思芦随笔

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基因探密: 我们是谁, 从哪里来?

(2023-09-01 06:46:10) 下一个

读书札记:《我们是谁,从哪里来?》

David Reich是哈佛医学院遗传学教授,古人类DNA研究的权威。他的著作“Who We Are and How We Got Here”讲述通过古人类DNA发现的人类起源之谜。书中讲述了如何用基因探寻人类起源的过程。过程非常有趣,不在这里赘述,直接说结果。

人类从非洲发源,多次走出非洲。第一次是180万年以前的北京猿人的祖先(直立人)。第二次是140万-90万年以前的超级古老型人类。第三次是55万年前,尼安德特人和丹尼索瓦人的祖先和现代人分离后,走出非洲。大约在47万-38万年以前,尼安德特人和丹尼索瓦人分离。大约5万年以前,现代人走出非洲,与统治欧洲的尼安德特人相遇。在54000-49000年以前,现代人与尼安德特人发生混血,在49000-44000年以前,现代人与丹尼索瓦人发生混血。尼安德特人和丹尼索瓦人都灭绝了。在现代人走非洲之后,这个人群的规模曾经在较长的一个时期内变得很小,可能不到3000人。

大约5万年前, 现代人的FOXP2的两个基因突变引发了人类各种创造性行为的大爆发。由于这个基因能够影响大脑,人类才具备了制造工具和实施复杂行为的能力。这个变异也许是人类能够生存繁衍的关键。还有一个现代人有但尼安德特人没有的突变是控制FOXP2在何时、在什么细胞里转变为蛋白质。在人类基因组中的大约10万个位置上,存在几乎所有的当代人都有,而尼安德特人没有的遗传变异。

现代欧洲人的起源:现代人走出欧洲后,在大约3.6万至4.5万年前与东亚人分离。在3.9万年以前与最早的欧洲采猎者与古欧亚北部人分离。欧洲采猎者扩散到欧洲各地,其中一支在5000年前左右迁移到欧洲东部。他们和8000年以前从安纳托利亚(现土耳其)迁移到欧洲的农民混血演变成生活在欧亚草原上的颜那亚人。颜那亚人的语言是印欧语系的起源。古DNA数据分析表明:8000年前欧洲西部的采猎者的外形是蓝眼睛、深色皮肤和黑色头发。而欧洲最早的一批农民大多是浅色皮肤、黑色头发和棕色眼睛。4500年前颜拿亚人扩张到整个欧洲。取代了原来的欧洲采猎者。在德国发现的绳纹器文化的人群,有3/4的血统来自颜那亚人,而剩下的部分来自先前居住在这个区域的农民。颜拿亚血统就一直留在了欧洲北部的所有人种,一直到现代北欧人。在英国建造了巨石阵的采猎者,有90%被来自欧洲大陆的颜那亚血统人替代了。

现代中国人的起源:东亚人在44000年以前,和丹尼索瓦人混血。然后分离出澳大利亚和巴布亚土人。分离后,在一万年以前,形成黄河流域和长江流域两个支系。前者滋生出藏语人群,后者扩张到南亚。当今绝大多数现代汉人的血统来自黄河支系和长江支系的混血。南亚语系的分布,是来自中国南部的种植水稻的农民祖先群体往外扩张传播的结果,这些祖先群体在扩张的过程之中还与当地的采猎者群体发生了混血。南岛语系人群是从台湾开始往外扩张。

印度人族群中,欧亚西部人相关血统的比例为20%~80%。大约20%~40%的印度男性和大约30%~50%的东欧男性都拥有同一种Y染色体类型,而这可以追溯到6800年到4800年前的同一个男性祖先。相反,母系传承的线粒体DNA则几乎都来源于印度南方境内。这种不同人群之间发生混血时的性别不对称现象并不鲜见。原因是社会地位高的人群的男性,往往会迎娶社会地位低的人群的女性。而反之不常发生。比如大约20%的非洲裔美国人血统来自欧洲人,其中男性与女性的比例是4:1。大约80%的哥伦比亚的拉美人血统来自欧洲人,其中的男女性别比例约为50:1。大约90%的伊比利亚地区的男性个体携带有颜那亚人的Y染色体。很明显,在颜那亚文化扩张的过程中,存在着非同寻常的权力上的等级和不平衡。

