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这项研究,改写了现代人类祖先的发源地

时间: 2019年10月31日 | 作者: Richard Conniff | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
一项新研究通过古遗传学和气候学等综合因素提出,大约在20万年前,解剖学意义上的现代人类出现在非洲南部茂盛的奥卡万戈三角洲


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图片来源:  CHRIS BENNETT/EVOLVING PICTURE


现代人类祖先的演化和迁徙之谜,一直困扰着包括考古学家在内的科学家。昨天,一项发表在《自然》上的新研究通过古遗传学和气候学等综合因素提出,大约在20万年前,解剖学意义上的现代人类出现在非洲南部茂盛的奥卡万戈三角洲,是一个打猎为生的科伊桑人群体。但有科学家也对研究结果表示质疑,他们认为新研究缺乏考古学证据,并且分析的基因组都来自线粒体DNA,可能遗漏了人类演化中的重要信息。


来源丨科学美国人等

撰文丨Richard Conniff

编译丨石云雷 杨心舟



现代人的起源地


任何参观了非洲南部国家博茨瓦纳奥卡万戈三角洲的人,都可能会产生舒适和奇怪的熟悉感。尤其是当他们穿过被茂密树丛围绕的浅滩,从树丛中看到野外的大象、非洲野狗和紫胸佛法僧鸟等动物的时候。这样的熟悉感可能并不只是单纯的想象,因为一项最新的研究显示,历史上最早的一批现代人类或许曾经也生活在这里。


这项研究于昨天发表在《自然》期刊上。研究者通过综合基因、古生物学、语言学和气候学证据认为,现代人类的祖先的居住地为博茨瓦纳的北部,而不是之前认为的非洲东部。研究分析了母系遗传的线粒体DNA(mtDNA),并认为现在的人类均来自一个20万年前以打猎为生的科伊桑人群体,他们就居住在非洲包含了奥卡万戈三角洲和马卡迪卡迪盐沼的地区中。


现在这一广阔地区大多已经变成了干燥的含盐盆地,这些地方仍然居住着现代的科伊桑人,有时也被称为布须曼人。但在很久以前,这里是一个有着瑞士国土大小的湿地。澳大利亚加文医学研究所的基因学家、论文的通讯作者Vanessa M. Hayes表示,当时的人类祖先居住在类似现代奥卡万戈三角洲的环境中,并保持了长达7万年的繁荣和稳定。


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图片来源: Chris Bennett


这项新的研究对多个非洲南部种族的1217个人的线粒体基因组进行了检测,并聚焦于一个稀有的、具有深层谱系信息的线粒体DNA——L0。而 L0 也成为了目前已知的最古老的、线粒体DNA相关谱系。线粒体的基因组在代系的传递中,总是由母亲完整地传给后代,并且线粒体基因出现变异通常被认为与重要的演化事件相关。


Hayes曾参与了南非人的基因组测序计划,并对他们线粒体间的亲缘关系产生了兴趣,也是这一工作使她后续发现了在非洲南部人群中原始的线粒体基因组分布特征。当时的研究显示,南非名誉大主教德斯蒙德图图的祖先可能是在1500年前移民到南非的班图人(Bantu)。同时,他也被认为有着科伊桑人的血统。Desmond Tutu表示这样的联系让他感觉“非常有优越感和受到了祝福”。


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图片来源:Nature



推测迁徙历史


通过追踪L0线粒体DNA上累积的基因变异,基因学家能了解到什么时候种群产生了演化。论文作者也的确开展了此项研究,他们还根据气候的巨大变化和人类迁徙的考古学证据,联系并分析了线粒体DNA上可能出现的分支变异。韩国釜山大学的气候学家、论文的共同作者Axel Timmermann表示,在最初的7万年间,人类的祖先都稳定居住在博茨瓦纳北部,而之后由于遭遇了严重的干旱环境,他们才决定开始迁徙。


