現代人類和尼安德特人的雜交如何發生？DNA分析提供了線索【好奇心日報】
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科學家通過化石和 DNA，拼湊出了人類的起源故事，其中的曲折離奇並不亞於你看過的電影。
專家現在的一個共識是，智人至少在 30 萬年前就已經出現在非洲。直到很久以後，距今大約 7 萬年前，一小群非洲人遷移到其它大陸，從而演變成現代人類中的其他種群。
若阿內斯•克勞斯(Johannes Krause)是德國馬克斯•普朗克人類歷史學研究所(Max Planck Institute for Human History)的主任，在他看來，這個時間鴻溝令人難以理解。
週二，克勞斯博士和他的同事在線上期刊《自然•通訊》(Nature Communications)發表了一項研究報告，稱非洲人在 27 萬年前確實曾經走出非洲。
研究人員根據在化石中新發現的 DNA 得出結論：人類的近親早期智人曾從非洲遷移到歐洲。在那裡，
然後這批古代的非洲移民消失了。但他們的一些 DNA 在尼安德特人的後代中延續了下來。
克勞斯博士說：“現在我們的理解才更加全面，
自 1800 年代以來，古生物學家一直在努力瞭解尼安德特人與現代人類之間的關係。通過研究化石，科學家發現，從解剖學意義上來說，尼安德特人有著十分不同的特徵：濃密的眉毛，粗壯的身軀，以及一些現代人類所沒有的微妙的身體特徵。
科學家在西班牙胡瑟裂谷（Sima de los Huesos）洞穴中發現了目前最古老的類尼安德特人骨頭，可以追溯到 43 萬年前。最近期的尼安德特人的遺址距今約 10 萬年，
然後，到了 4 萬年前，尼安德特人的化石記錄突然銷聲匿跡。
在 2000 年代中期，當時還是一名研究生的克勞斯博士前往各個博物館，對從尼安德特人化石上鑽下來的各種骨塊進行了研究。他和同事在這些骨頭中發現了一些可以分析研究的 DNA 片段。
1937 年，科學家在 Hohlenstein-Stadel 洞穴口進行考古挖掘，同年，人類首次發現尼安德特人股骨。圖片版權：烏爾姆博物館
研究古代基因的科學家主要在尋找兩類遺傳物質。我們絕大多數的基因存在於每個細胞裡的一個“小袋子”，即細胞核裡。我們所謂的核 DNA（nuclear DNA）繼承自父母雙方。
但是，在被稱為“細胞能量工廠”的線粒體中也存在少量的 DNA。而我們的線粒體 DNA 則只繼承自母親一方，因為父親的精子在受精過程中會破壞掉本身的線粒體 DNA。
幾年前，克勞斯博士和他的同事在一塊古老的化石中採集線粒體 DNA，以求發現尼安德特人的基因。他們先是在一些化石中發現了線粒體 DNA，後來又設法提取到了核 DNA。
這些基因帶來了一些令人驚喜的發現。例如，在現存的非非洲裔人群中，就有一些來自尼安德特人的 DNA。當現代人類擴張到非洲之外後，他們似乎與尼安德特人進行過數次雜交繁衍。
他們雜交後繁衍的後代成為了人類社會的一部分，將他們的基因傳遞了下去。
但是，在西伯利亞南部阿爾泰山丹尼索瓦洞（Denisova）發現的一節手指骨和一顆牙齒，讓克勞斯博士和他的同事又陷入了另一個謎題。
在這些化石中，科學家們發現了一些線粒體 DNA 序列，它們既不屬於現代人類，也不屬於尼安德特人，而是屬於另一個較遠的分支。而尼安德特人的線粒體 DNA 與現代人類更接近。
後來，研究人員設法從丹尼索瓦人的指骨中提取出了核 DNA，發現丹尼索瓦人與尼安德特人更相似。
隨著科學家在更多的化石中提取到 DNA，我們人類的起源歷史變得愈加清晰。據科學家們估計，現代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先大約生活在 55 萬年前至 76.5 萬前之間。
大約在 44.5 萬年前至47.3 萬年前期間，三者共同祖先的後裔分裂為兩個譜系。其中一個譜系最終演變成了現代人類，而另一個則演變成了尼安德特人和丹尼索瓦人。
然而經過多年的研究，克勞斯博士仍然不明白為什麼尼安德特人的核 DNA 和線粒體 DNA 似乎有著不同的歷史。前者顯示出了與丹尼索瓦人之間的聯繫，而後者則與現代人類有關係。
在 2013 年，人們對於這個問題的疑惑進一步加深。一塊從西班牙胡瑟裂谷洞穴發現的類尼安德特人化石距今已有 43 萬年，另一組研究人員從中提取出了線粒體 DNA。
研究人員曾預測其 DNA 會與後來生活在歐洲的尼安德特人相近似。然而結果卻恰恰相反，其線粒體 DNA 似乎屬於丹尼索瓦人。但丹尼索瓦洞卻距離西伯利亞 6437.3 千米之外。
