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人类身体里携带了多少远古人的“幽灵”基因?

 吾邖 2019-08-06

  我们的祖先混合了人类进化史上多个人类分支的血统,将一些已经灭绝人种的DNA一代代传了下来。时至今日,灭绝人种的DNA,包括尼安德特人、丹尼索瓦人及其他灭绝人种在内的DNA就存在于我们的细胞内。科学家想知道,携带了多个人种基因会给我们的生存带来什么样的影响。

  约五年前,科学家发现人类身上的某些特性可以和已经在地球上灭绝的古人类人种联系在一起。大约5万年前,丹尼索瓦人从欧亚大陆消失,又过了大约1万年,尼安德特人也随之消失,只留下我们的祖先——智人这一支人类。走上灭绝之路的人种只留下了一些化石,为我们讲述着遥远过去的故事。现在我们知道,这些人种并没有完全消失,他们留下的DNA隐藏在所有现代人的细胞里。

  现代人体内有灭绝人种的DNA,说明这些已经灭绝的人种与我们的直系祖先交配过,所以留下了他们的基因。这些基因像“幽灵”般一直隐藏在现代人体内。

  非非洲血统的人继承了尼安德特人遗传基因的2%~4%;美拉尼西亚人土著获得了丹尼索瓦人3%~4%的基因;非洲中部的一些狩猎采集部落也从一些古代人种那里获得了一小部分基因。科学家发现,古人类与现代人类祖先杂交的意义比之前推测的要大得多。

  如果我们将现代人类身上的“幽灵”基因集中起来,有可能恢复他们原始基因组的相当大一部分。不久前发表的一项研究成果表明,大约10%的丹尼索瓦人的基因组还“活着”,主要分布在巴布亚新几内亚人的体内。也有学者认为,大约40%的尼安德特人的基因组可以从携带这些基因的现代人身上获得。华盛顿大学西雅图分校的约书亚·阿奇认为,通过更多的研究,也许有可能让已经灭绝的古人类物种复活重现。

  过去几年的基因解码显示,现代人类外形外貌上的一些特征,例如红头发、多雀斑等,与尼安德特人的基因相关。这样的基因存在有的甚至会对我们的健康产生影响。这一事实的背后是一个更令人震惊的故事:来自灭绝人类的“幽灵”基因帮助我们征服了这个星球。没有这些基因的帮助,我们的人类祖先也许无法应对许多陌生的疾病,无法在青藏高原的稀薄空气中生存下来,也无法承受北极极地的严寒气候。

  这些发现证明人类杂交给我们带来了巨大的好处。但是这些“幽灵”基因的主人究竟都有谁,他们如何与我们的祖先共同生存在这个地球上的,我们至今仍然所知甚少。

  科学家最近估计,人类祖先与其他分支人类的杂交事件,在人类进化史上至少发生了五六次。每次杂交事件的发生,不同分支人类的混合杂交过程可能会一直持续许多代人,产生大量杂交混血的后代。

  在我们的X染色体中,即使只有非常少的一点尼安德特人和丹尼索瓦人的基因,也可能会具有非凡的意义。假设这种混血大部分是单向的,男性尼安德特人、男性丹尼索瓦人和女性智人交配,生育的杂交儿童将会在智人的社会群体中抚育长大。

  杂交混血儿会因为他们的外形外貌与周围人不同,在社会群体中与其他人会格格不入,进而导致他们的生存更艰难吗?罗马尼亚发现的4万年前的人类男性下颌骨也许可以给我们提供一些线索。2018年对这具化石的研究发现,其含有9%的尼安德特人DNA,比大多数现代非非洲人所含有的2%~4%的尼安德特人基因多得多。遗传学家说,这个下颌骨的主人可能与尼安德特人与人类杂交的第一代后代相隔不远,第一代杂交混血儿很可能是这个男子的曾祖父或曾祖母。

  美国华盛顿大学的埃里克·特林考斯猜测这块下颌骨的祖先是杂交混血儿,因为他注意到人类与尼安德特人混血后的一些奇特特征,例如,杂交人种的后臼齿与现代人类相比要大得多。但是这些对于解剖学家来说相当明显的特征,在活着的人身上并不明显,也不会让人看起来觉得有什么特别的。因此杂交人种的后裔,看起来和其他人不会有很大的不同,也不会引起别人的特别关注。

  越来越多的新证据表明,从人类诞生的那一刻起,杂交现象就是人类社会的特征之一。最近对非洲狩猎采集部落的研究调查表明,早期智人与其他人种的通婚现象十分普遍,在非非洲大陆上主要是与尼安德特人的杂交。这种不同人种之间的杂交通婚让这一时期的人类拥有了适应环境变化的强大能力。

