基于1-22号染色体的最近共同祖先请注意：这里的“共同祖先”并不是家谱层面的，而是现代人基因组层面的共同祖先。 人类基因组是由两条长链上的约30亿个碱基对（总计60亿个碱基）组成的，每个碱基都可以被编码，使用字母表中的字母：A（腺嘌呤）、C（胞嘧啶）、G（鸟嘌呤）和T（胸腺嘧啶）来表示。所谓的“基因”（gene）指的就是这些链条上的微小片段，通常每一段包含大约1000个字母。细胞中大部分的生理活动都需要蛋白质来执行，而基因就是组装这些蛋白质的模板。通过使用某些仪器，我们可以启动DNA片段上的化学反应，当这种化学反应沿着DNA序列发生的时候，会依次发出特定的光，不同的编码A、C、G和T会发出不同颜色的光，通过特殊的感光设备，我们就可以将DNA的编码顺序扫描进计算机。
图片来源：open.lib.umn.edu DNA在真核细胞中的存在结构。人类DNA由大约30亿个“碱基对”（Base Pair）组成，它们以“双螺旋结构”（Double Helix）的形式连接并缠绕在一起；由于这个结构很长，因此首先会折叠成核小体（Nucleosome），然后再折叠成染色体（Chromosome）。可以将染色体理解为DNA的存储形式。染色体位于细胞核内，共46条，分别来自父母，且总是成对儿出现（Duplicated Chromosomes），因此有23对，也被称为基因组（Genome）或染色体组。尽管DNA有30亿个碱基对，但其中仅有约2%的序列能够发挥实际功能，这些真正具备编码和遗传功能的单位被称为基因（Gene）。人类基因组上约有2万-2.5万个编码基因，不同基因的长度差异很大，甚至可达上百万倍。 不同两个人的基因组之间，超过99.9％都是一模一样的，只有约千分之一的序列有所不同，可以理解为全部的30亿个字母中，大概会存在300万个不同之处。这些不同是由于基因在复制的过程中发生了随机的错误，即突变。虽然突变是随机的，但如果将时间拉长就会发现，突变累积的速率在很大程度上是趋向稳定的，即时长和突变密度成正比。因此，比较两个不同基因组，在某一片段上的差异密度越大，就说明这两个片段距离它们“最近共同祖先”的时间就越长。注意，这里的最近共同祖先指的并不是具体的人，而是基因组中，相同片段的来源。 由于在每一次的繁衍过程中，染色体都会重组，因此我们的基因组并不是来自某个祖先的连续序列，而是经过重组后拼合而成的。我们分别从父母那里各继承23条染色体，然后就像拼瓷砖一样组合，形成属于自己的46条染色体。并且来自父母的每条染色体也是由更小的单元拼接而成的：卵子产生的过程中，平均会出现约45次新的染色体拼接重组；而精子产生过程中则平均有26次。因此，在卵子和精子结合前，在亲代体内总共会发生约71次拼接和重组。
来自亲代的染色体片段会发生重组，从而形成子代的 DNA，为遗传物质的传递做好准备。 因此，对下一代个体来说，他（她）所拥有的基因组实际上包含了约118段DNA，即父母生殖细胞中产生的71次拼接重组、46条染色体，以及一个线粒体DNA；追溯到祖父母代，那么这个数字就变成了189（47 + 2 x 71）段；如果倒推10代，那么子代的基因组就可以被看做是757（47 + 10 x 71）段DNA的拼接组合。就算第10代先祖中的每个人只贡献一段DNA，这些基因段也最多来自7百多位个体，而第十代先祖的人数上限为 210，即1024位，显然，很多人的基因并没有被继承下来。如果继续向前推就会发现，对任何一个人来说，他的绝大多数远古祖先都不会给他留下任何DNA。 以上只是简化描述，实际情况要复杂得多；比如，DNA重组时如何选择分段有个随机概率问题，而我们远古祖先的实际数量也绝不可能有这么多。
图片来源：《人类起源的故事 : 我们是谁，我们从哪里来》 大卫·赖克 对上图的解释：每个人的祖先（理论）个数呈指数级增长，如2位父母、4位祖父母，8位曾祖父母，其增长规律为2的n次方；但每一代能产生的DNA分段却只增加约71个，这个增长是线性的。因此，向上追溯到第8代祖先开始，他们体内的DNA片段在8代后依然能够被保留的概率就只剩下大约91%了；并且，这个概率值会以指数级缩小，因为祖先的理论人数以指数级增大。如果以25年为一代计算，图中追溯到第15代祖先时，距今其实只有不到400年。通俗理解，如果“三皇五帝”（根据传说，他们至少在4500年之前）真的存在并留下了大量后代，那么可以肯定，现今的所有中国人都是他们（在族谱中）的直系后代，但曾经存在于他们体内的DNA，现今依然被传承的概率则趋近于0。其实，DNA并不属于任何人，人类个体不过是平均使用年限只有几十年的“信封”而已，而这样的“信封”在三皇五帝的年代就有很多，因此，同样的基因拷贝仍然被传递至今，期间只发生过微不足道的变化。这里还要提醒大家一个令人不安的事实：不仅仅是个体，就算是人类，其实也只不过是一个使用年限稍长一点儿的“信封”而已；因为在过去的700万年中，这样的信封至少曾有几十个，而现在只剩下唯一一个了；从概率角度观察，这封贴有“现代人”邮票的信封，恐怕也只有几十万年的有效期。基因是永恒的，但“表达”基因的物种们，其闪光的时刻其实非常短暂...... 我们回到主题，对于基因组里的每一个位置，只要往回追溯的时间足够悠久，那么一定能碰到一个节点，这个节点就是当今所有（DNA）个体的共同祖先。以目前的分析能力，超过了这个节点后，我们就无法再获得更久远的信息了。因此，大卫·赖克将它形容为“基因组的黑洞”，仿佛没有信息可以从中逃逸。对线粒体DNA而言，这个黑洞的节点是在16万年前，也就是“线粒体夏娃”生活的时代。 而对基因组中剩余的部分，即1-22号染色体来说，绝大多数的黑洞发生在500万年至100万年前；并且没有任何位置，其最近共同祖先的历史比32万年更短。因此，人类遗传学（非家谱学）含义的最近共同祖先出现的年代，大约为距今32万年前。 最后，本文作者卜可生性愚钝，无法保证本文讨论过程的准确性，如有错误还请看到的专业人士指正，感谢！ 参考资料 《祖先的故事》[英]理查德·道金斯 [英]黄可仁；许师明[译] 郭运波[译]；中信出版集团出版 2019-07 《人类起源的故事 : 我们是谁，我们从哪里来》 大卫·赖克；叶凯雄 胡正飞[译]；浙江人民出版社 2019-06 Most recent common ancestorWhat is Inheritance? |
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