 正传：36. 走出非洲 来自科学史评话 00:00 24:34 上文书讲到了薛定谔的书《生命是什么》，也讲到了分子生物学的诞生。从此，人类就可以在分子水平上研究生命科学了，这是一个非常了不起的成就。我们还讲到，日本的木村资生发现，好像自然选择在分子级别是不起作用的。遗传嘛，说白了还是DNA的复制嘛。可是，DNA复制难免要出错的，虽然概率很低很低。出错的几率几乎不受外界影响。除非像摩尔根的果蝇那么倒霉。一般情况下，基因突变的概率总是大差不差的。  1962年，祖卡坎德尔和鲍林对比了来源于不同生物系统的同一血红蛋白分子的氨基酸排列顺序。他们发现，发现其中的氨基酸在单位时间以同样的速度进行置换。后来，许多学者又通过直接对比基因的碱基排列顺序，证实了分子进化速度的恒定性大致成立。就拿这个血红蛋白来讲，虽然发生了变异，但是并不耽误血红蛋白继续发挥作用。血红蛋白嘛，本职工作是携带氧气。就好比螺母都是六角的，某个基因突变了，变成了四方的，也不耽误拿扳手拧紧。因为这东西不耽误事儿，你也没必要换。尽管发生了突变，也没法说这是有益的突变还是有害的突变，没法说。好像人畜无害的样子。既然说不出好坏，而且也不耽误事儿。因此这种突变是中性的。自然选择就不起作用了。  1968年，木村资生在《自然》杂志上发表了《分子水平上的进化速率》这篇论文，明确提出了中性学说。后来，木村与其密切合作者太田朋子（Ohta）对分子进化的中性学说的内容作了一个归纳： 分子进化速率基本恒定。不论表型进化快的物种或进化慢的物种（活化石），就特定蛋白质而言，只要结构与功能本质上不变，以其氨基酸置换速率所表示的分子进化速率就是一定的。 功能上对生命生存制约性低的分子或一个分子中不那么重要的部分，较之对生命生存制约性高的分子或分子中重要的部分，其突变率置换率高。 进化过程中，对分子功能不损害或损害轻的突变（置换）较之损害严重的突变容易发生。 具有新功能的基因一般起源于基因重复。认为基因先进行重复，是生物进化的前提。重复后，一个基因维持原来的生命功能，另外一个基因有可能因为有害而被淘汰，也有可能因环境改变而因祸得福反而促成进化。 中性突变包括有害程度轻微的突变；分子进化中遗传漂变对中性突变在群体中的固定发挥着重要作用。 既然自然选择不起作用。那么中性突变的个体就不会突然繁盛起来，或者突然大批被淘汰。这些突变是人畜无害的。那么日积月累还是在生物体内保留着。基因突变的几率大约恒定，几乎可以当做钟表来看待，所以这玩意儿就叫“分子钟”。那么好了，我们去对基因做个分析，根据各种突变出现的几率，就大约理清楚什么时候出现了一个什么突变。这个分子钟是个非常有用的工具。后面讲人类起源会涉及到分子钟。 木村君最头痛的就是自然选择在分子领域不起作用。有人说这是现代综合进化论第一次碰到了实实在在的麻烦。现代综合进化论的核心思想就是自然选择。这可要了老命了。在宏观层面，自然选择无疑是最靠谱儿的理论。可是在分子级别出麻烦了。这可怎么办啊。要知道木村君自己还是倾向于自然选择学说的。但是外界舆论可不管那一套。反正每次有这种新发现，媒体都会大呼小叫达尔文的进化论被推翻啦。反正标题党哪国都有。木村和拉特两个人提出了两种假说来调和中性理论和自然选择。 基因微效假说：分子水平的几乎所有突变看上去好像是中立，其实并非中立，许多基因的微小效应累计起来就很可观了。完全可成为生物发生适应性变化的原因。 主要基因效果假说：大部分碱基置换是中性或近似中性的，很少数的突变对生物存在是有利的，从而导致产生适应性进化。这就等于承认了自然选择的机制也深入到分子水平，等于承认中性突变不过是进化过程中无足轻重的“杂音”罢了。 这两种假说都可以解释物种的变化。但是新物种是怎么产生的呢？这也是一个大问题。木村提出了“松弛假说”。