繪制尼安德特人的基因草圖

1、繪制尼安德特人的基因草圖2013-04-16 09:21:44 作者：整理 來源：化石網(wǎng) 摘要：科學家將尼安德特人的30億個堿基對與現(xiàn)代人的30億個堿基對相比較，發(fā)現(xiàn)只有1000到 2000個氨基酸是不同的，而現(xiàn)代人與黑猩猩的不同之處則有大約5萬個。 作為現(xiàn)代人的表親，尼安德特人與我們實在是太像了。美國人 .科學家將尼安德特人的30億個堿基對與現(xiàn)代人的30億個堿基對相比較，發(fā)現(xiàn)只有1000到 2000個氨基酸是不同的，而現(xiàn)代人與黑猩猩的不同之處則有大約5萬個。作為現(xiàn)代人的表親，尼安德特人與我們實在是太像了。美國人類學家卡爾頓·庫恩（Carleton Coon）曾說，假如有一個尼安德特

2、人穿著正裝戴著帽子在紐約乘地鐵，他不會引起人們的注意。草圖繪出來了不久前，科學家首次得到了我們這個表親的基因組草圖。德國馬普學會進化人類學研究所的進化遺傳學家施溫提·柏保（Svante Pääbo）和他的研究小組2月12日宣布了這個消息，以紀念達爾文誕辰200周年。美國科學雜志在大篇幅報道這一消息時，引述了西班牙巴塞羅那大學的古遺傳學家卡爾斯·拉魯茲-?？怂梗–arles Lalueza-Fox）的話，稱這是在理解我們自身和我們的進化過程中一個“哲學意義上的轉(zhuǎn)折點”。他在去年曾在一項研究中證明，至少一部分尼安德特人擁有紅色的頭發(fā)和白皙的皮膚。剛剛獲得的基

3、因組草圖讓科學家們了解到了尼安德特人的更多特點。研究人員將尼安德特人的30億個堿基對與現(xiàn)代人的30億個堿基對相比較，發(fā)現(xiàn)只有1000到2000個氨基酸是不同的，而現(xiàn)代人與黑猩猩的不同之處則有大約5萬個。一年多以前，柏保與合作者發(fā)現(xiàn)了一種名為FoxP2的基因可能是尼安德特人和現(xiàn)代人共有的，這一點在新的結(jié)果中得到證實。FoxP2基因的重要性在于它關(guān)聯(lián)著語言能力，這也就意味著尼安德特人有可能擁有與我們類似的語言。美國麻省理工技術(shù)評論稱，基因組圖譜顯示尼安德特人缺乏乳糖酶基因。乳糖酶是幫助消化牛奶的，它的缺乏意味著尼安德特人喝牛奶后可能會出現(xiàn)腹瀉。但柏保告訴南方周末記者：“尼安德特人并不缺乏乳糖酶基因

4、。他們?nèi)狈Φ氖牵▎魏塑账岫鄳B(tài)性）變體，是這種變體讓乳糖酶在成年人體內(nèi)表達，從而使他們可以消化牛奶?！薄斑@并不特別奇怪，因為大多數(shù)人和靈長類動物都缺少它?！卑乇Ｑa充道。提取尼人的堿基對尼安德特人最早出現(xiàn)于35萬年前的歐洲，在大約13萬年前形成完整的特征，其化石主要分布在歐洲和亞洲部分地區(qū)。1997年，柏保和其學生首次成功提取了尼安德特人的堿基對。只是數(shù)量很少，只有333個，而且是從線粒體DNA中提取的，并不是從細胞核DNA中提取到的。柏保的這項研究被認為確證了尼安德特人是不同于我們的一個物種。學術(shù)界開始熱烈討論這一結(jié)果，媒體也進行了集中的報道，“但是一冷靜下來，大家就開始有質(zhì)疑了?！敝袊茖W院院

