今天,我们就来说说人类“杂种”发展史。

文章作者:管理一号 | 2019-03-06
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在国产科幻电影扛鼎之作《漂泊地球》票房打破40亿人民币之际,仍有许多影迷对两个多月前上映的美国奇幻电影《海王》浮光掠影。现在,该电影全球票房已打破11.3亿美元,其间我国市场奉献约3亿美元,跻身全球前史上最卖座的电影前20强。

在《海王》叙述的故事里,亚特兰蒂斯女王和美国一个灯塔看守人相恋后生下一个男孩亚瑟,亚瑟在媚拉公主(奥姆的未婚妻)的协助下,对立意欲统领海洋、吞并陆地的弟弟奥姆,终究打败健壮的奥姆,成为统领七海的海王。

海王亚瑟·库瑞(Arthur Curry)

关于纯海生的弟弟奥姆来说,亚瑟仅仅一个半陆生半海生的“杂种”。奥姆起先并没有把哥哥亚瑟放在眼里,但正是亚瑟这个杂种,打败了自己,夺回了王位,还抱得美人归。这样的故事在中外神话传说和文学作品中层出不穷,虽属虚拟,可是却蕴含了深入的科学道理,那就是杂种的功用有时要优于纯种。

自从奥地利神父、现代遗传学之父格雷戈尔·孟德尔经过豌豆试验发现了这一生命遗传规则以来,遗传学家和育种学家已培育出一系列杂交作物和动物新品种,杂种俨然成为农业生产的主力军,正是这些杂种养活了地球上如此巨大的人口和许多的家养动物。植物和动物自不消说,就是人类自己,也得益于杂种优势,才得以昌盛演进,成为地球的操纵。

今日,咱们就来说说人类“杂种”发展史。

走出非洲

在大约700万年前的非洲某处,人类的先人与猿各奔前程,开端了制作东西、直立行走、会说话、讲故事的共同演进之路。

之后,南边古猿、能人和匠人等人类的先人逐步涣散到整个非洲;或许因为食物缺少的原因,或许因为动物好奇心的天性唆使,100多万年前,真实站起来的直立人开端走出非洲,向欧亚大陆前进。这些直立人包含在我国广袤土地上日子过的元谋人、蓝田人和北京人,不过这些前期走出非洲的人类相继灭绝,都不是现代人类的直系先人。

几十年以来,大多数研讨人类进化史的科学家信任,现代人类来源于留守在非洲南部某处的单一种群,大约在20万年前,这一人类分支开端快速演化,成为现代人类的直系先人,即智人。可是,这一理论正遭到一些新发现的强有力应战。

2017年6月,德国马克斯·普朗克演化人类学研讨所的珍-雅克·胡布林(Jean-Jacques Hublin)博士领导的世界研讨团队在《天然》杂志上背靠背宣告两篇重要论文,他们在非洲北部摩洛哥一处窟窿发现了一枚31.5万年前的智人头骨,不只将现代人类的前史往前推进了10万年,并且估测智人并非从非洲南部单一来源,而是由遍及非洲多个区域的不同人种混交而成。也就是说,智人在走出非洲之前,就已开端“杂交”,如此发作的“杂种”子孙才干走出非洲,走遍地球的每个旮旯。

在非洲繁衍生息二三十万年之后,这些现代人类的先人与更早的人类先人相同,也难以挣脱好奇心和食物的引诱,不断测验走出非洲,终究在5万年前,一小股的现代人类先人幸运地取得了史无前例的成功。

现代人类先人之所以能取得进化上的成功,除了自己的尽力之外,还得益于前期走出非洲的直立人后嗣的协助,包含基因的奉献。大约5~10万年前,现代人类先人走出非洲,首要遇到了一些由直立人演化出的、了解和习惯欧亚大陆环境的奥秘人种,并与这些奥秘人种敞开长达数千年的相爱相杀,才造就了如今人科动物中孤单的咱们。

