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只有8万年!现代人类起源基因之解
送交者: 格致夫 2018年08月01日06:40:46 于 [天下论坛] 发送悄悄话

只有8万年!现代人类起源基因之解
文:格致夫


我们是谁?来自何处?将往何处去?这是人类首次仰望星空就希冀获知答案的根本问题之一。

 

一、寻找人类祖先的考古热潮

达尔文于1859年发表花费22年心血完成的巨著《物种起源》,被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一。书中“物竞天择、适者生存”的进化机制,以及所有哺乳类动物拥有一个共同祖先等观点引起世界震动,同时也在科学界引发一场寻找人类祖先的风潮。从欧洲到非洲的广大区域,遍布西方探险家和考古学者的足迹。然而,经过半个世纪的努力,发现最早的人类化石距今不过10万年左右。最有代表性的,如在克罗地亚一处山洞发现的欧洲史前人类,也只是13万年前的尼安德特人。

上世纪20年代,有人在北京周口店的山洞里,偶然发现一枚类似人类牙齿的化石,于是在1927年展开一场正式发掘。发掘的结果令世界震惊。从石器、用火的遗迹,到完整的猿人头骨,成果丰硕。而其年代距今约68~78万年(原认为50万年)。周口店将人类的历史向前推进了至少50万年!

此前,虽然尼安德特人、爪哇直立人和德国海德堡人的遗骨化石已经问世,但由于保守思想的束缚这些发现并未获得学术界公认。即是在赞成进化论的学者当中,对于这些化石在人类进化过程中的地位和人类起源问题,亦众说纷纭,莫衷一是。

“北京人”头骨发现后,特别是随后又发现了石器和用火遗迹,彻底改变了这种状况。直立人的存在得到充分肯定,基本上明确了人类进化的序列,为“从猿到人”的进化说提供了有力证据。“北京人”的出土被学界誉为“古人类研究史中最为动人的发现之一”。这一度使中国成为全人类的发源地!1987年,周口店“北京人”遗址被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。

也正是在这一年,美国一位名不见经传的女学者,发表的一篇论文引起轰动。数年后,则彻底动摇了中国人对发现“北京人”的荣誉感!(容后详述)

50多年来,中国考古学家先后发现以元谋人(170万年前左右,另说约60~50万年前左右)、蓝田人(110~115万年前)、金牛山人(距今约28万年)、山顶洞人(距今约3万年)和黄龙人(距今约3~5万年)等为代表的60多处古人类化石地点以及上千处旧石器时代文化遗址。

中国考古学家认为,从“北京人”为代表的直立人到现代中国人,中间没有间断,是河网状不断推进附带少量杂交而来的。因此中国的现代人类起源于本土的早期智人。“北京人”作为现代中国人的直系祖先之一,被写入中国历史教科书。)

然而,世界考古工作者随后在非洲的重大发现异军突起。在那里发现了400多万年前、以及150300万年前能直立行走的人类化石!1974年,在埃塞俄比亚沙漠地带发现了距今300万年的“露茜(Lucy)”。她是直立人,不是猿,但也不是智人。约两百万年前的“匠人”("Handy Man")已能制造石制工具... ... 此后国际学术界对于古人类起源问题争论逐渐稀少,多倾向于接受起源于非洲之说。

1992至1993年间,美国一研究团队在埃塞俄比亚中部一处洼地发现了地猿(Ardipithecus),或称始祖地猿,又称阿尔迪(Ardi),是人科中最早的一属,生存在440万年的上新世早期。她是一个比露西更原始的生物,她的存在证明了人和黑猩猩在更早的年代已分开演化。由于她与非洲的类人猿有很多相似之处,有观点认为她属于黑猩猩分支而非人类分支。但因其牙齿像南方古猿,故大部分认为它是原始人。她可双足直立行走。

根据非洲的发现,权威观点认为,大约700万年前,非洲南方古猿出现,在以后的400多万年里,它们成为世界占主导地位的人科动物。非洲南方古猿形成几个分支,但全都能直立行走。

现代史前人类学另一个重要观点是:人类分两批走出非洲!