5、士、中科院古脊椎動物與古人類研究所研究員吳新智說。人一共有大約30億個堿基對?！皬?00多個堿基對來分析，那只是千萬分之一，很難代表全體?！眳切轮欠治?，“就事論事地說，那個時候他們所做出來的結(jié)果是，尼安德特人跟現(xiàn)代人的差別，比黑猩猩的兩對亞種之間的差別還要小?！碑敃r對尼安德特人的一些重要觀點就是從這少得可憐的結(jié)果中推導出來的。當時根據(jù)那么少的堿基對推導出，尼安德特人和智人共同祖先的分離發(fā)生在三十多萬年到七十多萬年前。在如此長的歲月里，祖先遺傳下來的共同點在慢慢減少，各自新的特點逐漸增多，兩者的差異越來越大，直至最終無法雜交。古人類學上早就存在一種觀點：歐洲的尼安德特人是被從東方來的一批現(xiàn)代人完

6、全取代了。古人類學家看到尼安德特人的化石跟3萬年前以后的化石在形態(tài)上差別很大，他們所用的工具差別也很明顯?！爱敃r認為智人和尼安德特人接觸時間很短，千把年。怎么就能夠一千兩千年的時間形態(tài)變得那么厲害啊？不可思議。所以就認為智人取代了尼安德特人?！眳切轮钦f，“但是現(xiàn)在已經(jīng)認識到尼安德特人與現(xiàn)代人共存了相當長的時間，很難想象兩者之間不發(fā)生雜交?！蹦岚驳绿厝司烤故潜煌耆〈?，還是和現(xiàn)代人有過雜交？遺傳學家希望能夠從DNA中找到答案。但是他們在技術(shù)上遇到了瓶頸。年代久遠，提取古生物的DNA十分困難。生物死后自身發(fā)生降解，染色體斷裂，一些堿基對也發(fā)生了變化。微生物侵入生物的尸體，將自己的DNA留下來。最

7、后，當科學家去研究生物化石的時候，現(xiàn)代人的DNA也很有可能污染標本。由于以上種種原因，1997年后的8年時間里，提取尼安德特人堿基對的工作幾乎毫無進展。直到2005年，柏保在與一位美國學者的合作中才終于取得了一些進展，他們成功從4萬年前的化石中提取了一種已經(jīng)滅絕了的熊的堿基對。2006年初，加拿大麥克馬斯特大學的基因?qū)W家亨得里克·玻伊納（Hendrik Poinar）在科學雜志上發(fā)表論文，成功從一塊猛犸象骨骼化石中提取出了2800萬個堿基對。他所應用的技術(shù)是所謂“下一代測序技術(shù)”。這個突破的出現(xiàn)為全面進行尼安德特人基因測序打開了窗口。與現(xiàn)代人雜交過？在提取古DNA的行動停滯不前的時候

8、，分子生物學家和一部分古人類學家在人類進化的問題上卻發(fā)生了分歧。分子生物學家認為尼安德特人完全被現(xiàn)代人取代了，而且二者沒有發(fā)生雜交，尼安德特人的基因沒有滲入現(xiàn)代人的基因之中。而一部分古人類學家卻堅持認為，尼安德特人至少是一部分對現(xiàn)代人的基因有貢獻?！艾F(xiàn)代人怎么從古代人變過來的，這是一個比較復雜的過程。一刀切地說古人從非洲過來，嘩一下子取代了，哪有那么簡單？”吳新智說，“我們認為，在全世界各個地方情況不一樣。我們中國是以連續(xù)的為主，就是更古的人（十萬二十萬年前）傳到今天，這是為主；而我們的祖先是不是就是那些人呢？不完全是。也有一些是從外面來的，基因交流為輔。所以我們的基因構(gòu)成主要來自十萬二十萬年

9、前本地的古人，但我們基因構(gòu)成里也有一些外來的?！眳切轮钦J為化石證據(jù)顯而易見地證明這一點。尼安德特人的眼眶都是圓的，中國古人的都基本上是長方的。但在廣東的馬壩人的眼眶卻是圓的。“這圓的肯定也是基因決定的，它不是因為選擇，因為眼眶圓一點方一點與氣候環(huán)境沒有什么關(guān)系呀?！彼f，“它和尼安德特人很可能是堂兄弟了?！?999年，歐洲的研究人員宣布在葡萄牙發(fā)現(xiàn)了一具4歲小孩的骨骼化石，這個小孩兼具了現(xiàn)代人和尼安德特人的特征。這被古人類學家認為是尼安德特人與現(xiàn)代人雜交的證據(jù)。后來羅馬尼亞也發(fā)現(xiàn)了類似的化石，用吳新智的話說：“一半是海水，一半是火焰”。這個羅馬尼亞人頭骨后方的位置有一個像饅頭一樣的突起，這種突

