解讀山海經(jīng)的鑰匙―――第二十二話，人類的起源和遷徙（下）
2．4．2 基因?qū)W的研究成果――現(xiàn)代人類的起源和遷徙
我們先學(xué)習(xí)些基因的基本知識（有些是在初中生物學(xué)過的，不過我早都忘光了，下面這些是從網(wǎng)上新學(xué)習(xí)來的）：
什么是染色體，DNA，線粒體DNA？
染色體（Chromosome）是細(xì)胞內(nèi)具有遺傳性質(zhì)的物體，易被堿性染料染成深色，所以叫染色體；其本質(zhì)是脫氧核甘酸，是細(xì)胞核內(nèi)由核蛋白組成有結(jié)構(gòu)的線狀體，是遺傳物質(zhì)――基因的載體。正常人的體細(xì)胞染色體數(shù)目為23對，其中一對叫XY染色體，Y染色體是男性獨(dú)有。
脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleicacid，縮寫為DNA）又稱去氧核糖核酸，是一種分子，可組成遺傳指令，以引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能運(yùn)作。帶有遺傳訊息的DNA片段稱為基因。Y染色體上的基因是父系傳承，父子代代相承。
線粒體DNA（MitochondrialDNA，大多縮寫為mtDNA），是承載線粒體遺傳密碼的物質(zhì)。存在于細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm，又被稱為細(xì)胞漿）里（注意這是新發(fā)現(xiàn)的東西，以前我們提到的23對染色體是細(xì)胞核內(nèi)的結(jié)構(gòu)）。因?yàn)榫蛹?xì)胞基本不包含細(xì)胞漿，不對受精卵貢獻(xiàn)細(xì)胞漿，這樣男性的線粒體基因只伴隨此男人生活一生，然后就終結(jié)了，不能遺傳給后代。只有女性的線粒體基因能隨其卵子遺傳給后代。因此mtDNA表現(xiàn)為母系遺傳。
什么是基因?qū)W喃？
“基因是DNA(脫氧核糖核酸)分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段?；蛭挥谌旧w上，并在染色體上呈線性排列?；虿粌H可以通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達(dá)。人類只有一個基因組，大約有3萬個基因，30億個堿基對序列，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子 水平上全面地認(rèn)識自我。” ―――基因?qū)W就是圍繞著解讀微觀世界的基因序列而發(fā)展起來的學(xué)科。
基因?qū)W是新興科學(xué)，在國外已經(jīng)有了30多年的輝煌，這個學(xué)科最初的形成是因?yàn)轱@微技術(shù)的不斷發(fā)達(dá)，我們可以對細(xì)胞內(nèi)的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。最初研究的目的是為了解決一些疑難病癥，例如癌癥和艾滋病，我們對他們的原因不清楚，想通過微觀的研究搞清究竟發(fā)生了什么變化。直到今天，醫(yī)學(xué)的應(yīng)用仍然是基因?qū)W最主要的應(yīng)用方向之一。用基因?qū)W來揭示人類的起源，這完全是個沒預(yù)料到的副產(chǎn)品，誰曾想，這副產(chǎn)品還越發(fā)展越厲害，成為了一門獨(dú)立的學(xué)科―――基因考古學(xué)（geneticalarchaeology）。最初基因?qū)W的難點(diǎn)在于剝離和解讀基因序列，但是今天，隨著各種顯微技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍，我們可以輕易的解讀人的全系列基因。在不久的將來，很可能每一個人都會有一個基因身份證，里面記錄著這個人的全基因。在能夠輕易解讀人的全基因以后，下一步是弄清每一個基因片段的功能。這樣可以主動修復(fù)某一段受損的基因，或者主動植入某一段想要的基因，改變這個人的形態(tài)功能（變成生物機(jī)器人）。是不是寫得有點(diǎn)像科幻？哈哈，我想告訴的是，這是事實(shí)，已經(jīng)有試驗(yàn)室在做人的基因片段的功能解讀上的嘗試了。并且對其他動植物的研究已經(jīng)取得了某些成果，看看現(xiàn)在泛濫而來的轉(zhuǎn)基因食品，克隆動物。。。
什么是基因突變：