  对狩猎采集时期人类基因组的统计分析表明,这种异种繁育现象一直到9000年前才终止。这与在尼日利亚发现的结合了古代和现代人类特征的12000年前的头盖骨的情况相符合。不过除了一些头盖骨之外,目前一直没有发现大约20万年前与智人生活在同一个时期的其他人种的化石。迄今为止,在非洲发现的一些化石通常年代都要久远得多。除非科学家能找到更“年轻”一些的化石证据,否则仍然无法赋予这些神秘的古人类人种正式名称,即使他们在人类的进化与生存中曾经可能起到过至关重要的作用。

  现代人类从远古人类DNA获得的好处,在西藏居民身上有最明显的体现。美国加州大学的艾米莉亚·胡尔塔·桑切斯和她的同事研究发现,80%的西藏居民都携带有丹尼索瓦人的一种特别的DNA。据遗传学家猜测,远古人类的DNA给予生活在西藏的人们极大的好处。

  这段古代DNA与EPAS1基因重叠,这个丹尼索瓦人版本的基因帮助生活在西藏的人适应这个高海拔地区严寒的高原气候和稀薄的氧气。很可能是早就适应了高海拔生活的丹尼索瓦人将这种特殊的基因性状传给了智人,然后一直遗传到今天的人类身上。胡尔塔·桑切斯说:“真相究竟如何,我们也许永远无法知道,因为我们无法找到一个丹尼索瓦人来对其基因进行测序。”

  帮助最早走出非洲的人类增强免疫能力

  最早抵达欧洲和亚洲的智人可能会遭到新的寄生虫和病原体的侵袭,从而增加患上致命疾病的危险。而与尼安德特人和丹尼索瓦人的杂交,对于早期探险者来说,也许是一件值得庆幸的好事。现代欧洲人的免疫系统基因,大部分源自这两个远古人类分支。

  研究人员在多项研究中对现代人类体内的免疫系统基因,与已灭绝人类的免疫系统基因进行了比较,发现了一些非常明显的相似之处。例如,在巴布亚新几内亚,拥有尼安德特人和丹尼索瓦人版本的HLA-A免疫系统基因的人十分普遍,几乎无处不在。

  斯坦福大学的彼得·帕勒姆说:可以毫不夸大地说,这些从尼安德特人和丹尼索瓦人身上获得的基因,极大地提高了人类的健康水平和生存能力,在帮助人类从非洲走向世界各地,探索欧亚大陆及其他大陆的过程中起到了非常重要的作用。

  浅色肤色基因帮助迁移人类适应北方气候

  美国华盛顿大学的本杰明·弗诺特和约书亚·阿奇发现,白人种族的浅色肤色可能源自尼安德特人的DNA。欧洲裔人群中有70%的人体内的9号染色体上都携带有尼安德特人的DNA片断,一个与白皮肤色素基因和雀斑基因有关联的DNA片断。非欧裔血统的人群中却没有这样的DNA。

  美国加州大学的斯里拉姆·山卡拉拉曼提出,其他因素也可能导致欧洲人的白皮肤进化。但如果尼安德特人的DNA在其中起到重要作用,那么可以想象,这种特性对于早期进军欧洲的人类来说是多么地幸运。虽然深色肤色可保护我们免受强烈紫外线的有害影响,但对生活在高纬度地区的人来说,深色皮肤很难产生足够的维生素D。而更浅的肤色有助于人类在迁移到阳光较少的北部地区后,能够更好地生存下来。

  亚洲也留下了其他古人类分支的基因遗产:一半亚洲人体内的3号染色体上都有尼安德特人的一段DNA片断。这个DNA片断与HYAL2基因重叠,是一种与皮肤修复有关的基因。有研究表明,HYAL2基因可对紫外线照射作出反应,也就是说,尼安德特人留下的这段DNA片断可帮助我们修复因强烈阳光照射而受损的皮肤。

  远古人类基因帮助现代人类适应严寒气候

  在几乎所有因纽特格陵兰土著人体内的1号染色体上,都发现有丹尼索瓦人留下的一段特别的DNA片断。根据最近的一项研究,这段DNA中包含有两种基因:TBX15基因和WARS2基因,其中TBX15基因可帮助产生褐色脂肪细胞。在受到寒冷刺激时,褐色脂肪细胞可有助于产生更多热量。据认为这两种基因都可能对身体脂肪的分配产生影响。

  现代人类很可能是从某个适应了寒冷气候的远古人类分支获得了这种DNA。当人类开始迁移到极地生活时,带有这种古老DNA的人显然有更多的机会存活下来,并将这种基因传递给他们的子孙后代。

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