与大脑袋的尼特德特人相恋

1856年,也就是达尔文宣告《物种来源》的三年前,在德国杜塞尔多夫市以东12公里的尼安德谷一个采石场中,采石工人在作业时发现了一具人形头盖骨和一些骨头,经考古学家判定,这是一具已灭绝人种的遗骸,科学家将这种人种称为“尼安德特人”。后来考古学家又从欧洲和中东区域相继发掘出数百个尼安德特人的遗骸。

尼安德特人在解剖上与前期智人有着显着差异。他们四肢粗短,身体健壮,具有淡色皮肤,更为特别的是,他们的脑容量居然比现代人类先人的还大,会制作石器,会用火,并且或许已演进出必定的文明,如掩埋亲人。

现代人头骨与尼安德特人头骨(图源:theverge.com)

 

尼人骨骼 图源:wiki

科学家一直对尼安德特人在分类学上的位置争论不休,一些人以为尼安德特人归于与智人彻底不同的人种,另一些人则以为尼安德特人也归于智人,是其下的一个亚种,并且大多数科学家普遍以为尼安德特人对现代人类没有基因奉献,直到2009年榜首个尼安德特人的基因组草图发布。

2009年2月12日,德国马克斯·普朗克演化人类学研讨所斯万特·帕博(Svante Pääbo)领导的一个世界研讨团队宣告,他们初次破译了尼安德特人基因组草图,这些基因组DNA是从归于不同尼安德特人的三块小骨头提取的,而这些骨头则是出土自克罗地亚北部的温迪加窟窿。此次发布尼安德特人的基因组信息一共约有20亿个碱基对,约占其全基因组的60%。更令世人震动的是,科学家发现,在欧洲和亚洲人口中居然含有1~4%的尼安德特人特有的基因组信息,而非洲原住民则不含,标明现代人走出非洲后与尼安德特人有过混交,并且这些混交的子孙成为现代人的先人。科学家挑选2月12日发布他们制作的尼安德特人基因组草图,首要为了留念进化论奠基人达尔文诞辰200周年。2010年5月,尼安德特人基因组草图的详细信息正式宣告在《科学》杂志上。

尼安德特人头骨和斯万特·帕博教授(图源:华盛顿邮报)

四年后,该研讨团队从俄罗斯南西伯利亚阿尔泰山一个名为丹尼索瓦的窟窿中发掘出来的一个尼安德特人脚趾骨,并从中提取出基因组DNA,测出了阿尔泰尼安德特人的全基因组,并发现在现代人类基因组中只含有1.5-2.1%的尼安德特人遗传信息。2017年,《科学》杂志上一篇论文则以为,尼安德特人遗传信息在东亚人基因组的占比要略高于西欧人,其间东亚人基因组中有2.3~2.6%来源于尼安德特人,而尼安德特人对西欧人基因组的奉献则只要1.8~2.4%。

科学家估测,尼安德特人在欧亚大陆日子的时代大约为40万年~4万年前,而前期现代人类走出非洲大约是在5万年前。许多研讨都标明,正是在5~6万年前,前期现代人类刚刚走出非洲踏上中东的土地,就遇到了日子在邻近的尼安德特人,两边或许在欧亚大陆共同日子长达5000年。两边是否发作大规模抵触并没有直接依据,可是经过比较远古人类的基因信息,科学家估测,尼安德特人和前期现代人类彼此倾慕、发作稠浊的情况时有发作。

2015年,来自我国科学院古脊椎动物与古人类研讨所的付巧妹博士作为榜首作者,在《天然》杂志撰文称,研讨人员对罗马尼亚出土的、距今约4万年的男性前期现代人类DNA进行剖析,发现该现代人类的基因组中尼安德特人特有基因组信息占比高达9%。也就是说,该男人的曾曾祖爸爸妈妈或许其间就是一个尼安德特人。这也是现在为止,科学家发现与尼安德特人亲缘联系最近的前期现代人类。