10、起被稱為發(fā)髻狀隆起，在幾乎所有的尼安德特人身上都有，被認為是一種典型的特征?！按蠖鄶?shù)通過DNA研究現(xiàn)代人起源的科學家堅持認為，尼安德特人在歐洲是被完全取代的，甚至推而廣之到中國也完全取代了，結(jié)果我們搞化石的人就發(fā)現(xiàn)在化石上有些特征很可能是尼安德特人傳下來的?！眳切轮钦f，“最初在中國已經(jīng)有了證據(jù)，但不被重視。在歐洲的葡萄牙、羅馬尼亞發(fā)現(xiàn)證據(jù)以后，才被重視了。但爭論依然存在?！薄拔覀円呀?jīng)看了尼安德特人對今天的人類的基因池（gene pool）的貢獻，如果說有貢獻的話，那也是非常少?！卑乇＿@樣介紹他的最新結(jié)果。他同時告訴南方周末記者：“我認為等我們今年晚些時候把我們的數(shù)據(jù)全部分析完了，對此會有一個更

11、為清晰的圖景。我們?nèi)匀豢梢云诖l(fā)現(xiàn)讓人驚訝的事情。”“過去他們一直堅持說尼人和其他更古老的人對現(xiàn)代人的形成沒有貢獻，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)尼人有很少貢獻。在我看來，這是一個質(zhì)變。從沒有到有?！眳切轮呛軜酚^。至于古人類學家發(fā)現(xiàn)的那些化石證據(jù)，柏保的態(tài)度十分謹慎：“我不是這方面的專家，所以沒辦法判斷。我們也希望有一天能夠到亞洲去研究那些化石，以回答它們是否是雜交的證據(jù)這個問題?！眹L試更多的樣本2006年，在積蓄了多年的能量之后，柏保終于在技術(shù)上能夠更加高效地對尼安德特人進行基因測序了。但新技術(shù)并不能完全消除他遇到的棘手：缺少干凈的化石。如果說尼安德特人的化石被微生物污染了，那二者的DNA還容易區(qū)別開來。但是，如

12、果它是被現(xiàn)代人的DNA污染了，由于二者十分接近，將它們區(qū)分開就幾乎成了不可能做到的事情。柏保和同事從整個歐洲、中亞和西伯利亞南部搜集了70份尼安德特人化石樣本，其中只有3塊來自克羅地亞的碎片通過了最初的測試。其中一塊中的尼安德特人DNA占到了4%，而其他絕大部分的含量都在1%以下。柏保把這珍貴的化石樣本分了一些給美國能源部聯(lián)合基因組研究所的愛德華·魯賓（Edward Rubin），兩人的團隊分別獨立對樣本進行基因測序。2006年11月，他們公布了結(jié)果，魯賓獲得了65000個堿基對，而柏保獲得了100萬個。但人們很快注意到兩個團隊的結(jié)果存在大量不一致的地方。除了提取出的堿基對的數(shù)量差別很大，兩者的結(jié)論也完全不同：柏保的結(jié)果顯示尼安德特人與現(xiàn)代人曾經(jīng)雜交，而魯賓的結(jié)果則毫無這個跡象。這無法解釋除了認為至少有一個團隊的樣本遭到了污染。人們傾向于懷疑是柏保的樣本，盡管柏保以自己的聲譽做擔保。后來，其他團隊的調(diào)查表明的確是柏保的樣本出了問題。此后柏保更加小心，他也發(fā)展了新的技術(shù)來檢查樣本是否受到了污染。他在2008年8月8日細胞雜志的封面文章中展現(xiàn)了由此而來的第一批重要成果，論文的結(jié)果