对马耳他基因组的分析表明,美洲原住民从古欧亚北部人身上继承了约1/3的血统,而剩下的2/3都是从东亚人那里来的。欧洲人与美洲原住民之间的血缘关系,比欧洲人与东亚人之间的血缘关系要更近一些。除了带有Y群体血统的亚马孙部落,所有的美洲原住民部落的血统都可以被描述成两个与亚洲人有不同联系的祖先支系的融合。这两个祖先支系的不同比例融合便产生了三个不同的源头群体,这三个群体从亚洲迁徙进入美洲,并对应着当下的爱斯基摩-阿留申语系、纳-德内语系和所有其他的语言。当爱斯基摩-阿留申人的祖先进入北美洲以后,他们跟当地的第一批美洲人的后代发生了频繁的混血。

在澳大利亚,关于人类居住地的考古学发现证实了现代人到达这里的时间至少在47 000年以前。 现代人几乎是同时到达了东亚、澳大利亚和欧洲。

利用遗传信息去预测一个人的教育程度是可能的,尽管在这个性状上社会因素的影响肯定比遗传因素大。基于遗传信息的预测模型可以预测出每一个人达到高教育程度的可能性。验证发现,在模型预测的前5%的有很高可能性达到高教育程度的人里,有96%的人确实完成了超过12年的教育。而在可能性最低的后5%的人里,事实上也只有37%的人完成了超过12年的教育。其中有一项对7万多人的研究找到了20多个基因的遗传变异,这些变异能够有效地预测一个人在多种智力测试上的成绩。

除了线粒体DNA外,基因组并不是来自某一个祖先的连续序列,而是由多个不同祖先的基因组经过重新组合而形成的。一个基因组内有23条染色体,每个人从父母那里各自继承了一个基因组,所以染色体数目总计是46个。人体细胞内的46条染色体各自携带着独立的DNA长链,它们就像46块瓷砖一样拼接在一起。染色体本身也是由更小的单元拼接组成的。举例来说,一位女子的一个卵细胞在卵巢里的发育过程中发生了染色体的拼接重组,将来自父方和母方的染色体副本混合在一起,结果是卵子中染色体的前1/3来自她的父亲,而后2/3来自她的母亲。在女性产生卵子的过程中,平均会出现大约45次新的染色体拼接重组,男性产生精子过程中则平均有26次,总计每一代会产生71次。每一个人的基因组都来自自己携带的47段DNA:来自母亲和父亲的46条染色体,再加上线粒体DNA。

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评论
思芦 回复 悄悄话 回复 '江郎山闲话' 的评论 : 谢谢评论。
地球上大部分人工建筑都是现代人的贡献。古埃及人是现代人,复活节岛石像是1250年至1500年间,由波利尼西亚东部复活节岛上的拉帕努伊人建造的,他们也是现代人。

人类在非洲应该是从非洲古猿发展而来。
江郎山闲话 回复 悄悄话 谢谢分享古人类DNA研究成果。
“人类从非洲发源,多次走出非洲。第一次是180万年以前的北京猿人的祖先” 有意思。在走出非洲以前,一定在非洲生活了一段时间。有一定的群体生活。那就更早了。
现代人是属于第四波走出非洲。狮身人面像和复活节岛等等,也许是前面几次走出非洲的人建立的?
假如四次走出非洲是真的,接着问,在“人类从非洲发源”以前,人类是怎么来的?
思芦 回复 悄悄话 回复 '武胜' 的评论 : 人类的起源有各种理论,没有定论。作为读书札记,只是对本书的结论做一些总结。文中也没有说它们一定是正确的。
武胜 回复 悄悄话 看过不少人类起源叙事,有个比较普遍的问题是太过肯定。基因技术能够在现有基因分布基础上,推测出人种变迁。但也只是推测,属于可能性而不是已证事实。比如“走出非洲”与“走回非洲”的某些结果会类同,静态的基因分布可能是不同的动态变迁所造成。而人们掌握的实证性上古历史线索十分稀疏,所以论证人类起源道路还长,不要一叶障目。
思芦 回复 悄悄话 回复 'Helensburgh' 的评论 : A. Okbay et al., “Genome-Wide Association Study Identifies 74 Loci Associated with Educational Attainment,” Nature 533 (2016): 539–42.
JustWorld 回复 悄悄话 4.2ka事件--世界文明的走向及商朝前的历史

