现代人类和尼安德特人之间丰富的罗曼史
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图片说明:一项基因研究揭示出,欧洲和亚洲人的家族史中曾出现过尼安德特人。 图片来源:© JOE MCNALLY


在欧洲人和亚洲人的细胞DNA中,只有些许片段来源于尼安德特人(Neandertals,约在12万到3万年前冰河时期居住于欧洲和西亚的人种),然而正是这些片段引发了人们长时间的研究。在过去的几年间,研究人员曾追根溯源,发现现代人类与已灭绝的近亲人种交配后产生了这些DNA片段。

近日,美国华盛顿大学(the University of Washington)人口遗传学家Joshua Akey领导的研究小组在Science上发表报告,详细指出了现代人类与约6万年前在众多地方出现的远古近亲人种间存在丰富的交配史。研究小组采用功能强大的新型统计方法,确定了现代人类、尼安德特人和另外一个远古人种丹尼索瓦人(Denisovans,曾在3万年前与人类祖先智人共同生活在这个世界上)之间碰面和交配的次数和地方。他们得出结论称,东亚人在家族史上曾与尼安德特人发生过3次交配行为,欧洲人和南亚人曾与尼安德特人发生过2次交配行为,美拉尼西亚人(太平洋西南部美拉尼西亚群岛的民族集团)则与尼安德特人发生过1次交配行为,而非洲人的祖先并未与尼安德特人发生过交配行为。也就是说,再加上只通过分析化石DNA而得出的另外两次交配行为,现代人类和尼安德特人至少曾发生过5次交配行为(交配过后如果未生育后代,则不可考究)。此外,丹尼索瓦人至少与美拉尼西亚人的祖先交配过一次。

此前,研究人员第一次发现现代人(如今的现代人类)体内含有尼安德特人的核DNA时,假设很可能现代人类离开非洲,第一次进入尼安德特人在西亚地区的领域时,与尼安德特人发生了一两次罕见的交配行为,而后遗传了尼安德特人的核DNA。不过自此之后,现代人类和其近亲家族史之间的关系开始变得错综复杂,难以理清。

首先,研究人员通过观察发现于俄罗斯西伯利亚丹尼索瓦洞穴内、已有至少5万年历史的化石,发现美拉尼西亚人从丹尼索瓦人那里继承了2%至4%的DNA。随后他们发现,丹尼索瓦人也曾与尼安德特人交配过。2015年,研究人员发现罗马尼亚的一位有4万历史的现代人类(化石),其曾曾曾祖父母是一位尼安德特人,然而这位尼安德特人的基因组并未遗传至现代人。2016年2月,研究人员指出,尼安德特人的趾骨中含有现代人类的DNA,这意味着约在10万年前,现代人类和尼安德特人曾交配过。

现代人类和其近亲家族史之间的纠缠,造成了现代人类基因组中的远古DNA片段开始东拼西凑,而追溯每个远古DNA片段的来源并不容易,部分理由是因为尼安德特人和丹尼索瓦人间也是近亲。Joshua Akey举例表示,当人们说美利尼西亚人体内的一个DNA片段属于尼安德特人时,它属于丹尼索瓦人的几率会高达20%。

为此,研究小组开发了一种新型统计方法来确定远古DNA并进行分类,使结果更为可信。他们测定了35名美拉尼西亚人的基因组序列,这35人比其他人携带有更多的远古DNA,随后分析了世界各地约1500人的基因组。研究人员利用序列数据找出了可能遗传自古老人种的DNA片段,随后利用新型统计方法观察了如何才能更加确定古老DNA片段属于尼安德特人还是丹尼索瓦人,以及不同人体内远古DNA的来源是否一致。

Ake曾预期,尼安德特人对美拉尼西亚人基因组的组成有所贡献,然而事实并非如此,研究发现,美拉尼西亚人的多数远古DNA片段来源于丹尼索瓦人,而其属于尼安德特人的远古DNA片段起源于现代人类和丹尼索瓦人的第一次碰面和交配行为,即在现代人类离开非洲不久。欧洲、南亚和东亚人的基因组中出现了现代人类与尼安德特人间第二次交配行为留下的痕迹,即远古DNA片段,这次交配行为可能发生在中世纪,随后欧洲、南亚和东亚人的祖先开始分离开来。最后,东亚人的祖先与尼安德特人可能在亚洲的某个地方发生了第三次交配行为。

Akey表示,最可能的解释是,早在现代人类与尼安德特人的第二次交配行为以前,美拉尼西亚人的祖先就从欧洲和亚洲人的祖先中分离开来了。之后,东亚人的祖先从欧洲人和南亚人的祖先中分离开来,然后与尼安德特人发生了第三次碰面和交配行为,获得了尼安德特人的DNA片段。同一时间,美拉尼西亚人的祖先则在亚洲某地通过交配获得了丹尼索瓦人的基因。这种古老的性行为史遗留给人们的包括21个古老DNA片段,这些片段携带有可识别病毒的免疫基因以及一些代谢基因,比如可提高血糖水平的胰高血糖素(GCG)基因和PLPP1(可分解脂肪的细胞膜蛋白)基因,有助于现代人类在进入尼安德特人在欧洲和亚洲的领域时,能够适应新的疾病、饮食和气候。

图片说明:更新世(也称洪积世,指258.8万年前到1.17万年前间的时期,人类在这一时期出现)时期现代人类与古人种间的交配情况图。 图片来源:VERNOT ET AL./SCIENCE

此外,研究人员还发现了人类基因组中一些并不存在古老DNA的 “废弃”区域中。这些基因区域可能曾携带过此前现代人类与古老人种交配过后遗传的古老DNA,然而现在这些古老DNA不再存活于人体内。这样的发现表明,人类基因组中的这些与语言、大脑发育和自闭症等有关的基因区域对现代人类的特征和生殖适应性(生存和繁殖的能力)来说至关重要:古老基因变体在这些区域无法长久存活。

但一些研究人员质疑称,通过研究现代人的DNA而追溯现代人类和古老人种间的交配行为,其结果可能并非完全可信。美拉尼西亚人可能只是随着时间的流逝而失去了古老DNA,这样一来他们与尼安德特人的交配史便无从考究了。哈佛大学的人口遗传学家Pontus Skoglund表示,现代人体内尼安德特人的特征有所不同,这可能是因为自然选择“剔除”不同人体内尼安德特人DNA片段的效率有所差别。不过,Pontus Skoglund和其他人还是称赞了新型分析方法的能力,也表示研究人员构建现代人类遗传自古人种的DNA目录的速度很快,让现代人的起源史越发变得错综复杂。(科学之家,译审/编辑:YWY)
文章来源: http://www.sciencemag.org/news/2016/03/rich-sexual-past-between-modern-humans-and-neandertals-revealed
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1. Close Encounters of the Prehistoric Kind | Ann Gibbons | 07 May 2010 | DOI: 10.1126/science.328.5979.680 |
http://science.sciencemag.org/content/328/5979/680.summary

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