第一批是直立人,后来他们变成了爪哇人、北京人、尼安德特人、海德堡人等。在一个时期内,直立人似乎是地球上唯一的人属。他们富有冒险精神,勇于开拓新疆域。似乎以极快的速度迁往世界各地。一般认为,大约100多万年前的某个时候,一些比较现代的直立人离开了非洲,以平均每年40公里的速度,向世界新疆域迁移,在其它大陆上繁衍生息下来。海德堡人,尼安德特人被认为是欧洲直立人进化的结果;而北京人、爪哇人则是亚洲直立人的代表。

另一批是更为先进的晚期智人,他们取代了直立人。这批智人就是我们现代人类的真正祖先。直到上世纪80年代,这个认识的清晰度依然是差强人意的。令人意外的是,当代炙手可热的基因科学似乎在“不经意间”就揭开了这个长期困扰人类的谜团!

 

 二、“基因夏娃”理论横空出世

按照《圣经》的说法,上帝取他创造的人类第一位帅哥亚当的一根肋骨造了第一位靓女夏娃。于是这对新人成了伊甸园的主人。此后,他们辛勤劳作,生儿育女,繁衍后代。自然,这对帅哥靓女也就成了全人类的共同祖先。

我们已经知道,DNA是一个生命体的蓝图,是我们在分子级别上的个人“标识码”。生物体细胞中除了来自细胞核的染色体DNA,还有一种线粒体DNA来自细胞核外。与来自细胞核的染色体DNA决定下一代的绝大部分特征不同,线粒体DNA只影响下一代的身高和眼睛的颜色。线粒体DNA的一个最重要特点是母系遗传。男性从母亲遗传来的线粒体DNA无法传给下一代。即只能由母亲遗传给女儿,才能代代相传,而且遗传过程中通常几乎不发生改变。线粒体DNA内部纪录着全世界女性的历史,因此也是人类的历史!

我们可以利用这一特性追溯任何一个女性的血统关系。因此,在线粒体DNA未发生变异的前提下,拥有共同女性祖辈的所有女性后裔应该有相同的线粒体DNA。假如目前全球所有女性具有相同的线粒体DNA,那意味着什么呢?

有亚当、夏娃情结的善男信女们想来一定不少!这其中就包括当今蜚声世界的美国女学者、夏威夷大学的丽贝卡-康恩教授。康恩女士是该领域的先驱。她发现了一个重要线索,在线粒体DNA中,无害的变异随时都可能发生。每次变异都会在DNA中留下微小的“标记”。这些标记就像条形码可以解读。而她发现,变异发生的几率十分固定!拥有最原始标记的族群是祖祖辈辈生活在非洲的非洲人。她因此认定,这些非洲人是地球上最古老的人类!

她与合作者动员了来自非洲、欧洲、亚洲、中东、澳洲土著和新几内亚的147位孕妇捐献出胎盘,供她取样。然后采用线粒体DNA分析技术研究遗传特征变化。结果显示,所有这些样品的线粒体DNA都有可以识别的差异。但令人意外,差异都极其微小!人类线粒体DNA的差异比所有脊椎动物或哺乳动物间的差异都要小得多!这意味着人类是一个很年轻的物种(变异的机会太少)。

所有胎盘样品的线粒体DNA可分为两类。一类仅在新近的非洲裔中发现;另一类则在来自世界其它地区的所有族裔包括其他非洲裔中出现!非洲裔之间线粒体DNA的较大差异意味着积累了较多的变异,表明这是一个历史更长的族群。无疑是血统树上最长的一支。因此,线粒体DNA树起始于非洲!而世界各种族的人共同拥有唯一一位女性祖先,她就是“基因夏娃”!

尽管不同种族外貌有相当可观的差别。如肤色差异。非洲人肤色很深,是体内产生了较多黑色素的缘故,以抵御过强紫外线对人体内一种关乎生育的叶酸的破坏作用。而欧洲人的白色皮肤有利于从不多的阳光中吸收足够的紫外线,以合成人体所需的维生素D。据测算,肤色这类小变化只需数万年即可导致基因发生改变。而大脑体积这类重要变化则需要几十万年才能完成。

称之为“夏娃”,很容易令人产生对圣经故事的联想和误解。在圣经故事里,夏娃是当时唯一的女性。基因夏娃的情况并非如此。她所处的远古时代是群居部落时代。人类祖先们有很多部落。即使在她所处的部落,她也不是唯一的女性。只是携带不同基因体系的其她女性的后裔没能延续而已。这里有一个基因体系遗失规律。

在一个与外界隔离的群体中,随着时间推移,基因体系的数量稳定减少。基因体系减少的过程称为基因漂变。这种漂变与群体大小有关。与外界隔离的群体越小,漂变速度越快。即线粒体DNA体系减少的越快。原因是有的育龄妇女没有生育女儿,有的女儿未能存活到生育年龄而夭折。由于群体处于孤立状态,仅限于群体内的婚配繁衍。经过足够长的年代后,最后只剩下一个线粒体DNA体系!例如,一个250人的孤立群体,会有五、六种不同的基因体系。基因图谱显示,线粒体DNA体系减少到一个大约需要一千年时间。

