本報(bào)記者  孟  欣

    滄海桑田的變遷，將一根4.5萬年前的古人類腿骨暴露在西伯利亞額爾齊斯河岸。一位中國女學(xué)者以其中的古DNA為語言，講述了幾萬年前人類走出非洲的種種情景。

    近日，著名科學(xué)雜志《自然》評選出“2014年度十大科學(xué)事件”，中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所的年輕女博士付巧妹領(lǐng)銜的關(guān)于“古DNA解密現(xiàn)代人起源”的研究入選，引起人們的廣泛關(guān)注。

    人類祖先或來自非洲

    人類從哪里來？從古至今，無數(shù)科學(xué)家、哲學(xué)家、人類學(xué)家不懈地探尋著答案。近年來大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，盡管許多地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了古人類化石，但真正與我們有“血緣關(guān)系”的人類共同的祖先，是一支5萬年前來自非洲的現(xiàn)代人（智人）。

    隨著研究不斷深入，學(xué)者們描繪出人類從非洲遷徙的路線：至少發(fā)生了兩次影響較大的人類從非洲向歐亞大陸的遷徙，第一次大約是在180萬年前，第二次是在10萬年前至20萬年前。路線大概是先到中東、中亞，再擴(kuò)散到歐洲及亞洲其他地區(qū)。

    “目前已發(fā)現(xiàn)有兩支已經(jīng)滅絕的古人類與從非洲走出的現(xiàn)代人共存過。一支是主要分布在歐洲的尼安德特人，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)了他們的化石；還有一支是通過古基因找到的，主要在亞洲的丹尼索沃人。而且DNA證據(jù)顯示，在現(xiàn)代人向歐亞大陸遷徙的后半段時(shí)間內(nèi)，當(dāng)?shù)赝林�人�?shù)量發(fā)生了劇減，原因至今還不能確定。”付巧妹說。

    解開古代生命奧秘

    在德國馬克思·普朗克進(jìn)化人類研究所獲得博士學(xué)位后，付巧妹在美國哈佛醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)從事演化遺傳及群體遺傳方面的研究。2014年，她與德國、美國等學(xué)者聯(lián)合研究了發(fā)現(xiàn)于西伯利亞額爾齊斯河岸的、約4.5萬年的一塊人類股骨化石，通過古DNA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對該個(gè)體全基因組測序，并且揭示了早期現(xiàn)代人走出非洲的另一條遷徙途徑。

    付巧妹告訴記者，她對于古DNA技術(shù)揭示史前人類的發(fā)展演化非常感興趣。“在沒有文獻(xiàn)講述歷史的史前時(shí)期，古DNA研究、考古學(xué)對于揭示人類的起源與發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。”她說。

    古DNA技術(shù)是遺傳學(xué)、考古學(xué)等領(lǐng)域的重要研究手段。通過現(xiàn)代分子生物學(xué)的手段，提取和分析保存在古代人類和動(dòng)植物遺骸中的古DNA分子，用來研究包括古代和現(xiàn)代生物的譜系關(guān)系、人類起源與遷徙路線、古代個(gè)體間或群體間的親緣關(guān)系、人類遺骸的性別鑒定、古人的病理及飲食、古代農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖的發(fā)展等內(nèi)容，解決了許多傳統(tǒng)手段無法解決的科學(xué)問題，是打開古代生命奧秘的鑰匙。

    付巧妹告訴記者，運(yùn)用古DNA技術(shù)需要非常謹(jǐn)慎地判斷和細(xì)致地操作，原因在于古DNA極易被污染。“許多微生物都會吞噬并污染古DNA；由于保存環(huán)境不同，古DNA自然降解的程度也有所不同；而研究者的操作也容易導(dǎo)致古DNA被污染。因此，如何分辨并盡量避免污染是非常重要的步驟。”她說，在獲取古DNA時(shí)，往往選擇遺骨內(nèi)部、受環(huán)境影響較小的部分提取DNA，實(shí)驗(yàn)操作也需要在超凈室、超凈臺，以及其他消除表面污染的手段下進(jìn)行。另外，由于全部來自母親遺傳的線粒體比來自父母遺傳配對的常染色體數(shù)量多且容易抓取，因此常用來評估污染情況。

    講述古人遷徙故事

    付巧妹介紹，他們研究的重點(diǎn)是來自非洲的現(xiàn)代人與當(dāng)?shù)氐墓湃祟愂欠裼谢�因交流，并以此推斷兩支人類發(fā)生基因交流的時(shí)間。“至少在非洲以外的地區(qū)的人群中，尼安德特人有1%至4%的基因被發(fā)現(xiàn)了。而在新幾內(nèi)亞地區(qū)，則有4%至6%的丹尼索沃人的基因被發(fā)現(xiàn)。可見這兩支當(dāng)?shù)毓湃祟惻c現(xiàn)代人共存過，并在現(xiàn)代人遷徙的過程中發(fā)生了‘通婚’。”她告訴記者，這根來自西伯利亞的遺骨屬于烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人，通過將其古DNA與非洲現(xiàn)代人、尼安德特人進(jìn)行對比，可以解釋這一相關(guān)群體本身的遷徒及其與尼安德特人發(fā)生“通婚”的時(shí)間。

    付巧妹介紹，通過古DNA技術(shù)，得知烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人含有少量的尼安德特人基因（大約2.3%）。然而該群體沒有證據(jù)顯示其含有丹尼索沃人基因。并且從DNA中看不出與某一具體亞洲或歐洲古群體更接近。

    “這些研究數(shù)據(jù)說明，烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人很可能并不像之前認(rèn)為的，從非洲離開后，先抵達(dá)了丹尼索沃人大量聚集的大洋洲南部，然后進(jìn)入亞洲和歐洲，因?yàn)檫@個(gè)路線會使他們與丹尼索沃人發(fā)生基因交流。這一結(jié)論顛覆了現(xiàn)代遺傳研究傳統(tǒng)認(rèn)為的早期現(xiàn)代人走出非洲后僅有一條遷徙路線。有一部分現(xiàn)代人的祖先可能另辟蹊徑。”付巧妹解釋。

    那么，這支現(xiàn)代人是何時(shí)走進(jìn)尼安德特人的領(lǐng)域，并與其發(fā)生基因交流的？據(jù)了解，過去認(rèn)為現(xiàn)代人與尼安德特人的“雜交”發(fā)生在3萬年前至8萬年前。而付巧妹的團(tuán)隊(duì)通過對烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）的DNA的測定得到了更小的時(shí)間范圍。

    “由于該遺骨保存了4.5萬年前的人類DNA，與以前用于研究的當(dāng)代人的基因相比，古DNA片段發(fā)生重組次數(shù)少、片段長，可以讓科學(xué)家更清晰、更近距離地觀察尼安德特人和早期現(xiàn)代人雜交的過程和發(fā)生的年代。”付巧妹說，通過該研究，她的研究團(tuán)隊(duì)得出了結(jié)論：在距今5萬年至6萬年之間，一支現(xiàn)代人走進(jìn)歐亞大陸，現(xiàn)代人與尼安德特人相遇并發(fā)生了基因交流。這一結(jié)論縮小了之前學(xué)界提出的時(shí)間范圍。