“二次混血”为亚洲人注入更多尼安德特人基因

“二次混血”为亚洲人注入更多尼安德特人基因

2015年4月4日 07:09 阅读449
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功能介绍 饶毅、鲁白、谢宇三大科学家主编的《赛先生》，中国最佳科学读品。



若非科学家拿出了确凿的证据，恐怕你很难相信自己身体里还保留着不少人类远古“表亲”尼安德特人的DNA。没错，基因组中隐藏着太多人类进化的秘密，科学家正在解开谜团。最新研究发现，双方的第二次“亲密接触”，使亚洲人带有更多的尼安德特人血统。



齐兴 编译


我们是谁？我们来自于何方？2010年，科学家们揭开了一个人类历史之谜：大约5万年前，如今已经灭绝了的人类表亲尼安德特人曾经与现今亚洲人和欧洲人的祖先通婚。现在，两个研究小组得到的另一个有趣结论，让我们重新理解了亚洲人类的演化：历史上，尼安德特人曾与亚洲人的先祖发生过第二次的“亲密接触”，为亚洲人注入了更多的尼安德特人DNA。



这些发现进一步表明，人类基因组中隐藏着更多有关我们人类进化的秘密，单单依靠化石证据并不能完全解开。美国加州大学洛杉矶分校的遗传学家——也是这项新发现的研究者和论文作者之一Kirk E. Lohmueller博士说：“我们通过分析遗传学数据得到了重要的新发现，而不是仅仅对事实的细节进行补充。”



最古老的尼安德特人化石距今约20万年，最年轻的化石也有约4万年了。科研人员发现，尼安德特人骨骼化石的分布地点广泛分布于欧洲和西亚，从西班牙贯穿到西伯利亚。



一些骨骼化石中仍然含有尼安德特人的DNA片段，科学家们将这些DNA片段拼接起来，重建了尼安德特人基因组。结果发现，尼安德特人具有一些现代人所没有的独特遗传突变。基于这些差异，科学家们推测，尼安德特人和现代人始于同一祖先，但在距今60万年前分道扬镳。



大约6万年前，我们的祖先走出非洲向旧大陆的其余部分进发，这一过程中，先驱者们遇到了尼安德特人。我们的DNA表明，这样的远古交媾产生了后代。



如今，我们的细胞里仍然保存着尼安德特人的遗传信息，在那些非非洲人后代人群的基因组中，大约2%的基因组DNA与尼安德特人DNA几乎完全相同。这些DNA片段表明，尼安德特人与早期走出非洲的人类发生过通婚，地点非常有可能是在西亚。



研究人员还在非非洲人的人群中发现了一个非常特殊的现象：中国、日本还有其他东亚国家的人比欧洲人多拥有20%的尼安德特人DNA。



去年，美国哈佛大学医学院的Sriram Sankararaman博士和他的同事推测，自然选择（natural selection）是造成这些差异的原因。尼安德特人的大部分基因，可能或多或少地对我们祖先的健康产生了不良影响，平均来说，继承了尼安德特人基因的人比没有继承的人生育了更少的后代，也就是说，尼安德特DNA携带者的生育能力不强。



Sriram Sankararaman博士和他的同事推测，人类中的尼安德特人DNA逐步减少，而且欧洲人基因组中尼安德特人DNA消失的比亚洲人更快。这可能是由于早期亚洲人种群较小，相对于较大的种群，自然选择在较小种群中剔除有害基因的速度相对较慢，比如现今德系犹太人（Ashkenazi Jews）或者阿米什人(Amish)等较小族群的某些遗传紊乱疾病异同寻常得高。



最近，华盛顿大学的遗传学教授Joshua M. Akey博士及其研究生Benjamin Vernot试图验证上述假设。他们利用了这样一个事实，即我们的基因组中只有某些区段会对健康产生重大影响，而其他区段（所谓的中性区（neutral region））的重要性则较低。



在中性区发生的突变并不会影响生育后代的几率，因此这种突变将不会被自然选择所剔除。如果Sriram Sankararaman博士的假设成立，欧洲人会丢失更多的有害尼安德特人DNA，而不是中性DNA。但事实上，科学家们并没有在当今的欧洲人DNA中发现这样的差异。



Akey博士和他的学生进一步检验了其他导致亚洲人基因组含有更多尼安德特人DNA的可能解释。最具有说服力的解释是，后来亚洲人与尼安德特人发生了第二次混血，二次“亲密接触”使得亚洲人继承了更多的尼安德特人DNA。 如果这个假设成立，亚洲人的祖先和欧洲人的祖先分离之后，亚洲人的祖先向东进行跋山涉水的迁徙并在那里第二次遇到了尼安德特人。



Lohmueller博士和他的学生从另一个角度，对这一问题进行了研究。他们编写了计算机模型来模拟欧洲人和亚洲人随着时间长河进行的繁衍和进化。他们将一些尼安德特人DNA加入我们祖先的群体中，然后让亚洲人的祖先和欧洲人的祖先分离。科学家们多次运行这个模型，测试了一系列的可能条件，但是无论他们做出何种变化，他们始终找不到当代亚洲人比欧洲人拥有更多尼安德特人DNA的合理解释。然而当他们运行这个模型并加入二次混血这个因素，即第二次尼安德特人基因“脉冲信号”进入亚洲人群体时，科学家们发现这个双脉冲模型（two-pulse model）可以非常好的地拟合数据，Lohmueller博士和他的学生将他们的结果发表在《美国人类遗传学杂志》 (American Journal of Human Genetics)上。



Akey博士对这两项研究得出同样的结论感到非常欣慰，他说：“他们只是从不同角度讲述了同一个故事。” Sankararaman博士也同意这样的看法：“这两篇文章都强有力的支持了双脉冲模型”。



但是双脉冲假说也给自身带来了一个难题。如果尼安德特人灭绝于4万年前，他们可能已经在亚洲人的祖先和欧洲人的祖先分离之前就灭绝了。那么怎么可能还有尼安德特人与亚洲人群体发生二次混血？假如亚洲的尼安德特人灭绝的较晚，这个假说就会更有说服力。如果是这样，亚洲的某些地方应该能发现距今更近的尼安德特人化石，或者存在过一个曾经与尼安德特人混血并携带了尼安德特人DNA的人类表亲，亚洲人先祖与这个人类表亲发生了“互动”并产生了混血后代，然后，这个人类表亲灭绝了。Lohmueller博士说：“这个难题需要通过进一步的研究来解决。”



参考文献：

Carl Zimmer. A New Theory on How Neanderthal DNA Spread in Asia. NYTimes. FEBRUARY 19, 2015.





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尼安德特人的脑容积比现代人大很多，这可能是亚洲人脑容积和智商稍高于欧洲人的原因。