一个实际的例子发生南太平洋上的皮特克恩岛(英属)。1790年,6位英国水手和13位塔希提女性开始在这个与世隔绝的小岛上定居。仅仅经过7代之后,一半的姓氏就消失了。如果该岛继续与世隔绝下去,可以预期,岛上的所有人将都有相同姓氏!正如某个威尔士小山村或意大利村庄,经历多少代之后,每个人都有相同的姓氏一样。

康恩教授与合作者这一颠覆我们对人类历史认知的成果,于1987年发表于科学界最负盛名的《自然》期刊。这项研究最具争议性的部分在于:并非如人类学家和考古学家一直坚信的那样,现代人是缓慢地、循序渐进地在世界各地分别独立进化。人类从远古猿人到现代智人的进化似乎只发生在一个地方——夏娃家族活动区域!然后,在距今7~10万年前的某个时候,她的一部分后裔演化出某种优于世界上所有早期人类族群的优势。一旦他们向世界各地开拓前进,便所向披靡,顺利取代当地所有原有族群,无一例外地成为每个新疆域的主人,最终成了整个地球的主宰!

康恩教授的理论发表后,受到一些痴迷于“骨头加石头”的人类学家和考古学家们的质疑。这是不奇怪的。圈内人士并没有忘记十年前(1967年)遗传学家给人类学家们上那一课时的情景。

当时,“骨头加石头”们相信,人类祖先与黑猩猩分道扬镳进化至少始于约1500万年前!遗传学家通过对比研究狒狒、黑猩猩和人类血红蛋白分子结构(据信其伴随物种进化而以缓慢但稳定的速率改变)发现,与预期的一样,狒狒和黑猩猩间分子结构差异很大,这是它们已经分开进化达3000万年的合理结果。而黑猩猩和人类血红蛋白分子结构的差异却出乎意料的很小!遗传学家们用不同方法重复工作,结果类似。他们于是信心十足地指出,人类祖先与黑猩猩分道扬镳的开始时间并非1500万年那么久远,而是要晚得多!应该在500~700万年之间。

有人指出自己的研究错了800或1000万年,自然不是一件令人愉快的事。人类学家和考古学家们愤然拒绝和无视这项成果达十年之久!最终,随着更多考古发现和证据的出现,他们最后也意识到,1500万年前的骨头并非属于人类祖先,遗传学家们很可能是对的!

康恩的基因夏娃理论发表后在美国人类学学会(American Anthropological Association)同样引发激烈争论,甚至争吵。但最终两个阵营都认识到,在重建人类起源这个大目标上,双方比以往任何时候联系更加紧密了!

 

三、史前现代人的长征

康恩教授的理论发表以来,越来越多的人类学家和考古学家们接受了她的观点。两个领域的专家和学者通力合作,为史前现代人类演化的伟大史诗,描绘出一幅远为清晰的壮丽画卷。

约15万年前,地球处于冰河期。地球两极冰帽逐渐扩大,海平面下降达120余米!北非除了几处绿色小岛,几乎全是广袤的沙漠。绿色小岛上聚集了一些人类小群落。他们是地球上首次出现的现代人!在体格、智力和能力上都与今天的人类相似。他们和我们都属于同样的种属。当初能够想到简陋石头工具的大脑,与今天把人送入太空的大脑是相同的!

这些现代人打猎,采集种子和果实,在散居的小群落中生活。基因夏娃就生活在他们中间。她当然不是唯一的女性,甚至也不是生育最多的女性。但她的特别基因却是硕果仅存!他们经常长途迁移,随处栖身。恰似当代游牧民族逐水草而居一样。

15万年前,狩猎是生存的要务,也表明了人类进化的方式。打猎需要思考、规划和群体合作,也需要一定智慧进行沟通。

英国的考古学家找到了最接近基因夏娃长相的头骨,踞今约十二万年。地球上第一批现代人曾多次尝试离开非洲,但都未能存活下来。而冰河期逐渐将整个北非变成了沙漠。被困在撒哈拉沙漠北部的现代人群落没有了退路,甚至没有栖身之处。整个族群灭绝的例子比比皆是!大多死于11万年前的严重干旱。1933年,他们的遗骸在伽里克的库夫兹洞穴被发现。共有13具遗骸。其中有一位女性和一名婴儿。当时人类的生存完全取决于气候的恩赐!