4.2ka事件是全新世一次非常严重的干旱事件,影响了世界各地文明的突变。

4.2-kiloyear event, 大约4.3-3.9ka前,世界各地时间区间略有不同。

该事件导致古埃衰退及两河流域的美索不达米亚的阿卡德帝国的结束,印度河流域文明的灭亡。

犹太人的始祖亚伯拉罕从两河流域徒迁到地中海附近。

中国也不例外,如南方的石家河文化(距今约4600—4000年),北方的龙山文化(距今约4500-4000年)。

4.2ka事件前,良渚文化已经消失。

人群生存需要食物,天气变冷,有利黍(小米)的生长,尤其在陕西甘肃青海地区。

4.2ka事件后,气候逐渐恢复,文明(和文化)地点发生了转移,中国转到了陕西甘肃青海地区。顺理成章,商朝(约3046-3600年前)崛起,周朝(约2256-3100年前)紧随其后。

史前大洪水确实存在,但多数是口口相传,越传越离谱。所以大禹治水,三皇五帝,黄帝、炎帝及蚩尤之间的大战,基本都是神话传说。

近二十年的科技发展,基本搞清了地球气候温度变化的具体数量。

大约万年前,北半球东西两侧,从野生植物驯化出小米小麦,随后扩散到各地,直到唐朝小麦取代小米的地位。

大约4千年前,全球天气变冷后,在黄河和长江之间的某地,驯化出梗稻,南北扩散。在印度它与野生稻杂交生成籼稻,籼稻(占城稻,宋朝时)再传回中国。

2020年纽约大学的研究发现,其实在公元前2000年前的数千年里,水稻的种植区域主要局限在中国,且种植的水稻都是粳稻。

细石器技术从北向南扩散。小米起源于内蒙古敖汉旗。玉器起源于黑龙江附近的小南山遗址(1.5万年前)。
Helensburgh 回复 悄悄话 能详细说一下吗?

“利用遗传信息去预测一个人的教育程度是可能的,尽管在这个性状上社会因素的影响肯定比遗传因素大。基于遗传信息的预测模型可以预测出每一个人达到高教育程度的可能性。验证发现,在模型预测的前5%的有很高可能性达到高教育程度的人里,有96%的人确实完成了超过12年的教育。而在可能性最低的后5%的人里,事实上也只有37%的人完成了超过12年的教育。”
Billzhou 回复 悄悄话 我記得小時候,聽老師說,我們的人類是由單細胞發展過來的哺乳動物,猶如青蛙的蝌蚪一樣。因為人類懂得使用火,一切都發生了根本轉變,才活到了今天,並成為地球上最厲害的物種。是這樣的嗎?好想知道,小蝌蚪又是怎麼回事?
新林院 回复 悄悄话 old-dream 发写道【这位教授如果对某些族裔智力遗传研究一下,他的研究结果在当代就会被打为异端邪说了。】
实际上,即使在今天,有关族裔和智力的研究也并没有完全被封杀。
例如这条维基百科条目:
“In the US, individuals identifying themselves as Asian generally tend to score higher on IQ tests than Caucasians, who tend to score higher than Hispanics, who tend to score higher than African Americans.”
https://en.wikipedia.org/wiki/Race_and_intelligence
old-dream 回复 悄悄话 好文章,谢谢介绍,有空读读原著。这位教授如果对某些族裔智力遗传研究一下,他的研究结果在当代就会被打为异端邪说了。
回复 悄悄话 基因在不同的环境下,有不同的表达。。
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