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早期欧洲人的曾曾祖父母,可能就是尼安德特人

尼安德特人与现代人之间到底是什么关系?这是一个在古DNA研究领域火热了近20年的话题。其中,许多研究已经表明我们的祖先曾与尼安德特人进行过杂交,但是这些杂交现象都发生在什么时期一直令人困惑。

近日,发表在《自然》上的一项研究就捕捉到了其中一次杂交行为出现的时间——而在这一时间段,现代人刚刚出现在欧洲。来自中科院、哈佛医学院、马克斯普朗克学会等机构的研究者们对欧洲最早的现代人(生活在距今3.7万–4.2万年前)进行了古DNA分析,并惊讶地发现他的4-6代祖先中,竟然有一个尼安德特人[1]——也就是说最近的话,他的曾曾祖父母就是一位尼安德特人!

剪不断理还乱——尼安德特人与现代人的复杂关系

尼安德特人(Homo neanderthalensis)是早期智人的一种,生活在距今13.5万-3.4万年前的欧亚大陆。尼安德特人与现代人在外貌上的差异并不大,其最明显的区别在于尼安德特人具有粗犷的眉弓和突出的后脑勺。假如一个尼安德特人穿越时空之后,穿着衣服走在北京的大街上,你大概也不会感到奇怪,只会觉得这可能是个欧洲农民。尼安德特人也并不是一般人想象中那样野蛮的原始人,他们也一样“有文化”,可以制作精美的工具,有原始的宗教信仰,甚至还有可能会吹笛子。

尼安德特人男性头部复原。图片来源:维基百科

通过对化石的研究,早年的古人类学家们认为尼安德特人可能是现代欧洲人的直系祖先。而直到二十世纪90年代以前,也并没有多少人会质疑尼安德特人与现代欧洲人的关系。然而,当古DNA技术出现后,我们意识到,尼安德特人并不是今天任何一个人种的直系祖先,我们的祖先另有其人。尼安德特人最后的结局并不是演化成为了今天的我们,而是走向了灭绝。

但是故事并没有这么简单。分子人类学家们随后又有了令人惊愕的发现,现代欧亚人的染色体中有1%-3%的基因来自尼安德特人——显然,他们曾经杂交过。这种杂交行为可能持续了非常长的一段时期,使得尼安德特人基因足以在现代人的基因库中占据了较大的比重。实际上,东亚人群中高发的Ⅱ型糖尿病相关基因或许就是尼安德特人带来的。

欧洲最早的现代人和他的尼安德特人祖先

大约在4.5-3.5万年前,欧洲大陆上出现了第一批现代人。其中一位的遗骸留在了罗马尼亚,并在2002年被发现,取名为Oase 1。当研究者拿到这具遗骸之后就发现,他的骨骼形态虽然属于现代人,却带有很多尼安德特人的特点。此后,研究者们从他的下颌中提取了几十毫克骨粉进行基因测序。由于骨骼保存年代久远,受到了外界环境的污染,其中提取出的DNA中只有不到0.2%能看出来是属于人类。实际上,这种糟糕的情况对古DNA研究者来说是家常便饭,并且这可以通过一些扩增的办法进行弥补。

本次研究中使用的Oase 1的下颌骨,研究者从中提取了骨粉用于基因测序。图片来源:Svante Pääbo, Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology

为了验证Oase 1与尼安德特人的紧密关系,研究者找来了众多样本与之对比,其中包括了汉族人和法国人等现代人类,以及俄罗斯等地的古人类。基因测序结果显示,Oase 1的基因组中包含了众多可能来自尼安德特人的等位基因。研究者们应用不同的统计方法,估算出Oase 1 基因组内的尼安德特人基因比例在6%-9.4%之间——这一结果远高于其他所有样本。显然,Oase 1与尼安德特人的紧密关系是确定无疑的。而其基因组内尼安德特人基因比重如此之高,也可能暗示着他仅仅数代之前的祖先就是个尼安德特人。

那么,他的尼安德特人祖先离他到底有多近?这次杂交行为又发生在几代之前呢?

论文第一作者,中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室的付巧妹说:“我们首先找出了Oase 1个体基因组中,和尼安德特人相关的基因位点和片段。”随后,研究者通过数学模型估算出了尼安德特人的基因组长片段。运用平均基因遗传图谱,即通过模拟一个人群中,一段基因组片段在每次代际传递时保留的片段长度,推算出要得到与Oase 1个体相似的尼安德特人基因组片段的长度,需要4-6代的时间。“

以旧石器时代人类的生育年龄来推算,4-6代只是100年左右的时间。在人类进化的尺子上,100年只是极其渺小而几乎可以忽略的一段,因而我们可以把这次的杂交时间确定在Oase 1所生活的距今3.7–4.2万年前。这一时段正是尼安德特人即将走向灭亡的前夜,也是现代人刚刚登上欧洲大陆舞台的时间。但是随后,Oase 1所代表的群体可能也走向了灭绝,而与Oase 1同祖的另一批人则迁徙到了欧亚各地,演化成了今天欧亚大陆上的众生。这可能与部分中国学者坚持的观点,即东亚智人是本土的直立人一路进化而来,并非数万年前非洲的智人迁徙而来相悖。

“这是一个很多遗传学家意想不到的研究结果。可以说,能够通过古DNA观察到一个早期现代人个体的基因组与尼安德特人有着如此密切的联系,是科研领域的幸运。“付巧妹如是说。(编辑:球藻怪)

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参考文献:

  1. Qiaomei Fu, Mateja Hajdinjak, Oana Teodora Moldovan, Silviu Constantin, Swapan Mallick, Pontus Skoglund, Nick Patterson, Nadin Rohland, Iosif Lazaridis, Birgit Nickel, Bence Viola, Kay Prüfer, Matthias Meyer, Janet Kelso, David Reich, Svante Pääbo. An early modern human from Romania with a recent Neanderthal ancestor. Nature, 2015; DOI:10.1038/nature14558

文章题图:shutterstock友情提供

The End

发布于2015-06-23, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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