8万年前,地球再次降温,两极冰帽扩张,海平面显著下降,大地枯竭。因为地球上的水相当一部分凝结成了冰。非洲大地一片干旱,连饮用水也枯竭了。鸟兽也不得不北移求生。严苛的气候威胁人类的生存。生活在东非的人类祖先们也只好迁移到红海边靠捕鱼和捡拾贝类糊口。这是新夏娃的新人类家族。他们是15万年前基因夏娃后裔的一个支系。这样的小型部落不过几百个。整个现代人类家族一度只剩下一万人左右!

1999年,考古学家在12.5万年前的珊瑚礁中发现石头工具和大量破碎的贝壳。找到了人类曾在海岸生活和利用海洋资源的证据。这个发现也提供了一条重要线索,揭示出人类为何要长途跋涉离开非洲。

长期吃海产品,可以养育更多的孩子。但人口的增加,又为食物来源带来更大压力。而红海盐分升高(因海平面下降)导致获得海产品的难度加大。当海产品资源不足以维持日益庞大的人类部落生存时,就只有一条路可走:跨越红海,进入中东地区!

人类祖先们终究要离开非洲,但时机和路线则取决于气候变化、饥荒程度、部落间争斗压力,以及对对岸未知新世界的好奇心和向往等因素。自基因夏娃出现以来,人类又经历了7000代的演进。他们的心智和能力已经是这个地球上的佼佼者!

以往,专家学者曾多次描绘人类走出非洲的路线是在红海西侧北上,通过埃及,进入以色列到达中东地区。但DNA追踪显示的结果并非如此。

该领域的权威斯蒂芬·奥本海默教授将基因树与史前气候变化模式进行对比研究。他首次提出:人类祖先是走南路离开非洲的!

八万年前,海平面比现在低45米左右。亚丁湾海峡红海入口处要狭窄得多,大约只有10 英里,并有许多岛屿和礁石露出海面,可以成为歇脚点和跳板。涉水跨越这段海峡完全可行。而走北路的麻烦是必须穿越撒哈拉大沙漠,当时的气候远比现在干燥,难度可想而知。

八万年前,由于恶劣气候和其它因素的影响,一群现代人终于开始万里长征第一步。他们跨越亚丁湾海峡最狭窄处,成功抵达对岸中东的也门。尽管这只是一小群人的一场行程不大的迁移,却是关乎人类生存与发展最重要的一个大事件。这不是单纯的一次跨越浅滩的跋涉,而是历史性的求生奋斗。不仅关乎他们自己的生死存亡,更关乎人类的命运!

这个群体是人类率先离开非洲、开拓新疆域的现代人。他们在新世界的边缘独立奋斗。来到也门,生活有所好转。绿地、淡水到处都是,并且气候宜人。这个群体可能很小,不过250人。他们以家庭为单位散居,每个家庭5~20人。但他们与其他群体有联系。少于200人的群体无法生存。他们对抗不了传染病或者饥荒。夏娃和她的女儿们都活了下来。因为有了他们才有了非洲以外的所有人类。

线粒体基因体系追踪研究显示,我们的祖先走出非洲之后就各奔东西了。有些群体往东、往南,有些群体往北、往西。分开之后他们彼此再也没见过面。

往东的一支并没有在中东停留很久,他们沿阿拉伯湾和孟加拉湾海岸线一直东进。在七万四千年前或更早到达马来西亚。

7.4万年前苏门答腊的图巴火山爆发是200万年来地球上最大规模的爆发事件。岩浆喷发达25英里高。很多地方经历了六年漫长的冬季!南亚、甚至中东的一些地方都被厚厚的火山灰覆盖!

在马来西亚的考古发掘发现了被埋在了火山灰层下面现代人使用的石制工具。基因跟踪调查显示,马来西亚有两个古老的部落就是直接来自夏娃8万年前的后裔。

由于当时海平面要低很多,马来西亚实际上是一片大陆。正是从这里,现代人在7万年前成功地登陆澳洲大陆!(参见附图)

到达马来西亚的现代人中有一支继续东行,最终到达中国。他们就是中国人的真正祖先。

8万年前成功跨越红海海峡到达也门后,有一部分现代人留在原地,他们就是中东人的祖先。直到4万年前,其中有一支才经土耳其进入欧洲,他们就是今天欧洲人的祖先。

北美洲原住民的祖先们是在2~3万年前从东北亚途经白令海峡到达北美和南美的。

 

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