乍得

人类的黎明确认人类起源

发布时间:2018/3/15 22:34:12   点击数:

将这些事件排列在一条直线上:一代又一代的祖先,愈发古老的文明,冰河时代、史诗般的大迁徙——走出非洲,直到人类物种的起源。同时,将黑猩猩及其祖先们排在另一条直线上。需要前溯多久,经过多少世代,这两条直线才会相遇?

这是人类演化史上最重要、最难回答的问题之一。在某一刻,人类与黑猩猩有共同的祖先。但这一祖先是什么样子,生活在什么时期,却是难以确定。古生物学家们忙着搜寻化石遗迹;遗传学家们则去查阅历史文献——人类以及猩猩的DNA序列。他们分别有所发现,却无法达成一致。

一切分歧到此为止了。根据最新估算的人类与黑猩猩谱系分歧时间,一些我们现在深信不疑的的概念可能是错误的。如果这个新的证据是正确的,人类史前史将会被改写,一切从头开始。

这个“头”是在什么时候?要找到答案,首先得去找的地方显然是化石记录。但是人类,或更严格地说,人族(hominin)——包括了我们人类和那些人猿分歧后出现但已灭绝的亲戚们——的化石数量稀少且难以解读,这些早已恶名在外。

相比之下,可供遗传学家们研究的材料要多得多。一个物种所有细微的过去都记录在它的DNA序列中,也包括关于它的祖先以及其物种形成的信息。理论上,计算不同物种分歧时间的方法简单而直接。

当源于同一祖先的两个物种开始在演化树上分歧,每个物种体内的DNA突变数量随着时间越积越多,它们的遗传差异也越来越大。通过计算人类与黑猩猩基因上的差异,再将其除以DNA突变积累的速率,遗传学家们就可以估算出人猿分歧的时间。这种方法被称为“分子钟”(molecularclock)。

寻找人类起源

问题来了!在基因差别已知的情况下,要得出答案,还需要知道DNA突变积累的速率。而这又把我们带回一开始的问题:我们首先需要知道人猿分歧的时间。

要绕过这“第条军规”,遗传学家们把注意力投向了红毛猩猩(orang-utans)。化石证据表明红毛猩猩在约万至万年前从我们的谱系上分开,开始独立演化。

依据这个含糊的事实,对于人类和黑猩猩,每个后代体内有75个非遗传自父母的DNA突变。

这个数字(每代75个突变)的得来基于几个重要的假设。其中之一是,对红毛猩猩化石年代的估测是可靠的——然而大多数人对此存疑。

当古生物学家听到这个数字,纷纷表示抗议。这个估算的年代下限尤其令人难以接受。众所周知,南方古猿阿尔法种,一种发现于东非的早期人类,已经具有明显的人类特征——较小的犬齿以及直立行走——却仅有万年的历史。

这两个特征都被认为是“人”特有的,它们是在人猿分歧后才演化而来。要解释这些特征如何在分歧后短短15万年内就出现,着实有些困难。

“遗传学家完全无视古生物学家”,俄亥俄州肯特州立大学的欧文·洛夫乔伊(OwenLovejoy)教授说道,“我们得到的估计是万年,我们能确认的人类化石证据也有万年历史。说万年前人类谱系才开始分离出来,显然是不合理的。哪怕把时间推远至-万年前,也难以令人信服。”

古生物学家们确定遗传学家们的DNA结果并不准确。他们确信,人类的历史比遗传学家们所声称的更加久远。

过去三年里,研究人类种群的科研人员第一次得以几乎“实时”观察DNA突变的发生。这种技术带来了重大影响。如今我们可以“看到”分子钟的运行,不必再依赖稀有化石来进行估测。

九月,冰岛雷克雅未克基因解码公司的奥古斯丁·孔(AugustineKong)及其同事发表了一篇开拓性的研究。

在扫描了78位儿童及他们父母的基因组后,科研人员得出每位儿童体内突变DNA的数量——平均每个孩子36个突变。关键是这个数字仅是之前估计的一半——这意味着分子钟比我们所想象的要慢得多——也将人猿分歧的时间大大推前。(如图所示)

就在今年早些时候,波士顿大学的凯文·兰格格雷伯(KevinLangergraber)及其同事完成了另一块拼图。

类似孔的研究,他们也测算了每代DNA突变率。要将其换算为对人猿分歧时间的估算,我们还需要知道每一代有多长,即平均生育年龄。就黑猩猩来说,每代间隔时间在15至5年之间。

通过对8个野生黑猩猩族群里6只新生猩猩的分析,兰格格雷伯发现,平均而言,黑猩猩在4岁半时开始生育后代。根据这个数字,兰格格雷伯和他的团队估计人类-黑猩猩分歧时间至少在万年以前,甚至可能远至万年前。