其实,前期现代人类不只接受了尼安德特人的基因奉送,在10万年前也从前成功将自己的遗传信息传递给了尼安德特人。2016年2月,德国马克斯·普朗克演化人类学研讨所等世界小组的研讨人员在《天然》杂志上宣告,在俄罗斯阿尔泰山脉一个偏僻窟窿中的一个女人尼安德特人的基因组中,他们初次检测到现代人类先人特有的基因信息,估测10万年前已有一小拨现代人类的先人与东亚尼安德特人发作过混交,不过后来这些现代人类基因信息又消失得无影无踪。

勾通奥秘的“丹尼索瓦人”

可是,与现代人类的先人有基因沟通的不只仅只要尼安德特人。让咱们回到之前提过的坐落俄罗斯、我国和蒙古接壤的阿尔泰山丹尼索瓦窟窿,这儿不只住过尼安德特人,也曾保护过现代人类的先人,并且还曾日子过一个奥秘的人种。

就在榜首张尼安德特人基因组草图宣告在《科学》杂志的前一个月,马克斯·普朗克演化人类学研讨所的斯万特·帕博和俄罗斯科学院阿纳托利·杰烈维扬科(Anatoli P。 Derevianko)领导的团队在《天然》杂志上撰文称,他们发现了另一个已灭绝的新人种。研讨人员对一小块手指骨片进行线粒体DNA遗传剖析,这块小骨片是杰烈维扬科两年前从丹尼索瓦窟窿中发掘出来的。他们从这块小骨片中提取了线粒体DNA并测序,经过与前期现代人类、尼安德特人、倭黑猩猩和黑猩猩的线粒体DNA进行比对,成果惊讶地发现,这块小骨片既不归于前期现代人类,也不归于尼安德特人,更不归于倭黑猩猩和黑猩猩。进一步剖析发现,这块小骨片的主人与前期现代人类、尼安德特人在100万年前同享同一先人,研讨人员因而估测这一小骨片归于一个已灭绝的新人种。

2010年末,该研讨团队进一步对这根指骨的基因组DNA进行了剖析,估测出这一新人种与尼安德特人亲缘联系较近,或许在64万年前是一家,而与现代非洲人不合演化时刻或许是84万年前。

断定“丹尼索瓦人”身份的臼齿(图源:DavidReich et al。, 2010)

不久,研讨人员又在同一窟窿发掘出其他分属不同个别的骨片,均具有与这个新人种邻近的遗传布景,因而将其称为“丹尼索瓦人”。

丹尼索瓦人与尼安德特人是近亲,其约17%的遗传信息来自于后者。2018年8月,据《天然》杂志报导,由德国马克斯普朗克演化人类学研讨所的维维亚娜·斯隆(Viviane Slon)和斯万特·帕博(Svante Pääbo)领导的一个世界研讨团队,对来自俄罗斯阿尔泰山丹尼索瓦洞中的一小段骨头进行剖析发现,该骨头归于9万年前的一个至少13岁的女孩,更令人惊喜的是,其母亲是一个尼安德特人,父亲则是一个丹尼索瓦人,这是科学家初次发现尼安德特人和丹尼索瓦人的直接杂交子孙,标明这些不同人种相遇后彼此稠浊对错常常见的。

丹尼索瓦人与现代人类的混交或许晚于尼安德特人,并且其基因散布也不像后者那么广。丹尼索瓦人的遗传信息首要留存在亚洲现代人的基因组中,其间日子着东南亚邻近太平洋岛屿的美拉尼西亚人基因组含有4~6%的丹尼索瓦人遗传信息。2016年一项研讨将这一份额下降至1.1%,并且估测或许存在另一种已灭绝的人类奉献了遗传信息。其他研讨人员则发现如今一些澳大利亚和涣散在东南亚岛屿上的土著人,以及东亚大陆及美洲土著人基因组中都有丹尼索瓦人的奉献。