“基因突變（gene mutation）是指基因組DNA分子發(fā)生的突然的可遺傳的變異。從分子水平上看，基因突變是指基因在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變?；螂m然十分穩(wěn)定，能在細(xì)胞分裂時精確地復(fù)制自己，但這種隱定性是相對的。在一定的條件下基因也可以從原來的存在形式突然改變成另一種新的存在形式，就是在一個位點(diǎn)上，突然出現(xiàn)了一個新基因，代替了原有基因，這個基因叫做突變基因。所有的后代會繼承和保留這一突變痕跡?！?br> 這種突變會一代一代遺傳下來，分析比較不同民族種群的人的基因突變能追溯出這一民族種群的來源。
我理解的基因是什么？
基因是創(chuàng)造人類的那個東西――姑且稱為造物主――寫的程序（這造物主基本和IT工程師是同行）。從受精卵決定了性別開始，這個新生命的DNA就固定了，每一次細(xì)胞分裂，每一個新細(xì)胞該干什么，該什么時候衰老死亡都要去讀某段程序并嚴(yán)格執(zhí)行。每次細(xì)胞分裂，最首要的任務(wù)是要保證基因被完全正確地復(fù)制，這樣新分裂出來的細(xì)胞才能繼續(xù)干該干的事，一旦這個復(fù)制過程被干擾，新細(xì)胞的DNA和老細(xì)胞不一樣了，這人就有麻煩了。最典型的，癌癥就是一種典型的DNA變異，如果DNA變異恰恰發(fā)生在控制細(xì)胞衰老死亡的那個DNA片段上，那就會導(dǎo)致這些變異后的細(xì)胞很難死亡，新的DNA變異的細(xì)胞除了繼續(xù)分裂不知道該干什么，這就很可能形成惡性腫瘤。
好了，學(xué)習(xí)了基本知識，我們來看看最近30年的基因人類學(xué)究竟有什么新發(fā)現(xiàn)？
（對基因的研究，在分離出了DNA并且解讀出了基因序列以后，剩下的人群的比較，起源遷徙時間的回溯等等研究就都變成了單純的數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)的問題了。想想我當(dāng)年考研究生的時候總分上線，但是數(shù)學(xué)只考了41分，因此下面這些知識我只能是做一些膚淺的學(xué)習(xí)）：
1．所有現(xiàn)代人類全部來自同一個祖先：
人是怎樣來的？ 這是我們最關(guān)注的問題。我們一直想透過基因的分析弄清這一問題。
人類的基因進(jìn)化圖最初充滿疑云，因?yàn)樵缙诘姆治龆计赜诤诵腄NA。但是核心DNA的突變累積非常慢，而且，核心DNA來源于父母雙方的DNA，父母雙方的DNA在每一代子女身上都不斷混合（DNA不斷重新組合），這阻礙了我們?nèi)プ匪萑祟惖臍v史。后來，我們發(fā)現(xiàn)有一種母系傳承的DNA叫線粒體DNA，哺乳動物的線粒體DNA基因組只有大約16500基對，相對較小，便于分析。再加上，線粒體 DNA缺少修復(fù)機(jī)制，他的突變幾率比核心基因高很多的學(xué)習(xí)。還有，MTDNA是母系傳承的，絕不重組，這一特點(diǎn)使它成為揭示人與人基因關(guān)系的工具。這三點(diǎn)使線粒體DNA成為研究人類來源的主要對象，科學(xué)家們在MTDNA上做了大量的工作，最終得出結(jié)論――――所有現(xiàn)代人類都有共同的祖先。
科學(xué)家進(jìn)一步通過對線粒體DNA的突變進(jìn)行分析，建立數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)所有的線粒體DNA能回溯到一個最初的女性。同樣，對Y染色體DNA的突變進(jìn)行分析，建立數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)所有的Y染色體DNA能回溯到一個最初的男性。這樣的分析的結(jié)果，讓科學(xué)家不得不聯(lián)系到圣經(jīng)里的“夏娃”和“亞當(dāng)”。這一理論也被稱為“亞當(dāng)夏娃”理論。
但是，另外一些科學(xué)家建立的數(shù)學(xué)模型并沒有指向一個祖先，他們認(rèn)為這樣太極端，他們傾向于一個人數(shù)很小的祖先群，要么幾百人，要么幾千人。但是―――這幾百幾千人又是如何而來喃？這結(jié)論比起“亞當(dāng)夏娃”理論有更多矛盾。
再近一步，科學(xué)家試圖找到最初的祖先的生活年代。也就是說現(xiàn)代人類究竟起源于何時？因?yàn)檫@樣的時間回溯得基于基因突變的速率，而這個速率并不是固定的，最初的研究表明現(xiàn)代人類大致起源于10萬至30萬年前。后來模型不斷優(yōu)化，時間范圍越來越縮小。不過，不同的學(xué)者用不同的數(shù)學(xué)方法得出的結(jié)論仍然差異很大。我選擇其中一個：這個回溯結(jié)論是亞當(dāng)大約生活在13萬年前，而夏娃大約生活在12.8萬年前。這一結(jié)論因?yàn)楹褪ソ?jīng)的記載太相似而又引起太多的爭議。