“毫无疑问,如果这是正确的,大多涉及到人类始源的教科书都会被改写,”英国圣特鲁斯大学的克劳斯·祖伯布勒(KlausZuberbühler)表示,“其重要性难以估计。”

这项研究给我们带来种种启示,其中最重要的也许是对早期人类氏族的搜寻。目前所公认的最古老的“人类”是南方古猿(Australopithecus),更早的人猿分歧时间意味着更多的“类人物种”进入到人类演化的场景中。

0世纪90年代后半期至1世纪初期是古人类学的黄金时期。这十年间,在非洲东部和中部的沙漠里,相继新发现了三种可能的古人类化石。

其中最完整的一具是阿迪(Ardi)的地猿始祖种(Ardipithecusramidus,又译拉密达地猿),它有着万年的历史,出土于埃塞俄比亚阿发地区(Afar)。距今-万年的乍得沙赫人(Sahelanthropustchadensis)以及约万年的图根原人(Orrorintugenensis)也随后被发现。

尽管这些化石全部加起来也只能勉强填满两个鞋盒,却引起了轩然大波。从前,人们一直以为,当我们终于找到那些古人类化石,它们会看起来更像猿类。然而,地猿始祖种阿迪(Ardi),乍得沙赫人(Toumai)和图根原人(Orrorin)却具有毋庸置疑的人类特征。

一些人迫不及待地声称,它们就是人类的祖先。然而分子钟证据表明并不如此:它们太老了。于是,这些人被划归为人类亲缘树上的旁支,是演化上的失败试验,与主要事件毫无关联。

如今,根据新的分子钟估算结果,它们又重新回到了舞台上。关于它们年代过早,而与人类的演化无关的说法,已经站不住脚了,怀特说道。他还认为这三种古人类为同一属。

时间恰好吻合。“参考最近的有关DNA突变率的研究,乍得沙赫人恰好在界限以内。”斯卡利说,“它是属于人类,原人类(proto-human),还是人与黑猩猩刚刚开始分离的时期,我想没有人能完全确定。但从遗传学的角度来说,我们不能排除任何一种可能。尽管人们经常这么做。”

怀特表示,这个假说在解剖学上也是合理的。“在我们这些研究化石的人看来,要从我们与黑猩猩最近的共同祖先演化到南方古猿,其中的过渡形态应该就是阿迪的样子。它正朝着南方古猿的方向上演化。换句话说,它是人猿分歧之后的物种。”

另一种可能是,人猿分歧的时间还要更早。DNA突变累积的速度很慢,意味着最近估算突变速率仍有很大的误差空间。一般而言,遗传学家与古人类学家大致认同这个新修改的数字:至万年。另一些人更加大胆,认为分歧时间可能比这更早。

在孔及其同事发表他们的新结果后一周,另一个团队,其中包括同一些研究人员,发表了另一份论文。他们分析了85冰岛人的DNA,主要研究一种叫做微卫星DNA(microsatellites)的DNA短链。

据论文合作者哈佛大学教授大卫·赖克(DavidReich)的说法,这些DNA在记录突变率方面更加可靠。与孔的结果相比,他们测量到的DNA突变速率的要更大一些。因此,他们估算出的分歧时间仅为更加保守的万年前。

赖克说:“孔的估算结果还有个问题,就是如果用他的方法去估算红毛猩猩与非洲猿类——人类,黑猩猩和大猩猩——的分歧时间,结果是约3万年前,这与化石证据表明的万年的上限大相径庭。”

为了解决这两种数据的互相矛盾,斯卡利提出一种假说:当我们的祖先从体型较小的灵长类演化为较大的猿类时,每代DNA突变积累数下降了。这种现象在其他哺乳动物中也有发现。“体型较大的物种通常有较长的每代间隔时间,这在灵长类在内的许多物种里都有观察到,”斯卡利说。较长的每代间隔时间意味着突变速率会慢一些。

分子钟已在许多有关时间测定的问题上大展身手,包括我们大约在何时走出非洲——这通过比较尼日利亚约鲁巴人(Yoruba)和欧亚人的基因差异得出。

更早之前的基因证据暗示走出非洲大约发生在5万年前。在以色列发现的化石被证明属于另一个走进演化死路的物种;印度的那一个,明明白白的误报而已。新的“分子钟”方法为这个争论画上句号,将走出非洲的时间推移到距今9万年至13万年。

在西班牙阿塔普尔卡的一个洞穴里发下的骨骸被证明可能属于尼安德特人的祖先——海德堡人(Homoheidelbergensis),距今约40万至60万年。但是,以前的分子钟结果却说明海德堡人出现的时间要更晚一些。根据新的“分子钟”,我们可以确定海德堡人的确是有50万年历史。

人类的历史比我们曾经所认为的要老得多,我们的近亲也与我们“远”得多。与动物王国里的其他动物相比,我们习惯于认为自己超凡而独特。现在看来,我们似乎变得更超凡、独特一些了。

文章来源:译言网

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