去年，研究人員宣佈，他們已經從同一塊胡瑟裂谷洞穴發現的化石中採集到一小部分的核 DNA。這份遺傳物質似乎是屬於尼安德特人，而不是丹尼索瓦人。
如今，克勞斯博士和他的同事發現了新的尼安德特人 DNA，他們相信，這可以解開這個有關遺傳的謎團。
在 2013 年，克勞斯博士所帶的一名研究生柯西莫•波茨（Cosimo Posth）研究分析了一塊從德國 Hohlenstein-Stadel 洞穴中挖掘的尼安德特人化石，並成功重建了其中全部的線粒體 DNA。
波茨博士推測，這塊尼安德特人化石約有 12 萬年的歷史，更重要的是，它屬於一個歷史悠久的尼安德特人分支。他和同事由此確定，所有已知的尼安德特人線粒體 DNA 都繼承自 27 萬年前的祖先。
科學家根據所有的資料，可以推測出一連串的演變過程，而那個曾經困擾了克勞斯博士如此長時間的謎團也可能由此得到解答。
尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先在 50 多萬年前遍佈于歐洲和亞洲地區。然後，東方和西方的兩個人群在遺傳上逐漸分道揚鑣。
在東方，他們演變成為丹尼索瓦人。在西方，他們則演變成為尼安德特人。而在西班牙胡瑟裂谷洞穴發現的那塊距今 43 萬年的化石恰恰是處於這一分裂的早期階段，因此在尼安德特人基因中又能找到丹尼索瓦人的基因。
在 27 萬年前的某一個時期，與現代人類相近似的非洲人類遷移到歐洲，與尼安德特人進行雜交繁衍，他們的 DNA 因此加入到了尼安德特人的基因庫中。
經過眾多世代，大部分的新 DNA 已經消失。但線粒體 DNA 傳承了下來，從母親傳給子女。事實上，由於某種原因，最終所有的尼安德特人都拋棄了他們原來的線粒體 DNA，而繼承了這種新的線粒體 DNA。
波茨博士認為，現代人類的早期祖先可能就是從北非遷移到歐洲的。而上個月在摩洛哥發現的距今 30 萬年智人化石也支持這種想法。
但波茨博士表示，還存在另一種可能性：這些移民屬於非洲的另一支與現代人類相近的人類種群，只是科學家至今尚未有記錄，現在就排除這種可能性還為時尚早。
波茨博士說：“我覺得要給這些人類種群取名並不是很妥當。”
美國長島冷泉港實驗室（ Cold Spring Harbor Laboratory）的遺傳學家亞當•斯派爾（Adam C. Siepel）並沒有參與這項新研究，在他看來，這種假設與證據相一致。他說：“我認為這是絕對有可能的。”
新的研究發現暗示了一些關於人類歷史的重要發現。
要知道早期的非洲人與尼安德特人之間進行過多少次的雜交繁衍是不可能的。但在史前某個時期，至少有一位生活在非洲的女性曾與一位尼安德特人男性☆禁☆交配，生下了混血的孩子。
斯派爾博士說：“當這名混血孩子誕生之後，其外表看起來可能會與眾不同。但不管怎樣，這個混血小孩最終都會融入尼安德特人的社會中。”
斯派爾博士提醒道，這一假設取決於 Hohlenstein-Stadel 化石中發現的新 DNA。克勞斯博士和他的同事現在正努力試圖從化石中提取出核 DNA。
在胡瑟裂谷洞穴的研究顯示，科學家現在可以追溯到更多年前的基因。而最具啟發意義的 DNA 可能來自摩洛哥山間的考古發現。
在那裡，科學家們或許可以找到最早期的智人基因，然後就可以拿來和尼安德特人的基因作比較。
克勞斯博士說：“這些都是我在 5 年前所想像不到的。”
翻譯 熊貓譯社 李秋群
題圖來自 Vimeo
© 2017 THE NEW YORK TIME
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而我們的線粒體 DNA 則只繼承自母親一方，因為父親的精子在受精過程中會破壞掉本身的線粒體 DNA。幾年前，克勞斯博士和他的同事在一塊古老的化石中採集線粒體 DNA，以求發現尼安德特人的基因。他們先是在一些化石中發現了線粒體 DNA，後來又設法提取到了核 DNA。
這些基因帶來了一些令人驚喜的發現。例如，在現存的非非洲裔人群中，就有一些來自尼安德特人的 DNA。當現代人類擴張到非洲之外後，他們似乎與尼安德特人進行過數次雜交繁衍。
他們雜交後繁衍的後代成為了人類社會的一部分，將他們的基因傳遞了下去。
但是，在西伯利亞南部阿爾泰山丹尼索瓦洞（Denisova）發現的一節手指骨和一顆牙齒，讓克勞斯博士和他的同事又陷入了另一個謎題。
在這些化石中，科學家們發現了一些線粒體 DNA 序列，它們既不屬於現代人類，也不屬於尼安德特人，而是屬於另一個較遠的分支。而尼安德特人的線粒體 DNA 與現代人類更接近。