但是我想（忍不住這么胡思亂想），圣經(jīng)里關(guān)于上帝造人，而且先造亞當(dāng)再借用亞當(dāng)?shù)囊桓吖窃煜耐薜恼f法，或許，來源于人類最早的記憶。這“肋骨”一詞說不定是基因的誤傳。上帝先造了亞當(dāng)，后來又基于亞當(dāng)?shù)某绦蜃隽诵┬薷模瑒?chuàng)造出夏娃。也許造夏娃是為了幫助亞當(dāng)更好地完成生育功能，讓這個物種更好地流傳下去？（想起以前有同學(xué)開玩笑問為什么男人也有乳頭？男人的乳頭雖然現(xiàn)在沒用處了，但是，這是否意味著男人最初也被設(shè)計(jì)了哺乳功能？）
2．現(xiàn)代人類來源于非洲
全世界范圍內(nèi)最早的晚期智人(也就是現(xiàn)代人，學(xué)名Homo sapiens sapiens)的化石被發(fā)現(xiàn)于埃塞俄比亞的Omo，南非的Border Cave和南非的Klasies河口。Klasies河口的數(shù)據(jù)顯示現(xiàn)代人在南非至晚出現(xiàn)于10萬年前。而在BorderCave采集到的成年人的下顎骨有9萬年的歷史。所以，基于化石考古的學(xué)界認(rèn)為現(xiàn)代人類起源于非洲。但是，這只能是一種膚淺的推論，真相還得靠基因?qū)W來揭示。
在沒有基因?qū)W之前，基于血型分析和抗原兼容分析表明，高加索人和蒙古人的分離在前，而基因?qū)W出現(xiàn)之后，研究基因突變發(fā)現(xiàn)，黑人和高加索人（歐洲人的祖先）的分離在前，而高加索人和蒙古人的分離在之后。
分析全世界范圍內(nèi)采樣的線粒體DNA的差別能得出幾個基因分支圖，非洲人的差別（不同MTDNA的族群）最多，所有的非非洲人的基因分支都能回溯到非洲人，而非洲人本身還帶有其他洲人群沒有的基因，這些都說明非洲是現(xiàn)代人類的源頭。
3．現(xiàn)代人和尼安德特人（Neanderthals，又稱為穴居人）沒有進(jìn)化關(guān)系
現(xiàn)在的理論一般把智人分為尼安德特人（穴居人）和現(xiàn)代人（以前叫早期智人和晚期智人）。前面講到的北京人屬于尼安德特人。究竟尼安德特人和現(xiàn)代人有沒有關(guān)系，這也是爭論的焦點(diǎn)。直到2000年，科學(xué)家成功地從兩個尼安德特人的遺骨里提取出了DNA，第一例是從德國尼安德山谷FeldhoferCave（這可能就是尼安德特人這一名稱的來源）提取的線粒體DNA，第二例來自北高加索的MezmaiskayaCave（俄羅斯黑海沿岸），C14測定距今2萬9千年，大約是最后的穴居人了。這兩個人的DNA序列序列有3.48%的差異，但是他們倆可歸入一類。和現(xiàn)代人的基因比較后，我們發(fā)現(xiàn)他們和現(xiàn)代人的DNA序列完全不一樣，這說明現(xiàn)代人不是由穴居人進(jìn)化而來。
2002年，Templeton 發(fā)表在著名的終結(jié)性的論文“Out of Africa again andagain”（一次次走出非洲），他基于更多的數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為人類大約有三次走出非洲。尼安德特人大約是第二次走出非洲的人的后代，而在8萬～15萬年前，現(xiàn)代人的祖先最后一次走出非洲，來到各大洲，他們和之前走出非洲的尼安德特人有通婚，現(xiàn)代人的基因里有少量尼安德特人的基因殘留。但是，我們應(yīng)該是第三次走出非洲的現(xiàn)代人的后代。尼安德特人不是嚴(yán)格意義上我們的祖先。
這些知識雖然顛覆傳統(tǒng)但也非常有趣，按理說不難被人接受。但是，在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，我發(fā)現(xiàn)一只大鴕鳥―――中科院古脊椎動物與古人類研究所。看得出這些單純基于化石的研究者是多么懼怕這些推翻其根基的新興學(xué)科，他們堅(jiān)稱“很難相信我們現(xiàn)代人都是起源于非洲的”。不論他們怎么懷疑并反對，基因?qū)W是負(fù)責(zé)任的科學(xué)。
2．4．3 現(xiàn)代人類的遷徙
在學(xué)習(xí)的過程中我沒能找到現(xiàn)代人類遷徙路線圖的原文，抱歉，不能在這里分享了。
我估計(jì)幾年以后基因?qū)W會給我們追溯人類歷史帶來更多的幫助，同時也會給我們的生活帶來巨大的變化。
全文完。
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