2018年3月,美国华盛顿大学西雅图分校和普林斯顿大学的研讨人员在《细胞》杂志上撰文称,他们使用一种新的无参阅基因组的检测办法,对5639个来自欧亚大陆和大洋洲的人类全基因组序列进行剖析,发现丹尼索瓦人遗留在东亚人群的遗传信息与在南亚人和大洋洲人群中的存在较大差异,因而估测丹尼索瓦人与现代人类至少发作过两次混交,这让现代人类与其他古人类稠浊的情况变得更为杂乱。

迄今为止,科学家只在俄罗斯阿尔泰山丹尼索瓦窟窿中发现过丹尼索瓦人的遗址,并且都是一些小骨片,从没有发现其较为完好的遗骸,这让科学家很难估测丹尼索瓦人究竟长什么样,更别提日子习性、日子区域等问题。可是他们和尼安德特人相同,经过与现代人类先人混交,将他们的遗传信息永久留存在一部分现代人类的基因组,并且为这些现代人类习惯环境,终究成为地球的操纵带来了意想不到的优点。

去伪存真,变身强者

在与现代人类先人共同日子的年月里,因为气候恶化等原因,尼安德特人和丹尼索瓦人也积累了很多有害的基因突变,这些基因突变不可避免地遗传给他们与现代人类杂交的子孙。尽管从尼安德特人和丹尼索瓦人等人种那里取得的基因奉送并非都对现代人类有利,可是现代人类在并不长的进化前史中,逐步筛选晦气的基因,将有利的基因保存下来,才得以登上高原,游上海岛,走遍全球,乃至探究世界。

众所周知,5万年前现代人类的先人刚刚走出非洲时,尼安德特人和丹尼索瓦人现已在欧亚大陆日子了30多万年,演化出对当地的气候、食物、病原微生物等环境较强的习惯性,并终究形成了一些与环境相习惯的特有基因型。现代人类与这些古人类稠浊,有利于引进这些古人类相应的有利基因型,明显能够协助初来乍到的现代人类快速习惯环境,例如欧洲冰冷的气候等,进而开枝散叶,遍及全球。

来自深圳华大基因研讨院、加利福尼亚大学以及华南理工大学等单位的科研人员研讨发现,我国西藏人之所以能习惯西藏4000多米的高海拔低氧环境,或许因为西藏人从丹尼索瓦人或其近亲那里承继一个与低氧习惯相关的EPAS1基因突变型,该研讨成果2014年7月宣告在《天然》杂志上。

德国马克斯·普朗克演化人类学研讨所的研讨人员对11.2万英国人基因组进行剖析,发现一些与肤色、头发色彩、高度、睡觉形式乃至吸烟情况有关的基因都是来自尼安德特人。

2018年10月,来自美国亚利桑那大学的戴维·恩纳德(David Enard)和斯坦福大学的德米特里·佩特罗夫(Dmitri A。 Petrov)在《细胞》杂志上陈述称,尼安德特人和古代智人在混交过程中,不只彼此传达病毒,并且还将病毒互作蛋白(VIP)基因遗传给两边混交的子孙。VIP蛋白具有多种功用,比方参加免疫反响,能反抗特定病毒、特别是RNA病毒的侵略。因为基因突变,有些尼安德特人的VIP蛋白能对立某些特定病毒,特别是RNA病毒的侵略。这样,遗传有尼安德特人VIP基因的智人子孙将取得应对更多病毒的反抗力,即遗传习惯性,得以在之后的大规模瘟疫中幸存,而那些非混交子孙则被逐步被筛选。《福布斯》撰稿人珍妮弗·拉夫(Jennifer Raff)博士将这一现象形象地比方成尼安德特人和古代智人既彼此放毒,又彼此供给解药。

尼安德特人与现代人先人彼此放毒又彼此供给“解药”(图源:David Enard et al。, 2018, Cell)

尽管尼安德特人和丹尼索瓦人等作为人种现已彻底灭绝,可是他们与现代人类先人的爱情故事,已深深地镌刻在咱们的基因组里,再也抹不去、擦不掉。

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