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Nature:中国科学家领衔绘制冰河时代欧亚人群遗传图谱

2016/05/04 来源:光明日报
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导读
世界著名学术期刊《自然》在5月2日在线发表了题为《冰河时期的欧洲人群历史》的论文。这篇论文的第一完成人,是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹研究员。


世界著名学术期刊《自然》在5月2日出版的最新一期中,刊登了题为《冰河时期的欧洲人群历史》的论文。这篇论文的第一完成人,是中国科学院古脊椎动物与古人类研究所古DNA实验室主任付巧妹研究员,她领衔中国、美国、德国、意大利、爱尔兰、西班牙等国的科学家,从基因组的角度对冰河时期欧洲古人群进行了研究,绘制出冰河时代欧亚人群的遗传图谱,让我们对人类演化的了解更深了一步。为此,记者专访了付巧妹,请她对这项成果做简单的介绍。


冰河时代现代人印象图 斯特凡诺·里奇(Stefano Ricci)提供

51个古人类的基因组揭示人类演化鲜为人知的过去

“从古人类身上提取DNA是非常困难的。”付巧妹说,在这一项目之前,科学家们只分析过旧石器时代晚期现代人的几个个体基因组;而此次,他们提取和研究了51个生活在末次冰期、分属欧亚不同人群的个体的基因组数据,极大扩展了此领域研究的时空框架。

付巧妹说:“我们的样本量虽然不大,但提取的都是个体的核基因组信息。核基因组不仅说明了个体信息,还覆盖群体信息,具有很强的代表性。”

51个样本,首次将末次冰期时代欧亚地区完整的人口变化情况,动态地呈现在今人面前。在这项研究中,科学家们探讨的核心问题是:冰河时期的欧亚人群演化是否具有连续性,是否存在人群重组?距今7000年至45000年间不同区域的古人群具有哪些特点,他们是否相互关联?这些古人群对现代人群有怎样的遗传贡献?

付巧妹说:“可能在很多人的印象中,人类的早期演化是相对简单的,但我们研究发现,史前人类演化有非常复杂的细节。应该说,我们的研究成果更翔实地绘制出冰河时代欧亚人群的遗传图谱,呈现出史前人类演化的复杂性细节,揭秘了人类历史鲜为人知的过去。”

中外科学家的三个重要发现

中外科学家们在这项研究中,取得了三个重要发现。

科学家们的第一个重要发现是:尼安德特人基因在早期现代人基因含量的急剧下降,很可能不是被“稀释”,而是自然选择的结果。原来普遍认为,具有尼安德特基因的现代人类,因为在迁徙的过程中不断与当地古人类相结合,尼安德特基因就被“稀释”了。

“我们研究发现,早期现代人中尼安德特人的基因含量在很短的时间里下降很多,但在距今37000年至14000年间,欧洲人群具有很大的连续性。因此,尼安德特人的基因含量下降,不能用不同人群混合‘稀释’来解释,是自然选择的结果——减弱了不利于人类生存的因素对现代人群的影响。”付巧妹解释说,“除了当今现代非洲人,你我的基因中都有少量的尼安德特人的基因,而越‘有用’的基因中尼安德特人的基因越少。”

科学家们的第二个重要发现是:欧洲各地出现一个相似的早期文化,可能是技术传播的原因,而不是人群迁移的结果。付巧妹说,研究的51个样本不仅揭示出各自本身和所在群体的遗传信息,还反映了不同人群的相互关系。“我们发现,欧洲存在一个早期现代人的重要群体,他们对后期人群影响很大。考古过程也发现,俄罗斯、奥地利、意大利等地区的早期现代人有相似的文化。传统观点认为,这种相似性是人群迁徙带来的,但基因研究表明,这几个区域并没有发现更近的遗传相关性。因此,我们认为这种文化的相似性很可能是技术传播的结果。”

他们的第三个重要发现是:地质研究曾发现末次冰期结束后出现了第一个强烈变暖事件,这一事件对欧洲人群结构影响很大。“正如我们前面所说,欧洲存在一个早期现代人的重要群体,他们的演化是连续的。但他们的演化也不是孤立隔绝的,气候变暖让早期现代人的活动范围变大了,不可避免地与别的人群在基因上有了交流,比如那里的人群在距今14000年左右的冰期结束后与近东人群出现了很强的联系。但我们目前还无法确定是他们加入了别的人群,还是别的人群加入了他们。”

尼安德特人与现代人类的基因交流,发现早期现代人类曾经大规模从欧亚大陆“回迁”非洲……随着技术的发展,古人类基因研究已经成为研究人类演化的重要手段。就在不久前,付巧妹曾带领研究团队对出土于北京田园洞的4万年前的人骨,进行线粒体DNA与核DNA的提取和测序分析,从遗传信息角度找到了目前蒙古人种最早的直接祖先。“但与发达国家相比,我们在东亚早期人类古人类方面的研究还比较薄弱,未来研究将在这个方向上继续努力。”

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