大约在13万年前,长时间的降雨量增加为迁徙提供了条件,一部分人类祖先迁徙到了非洲的东北部。随后,在11万年前,有一部分人向非洲西南以及非洲南部顶端进行了一次更远的迁徙。研究显示,这些原始移民的现存后代人群的线粒体DNA中,都留有经历了两次干旱事件的证据。


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新研究和其他显示人类起源于非洲南部的基因证据是相吻合的。比如今年早期发表的一项研究指出,前往非洲东部的原始移民和当地种群进行了混合,这可能导致了现代人的出现,并且是人类迁徙出非洲的关键转折点。今年的另一项研究,也显示人类祖先从非洲南部到东部的迁徙可能比出非洲大迁徙要早7万到10万年。另一个泛非洲化或“多中心”的观点认为,整个非洲大陆上的远古人类种群具有多种内在联系,他们在非洲大陆上的演化过程中时而分开、时而聚集。



质疑的声音


英国布莱顿大学的考古学家James Cole,赞赏了Hayes和同事采用了多个跨学科的方法来了解人类线粒体DNA的演化过程。但他也提出这项研究忽视了重要的考古学证据,如最近在摩洛哥发现的31.5万前解剖学意义上是现代人的骨骼遗骸。Hayes回复说,她的研究主要关注于现存人类种群的直系祖先,目前科学界也还缺乏摩洛哥古人样本的基因线索,它与现代人的联系也是未知的。


宾夕法尼亚大学的演化遗传学家Sarah Tishkoff同样有着不同的看法,她认为现代人的mtDNA数据,很难用于追踪远古人群的演化历史。mtDNA只能追踪一组从母亲到后代的遗传谱系。Sarah认为,如果Hayes能够研究父系遗传的Y染色体的演化过程,或者一些双亲遗传的基因,她们或许能获得许多不同的结果。


不过,Hayes解释了选择mtDNA的原因,她认为mtDNA不会在胎儿早期像其他DNA一样可能发生重组或者突变。因此,用mtDNA就能直接追踪生活在非洲南部的一部分女性祖先。“这就像是女性祖先的时间胶囊,”Hayes表示,“这些说科伊桑语的人群中的Y染色体可能已经消失很久,因为当男性和其他种群混合时就会发生这种现象。”


密歇根大学的古人类学家Milford Wolpoff,同样争论道,作者提供的证据太过于狭窄。他表示只依赖于线粒体DNA的数据可能会产生让人误解的结果,因为其很可能忽视了细胞核DNA的重要演化信息。正如现代人类广泛继承尼安德特人的基因结果所示,有些基因只存在于核DNA中,完全不存在于线粒体基因组中。同样地,Wolpoff 说:“核基因组中含有30亿个碱基对,线粒体只有1.6万个碱基对,它们可能讲述着完全不同的有关现代人起源的故事。”


也有人认为,这些说科伊桑语的女性祖先也不一定在20万年前就住在同一个地方。这些带有L0谱系的女性也可能是从其它地区迁徙过来的,或者她们在迁徙来之前还属于一个非洲南部之外更大的种群体系,只不过这个种群已经灭绝了


 “我们现在有点像正在拼凑一个有百万个碎片的谜团,”Cole说,“目前,我们已经将最初的100块碎片放在了正确的位置上。”他接着表示,“如果参考古生物学和考古学记录,我们会像是解决一个有1000块碎片的谜团,而古遗传学已经使谜团的复杂程度呈指数级上升。但Cole 提示道,与其为人类起源的故事提供一个伟大的答案,不如从基因学的角度来了解一下人类演化的故事有多复杂。


参考链接:

https://www.scientificamerican.com/article/lush-okavango-delta-pinpointed-as-ancestral-homeland-of-all-living-humans/

https://www.sciencemag.org/news/2019/10/experts-question-study-claiming-pinpoint-birthplace-all-humans

原始论文:

Human origins in a southern African palaeo-wetland and first migrations

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1714-1