和“这些神秘的物种”——分开进化了150万年至200万年。他们很可能是智人的一个亚种。
果克丘门认为,这个古老的人种有可能尚未被科学家所认识。无疑,在近期,人类学家可望有新的发现。他们就隐藏在寂静的非洲人居住的密林中,就像潜在湖泊水底的深坑里,未曾露面!