後來，研究人員設法從丹尼索瓦人的指骨中提取出了核 DNA，發現丹尼索瓦人與尼安德特人更相似。
隨著科學家在更多的化石中提取到 DNA，我們人類的起源歷史變得愈加清晰。據科學家們估計，現代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先大約生活在 55 萬年前至 76.5 萬前之間。
大約在 44.5 萬年前至47.3 萬年前期間，三者共同祖先的後裔分裂為兩個譜系。其中一個譜系最終演變成了現代人類，而另一個則演變成了尼安德特人和丹尼索瓦人。
然而經過多年的研究，克勞斯博士仍然不明白為什麼尼安德特人的核 DNA 和線粒體 DNA 似乎有著不同的歷史。前者顯示出了與丹尼索瓦人之間的聯繫，而後者則與現代人類有關係。
在 2013 年，人們對於這個問題的疑惑進一步加深。一塊從西班牙胡瑟裂谷洞穴發現的類尼安德特人化石距今已有 43 萬年，另一組研究人員從中提取出了線粒體 DNA。
研究人員曾預測其 DNA 會與後來生活在歐洲的尼安德特人相近似。然而結果卻恰恰相反，其線粒體 DNA 似乎屬於丹尼索瓦人。但丹尼索瓦洞卻距離西伯利亞 6437.3 千米之外。
去年，研究人員宣佈，他們已經從同一塊胡瑟裂谷洞穴發現的化石中採集到一小部分的核 DNA。這份遺傳物質似乎是屬於尼安德特人，而不是丹尼索瓦人。
如今，克勞斯博士和他的同事發現了新的尼安德特人 DNA，他們相信，這可以解開這個有關遺傳的謎團。
在 2013 年，克勞斯博士所帶的一名研究生柯西莫•波茨（Cosimo Posth）研究分析了一塊從德國 Hohlenstein-Stadel 洞穴中挖掘的尼安德特人化石，並成功重建了其中全部的線粒體 DNA。
波茨博士推測，這塊尼安德特人化石約有 12 萬年的歷史，更重要的是，它屬於一個歷史悠久的尼安德特人分支。他和同事由此確定，所有已知的尼安德特人線粒體 DNA 都繼承自 27 萬年前的祖先。
科學家根據所有的資料，可以推測出一連串的演變過程，而那個曾經困擾了克勞斯博士如此長時間的謎團也可能由此得到解答。
尼安德特人和丹尼索瓦人的共同祖先在 50 多萬年前遍佈于歐洲和亞洲地區。然後，東方和西方的兩個人群在遺傳上逐漸分道揚鑣。
在東方，他們演變成為丹尼索瓦人。在西方，他們則演變成為尼安德特人。而在西班牙胡瑟裂谷洞穴發現的那塊距今 43 萬年的化石恰恰是處於這一分裂的早期階段，因此在尼安德特人基因中又能找到丹尼索瓦人的基因。
在 27 萬年前的某一個時期，與現代人類相近似的非洲人類遷移到歐洲，與尼安德特人進行雜交繁衍，他們的 DNA 因此加入到了尼安德特人的基因庫中。
經過眾多世代，大部分的新 DNA 已經消失。但線粒體 DNA 傳承了下來，從母親傳給子女。事實上，由於某種原因，最終所有的尼安德特人都拋棄了他們原來的線粒體 DNA，而繼承了這種新的線粒體 DNA。
波茨博士認為，現代人類的早期祖先可能就是從北非遷移到歐洲的。而上個月在摩洛哥發現的距今 30 萬年智人化石也支持這種想法。
但波茨博士表示，還存在另一種可能性：這些移民屬於非洲的另一支與現代人類相近的人類種群，只是科學家至今尚未有記錄，現在就排除這種可能性還為時尚早。
波茨博士說：“我覺得要給這些人類種群取名並不是很妥當。”
美國長島冷泉港實驗室（ Cold Spring Harbor Laboratory）的遺傳學家亞當•斯派爾（Adam C. Siepel）並沒有參與這項新研究，在他看來，這種假設與證據相一致。他說：“我認為這是絕對有可能的。”
新的研究發現暗示了一些關於人類歷史的重要發現。
要知道早期的非洲人與尼安德特人之間進行過多少次的雜交繁衍是不可能的。但在史前某個時期，至少有一位生活在非洲的女性曾與一位尼安德特人男性☆禁☆交配，生下了混血的孩子。
斯派爾博士說：“當這名混血孩子誕生之後，其外表看起來可能會與眾不同。但不管怎樣，這個混血小孩最終都會融入尼安德特人的社會中。”
斯派爾博士提醒道，這一假設取決於 Hohlenstein-Stadel 化石中發現的新 DNA。克勞斯博士和他的同事現在正努力試圖從化石中提取出核 DNA。
在胡瑟裂谷洞穴的研究顯示，科學家現在可以追溯到更多年前的基因。而最具啟發意義的 DNA 可能來自摩洛哥山間的考古發現。
在那裡，科學家們或許可以找到最早期的智人基因，然後就可以拿來和尼安德特人的基因作比較。
克勞斯博士說：“這些都是我在 5 年前所想像不到的。”
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