这个理论是这么说的： 第1阶段：由于竞争对手消失或出现新大陆，生物从严酷的种内、种间斗争解放出来，周围没有了竞争对手，环境出现空白或松弛状态。 第2阶段：由于生存环境松弛，自然选择压力大大降低，从而各式各样中性突变可以急速发展和积累。 第3阶段：在积累起来的中性突变中有些突变可能对生物适应外在情况变化起着有利作用（即主要基因效果）。 第4阶段：当各式各样突变型增多，挤满了宽松环境时，自然选择重新发挥强有力的作用，从众多变种中产生出具有适应优势的新物种，从而实现进化。 这个物种形成的理论还只是个一个假说，尚有待验证。反正呢，中性学说揭示了分子进化规律，这是它的重要贡献；其次，中性理论强调随机因素和突变压力在进化中的作用，是对综合进化理论的纠正和补充。当然啦，中性论者一方面承认自然选择在表型进化中的作用，另一方面又强调在分子层次上进化的特殊性。反正，中性学说也就管中、短时间的进化过程。长期进化的过程，中性学说是管不了的。分子水平上的理论，管不了彗星撞地球啊。像引发恐龙灭绝的那种大灾难。分子生物学怎么也没法管啊。所以有人又把新灾变说给拿出来了。  虽然话是这么说，自然选择，适者生存。但是自然界充满了不确定性。有时候纯粹就是运气。一个小岛发生火山爆发。绿蛤蟆全死了，碰巧留下俩棕色蛤蟆。结果以后这个岛上的蛤蟆全是它俩的后代，全是棕色的。你能说棕色蛤蟆何德何能，就比绿色蛤蟆更适应环境？恐怕也不能这么说。点儿背不能怪社会啊，这纯粹就是运气问题。 某种程度上讲，我们人类能进化到现在这个程度，的确是运气太好了。地球上诞生的人类并不只有我们一种。但是其他人类都灭绝了，只剩下我们这一支。各地陆陆续续的挖出了很多古人类的化石。我们中国人最熟悉的就是北京猿人，还有什么蓝田人、元谋人之类的。反正我国面积大。挖出化石的概率也就比较大。直到近一个时期，因为分子人类学的发展，我们得以从另外一条途径来研究人的进化历程，靠的就是分子钟，光靠挖化石是不够的。  北京猿人不是我们的祖先 过去我们认为，这些周口店龙骨山挖出来的北京猿人是我们的老祖先。全世界范围内，很长时间也都是这么认为的。现在看来，这是不靠谱儿的。他们与我们的亲缘关系很远很远，根本谈不上是一枝上的。他们属于直立人，我们属于智人。反正归了包堆，所有这些人科物种往前追溯，总可以追到一个共同祖先身上。这是基于进化论的一个基本判断。那么这个共同的祖先在哪儿呢？最有可能生活在什么地方呢？  露西 1973年11月底，一支国际考察队在埃塞俄比亚的阿尔法谷底发现了一些古猿化石，通过观察这只古猿的膝关节角度，这些人类学家们大吃一惊，他们发现这只雌性古猿在生前竟然是靠两个腿直立行走的，某种程度上来说，她可以称得上是我们全人类的祖奶奶。这个人种就被成为南方古猿alpha种。名字太长不便于称呼，就给起了个女性的名字叫露西。距今大约300万年。后来又在非洲发现了一个更古老的化石，距今有440万年了，也有个名字叫阿尔迪。看来，非洲就是人类起源的地方。万一将来别的地方再挖出来更古老的化石怎么办呢？那好办，改呗。科学就是在不断地更新已有的认知。特别是古生物学领域。  匠人 露西挖出来不久，也还是在非洲。古人类学家们又挖出了古人类的化石。周围还挖出很多石头的工具。看来这个古人类的手还挺巧的。于是这个人种就被称为“匠人”，能工巧匠嘛。他们生活在190万~140万年前。这显然比露西晚了不少了。大约在160万年前，他们开始使用工具了。他们是不是露西的后代呢？很有可能啊。不过他们和露西之间还相隔一个“能人”。能人骨骼化石是在60年代被被挖出来的。现在大致认为，开始是南方古猿，后面跟着的是能人，再后面跟着的是匠人。 匠人很重要。因为一支匠人往东迁徙了，从非洲往亚洲这边儿走，然后又分成两拨，一拨往北成了直立人的祖先。另一波往南成了佛洛勒斯人的祖先。直立人嘛，北京猿人就属于直立人。  海德堡人 留在非洲的那些匠人们也没停止演化。他们演化成了海德堡人。最早是1907年在德国的海德堡附近挖出来的化石。海德堡人已经来到了欧洲了。他们大概出现在距今40万年前的时候。海德堡人也分成了两支。一支是欧洲海德堡人。一支是非洲海德堡人。反正非洲老窝总有人留守，不会全都从非洲跑光。海德堡人的脑容量已经很大了。身体也强壮，身高能到1.8米。放在现在也是大个子。在海德堡人周围发现了野生的鹿、象、犀牛以及马的骨头。而且有被捕杀的痕迹，看来海德堡人已经很猛了。  尼安德特人 在欧洲不仅发现了海德堡人，还发现了尼安德特人。尼安德特人被发现很早。毕竟欧洲科学比较先进，科技比较发达，当然是家门口的东西最先被挖出来。1829年就在比利时被挖出来了。但是当时并没留意。1856年在德国的尼安德特山谷再次被挖了出来。这才明确这是一种史前人类。因为旁边还有很多古生物的化石。比如有洞熊，驯鹿，披毛犀和古象等等的骨骼和牙齿。这些古生物都灭绝了。当然也看得出，尼安德特人战斗力爆表啊，能跟狗熊抢地盘儿。据考证，有的尼安德特人居住的洞穴是从狗熊那儿抢来的。显然狗熊打不过尼安德特人。  斯文特·帕玻 过去，科学家们总是把尼安德特人当成是欧洲人的祖先。就跟我们拿北京猿人当祖先类似。但是斯文特·帕玻领导的团队历经十年，终于从尼安德特人的化石中提取出了DNA。有了DNA，那么分子钟就可以大显身手了。经过分子钟分析后发现尼安德特人和现代智人的祖先在几十万年前就分道扬镳了，根本没有任何直系进化的关系。说白了是亲戚，但是没有传承关系。尼安德特人不是欧洲人的祖先。 帕玻还在世界各地抽取了上百个随机DNA样本。通过比对，发现这些基因序列的差异很小。这意味着，当今世界上所有人类，同属于智人这个种，几乎是从同一支祖先进化来的。我们别看长相不一样，肤色有深浅，其实全世界的人类是同一个物种。我们相互通婚都是没有问题的。是可以繁衍后代的。不同物种之间很难繁衍后代。驴和马能繁育出骡子。但是骡子是不能生育的。继续繁殖下一代的可能性很低很低。我们人之间显然没这个现象。我们都是同一物种。 虽然我们现代人类是同一个物种，但是基因的丰富程度分布却不均匀。非洲的基因型特别丰富。别的地方加起来再翻个倍都赶不上非洲。从这个结果，大家可以猜到，人类的起源地在非洲。越是原产地，基因型越丰富。比如说非洲大本营有100种基因。一拨人走出非洲本着亚洲来了。他们只是一小部分，很可能他们这波人里面的基因型也就是20~30种。比起大本营少多了。到了亚洲又分成两拨。一拨往北一拨往南。这等于把已经不丰富的基因型又给稀释了。更没办法和老家大本营相比了。所以啊，越是基因型丰富的地方就越有可能是老家大本营。答案显然指向非洲。 分子人类学这边给出的判断，古生物学也给出了对照，毕竟现在来看，挖出的最古老的人类化石是在非洲。两条线索对上茬了。  智人 现在看来，人类有两次走出非洲的大迁徙，一次是直立人的祖先千辛万苦跋山涉水来到亚洲。第二次是智人走出非洲向其他地方扩散。当然啦。这种迁徙可不是想象的扛着行李，挑着担子背井离乡，出门长途旅行。你想啊，在当地生活的好好的，何必到处流窜呢。都是由于一系列自然原因导致的迁徙。比如说最近天气变干燥了，猎物越来越少，是不是往北挪一点儿会找到水源呢？或者是最近跟隔壁部落打仗，打败了被人到处追杀，不得不远遁他乡。他们并没有明确的目的，一年又一年，一代又一代。由于各种自然的因素影响。今年挪几里地，明年搬到河对岸去住。逐渐离开最初的老家越来越远罢了。智人就是这么来到了欧洲，远远看见有一群非常强壮的家伙拦住去路。虽然强壮，但是看起来笨笨的，憨憨的。看得出来，虽然他们也是人类，但与显然不是同种动物。他们是尼安德特人。智人和尼安德特人不期而遇。那会发生什么样的事情呢？ 下回再说…… |
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