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DNA 测序揭示早期人类如何在非洲扩散

生活在非洲南部的科依桑人很早便从其他非洲人群中分离,但携带了来自非洲东部牧人的 DNA。图片来源:Roger de la Harpe/Newscom

关于古代人类 DNA 的研究并不是一项享有平等机会的努力。过去 10 年间,早期欧洲人和亚洲人的部分基因组被测序了上百次,欧亚历史也在这个过程中得以改写。然而,由于基因材料在温暖、潮湿的气候中衰变得非常迅速,因此时至今日,科学家仅测序了一种古代非洲人类的 DNA。

近日,在美国得克萨斯州奥斯丁举行的分子生物学与进化学学会年会上,科学家宣布,他们已部分测序了 15 个古代非洲人的基因组,样本来自整个撒哈拉以南非洲地区。同时,另一个小组对来自南非的 7 个古代人类进行了测序,尽管研究工作尚未发表。“寻找来自非洲的古代基因组是一件非常了不起的事情。”并未参与上述任何一项研究的瑞士伯尔尼大学人口遗传学家 Anna-Sapfo Malaspinas 表示。

长期以来,非洲被称为“人类的摇篮”。约 5 万年前,早期人类祖先从非洲扩散到全世界其他地方。非洲还是古代人和现代人的基因最为多样化的地方。不过,从东非哈扎人到非洲南部科依桑人等古代人群是如何形成的,一直是个谜。部分原因在于约 2000 年前,被称为班图人的早期农业采用者在非洲大陆扩散,从而抹掉了其他非洲人的基因足迹。已得到测序的古代非洲人基因组来自一名生活在约 4500 年前的埃塞俄比亚人,但它无法解答上述谜题。

Pontus Skoglund 知道,这个故事肯定有更多内容。为此,这位来自哈佛大学的进化遗传学家和同事获取了生活在 6000~500 年前的 15 个古代非洲人的 DNA,其中有些人类出现在班图人扩张之前。此外,Skoglund 团队还获取了来自非洲的 19 个现代人类的 DNA 数据作为对比,包括像班图人一样的较大人群和像哈扎人、科依桑人一样的较小人群。

Skoglund 报告称,在大多数情况下,古代 DNA 和生活在骨头被发现的相同地方的人类 DNA 最相似。不过,一些有趣的例外展现了不同人群间的混合。“很高兴看到非洲存在这种古代人群的混合。”并未参与此项研究的伯尔尼大学人口遗传学家 Simon Aeschbacher 表示,“早期非洲肯定出现了人群的流动。”

古代基因组表明,生活在非洲南部的人在几千年前从西部非洲人群脱离,并在随后进化出磨练其味蕾和保护他们不受烈日伤害的关键适应能力。约 3000 年前,可能来自今天的坦桑尼亚的牧人广为扩散,并在最早的农民出现前几百年到达非洲南部。不过,Skoglund 认为,生活在坦桑尼亚南部的现代马拉维人可能是生活在非洲西部的农民而非当地狩猎—采集者的后代。的确,分析显示,西部非洲人是撒哈拉以南非洲人群 DNA 的早期贡献者。不过,即便这些 DNA 的“捐助者”,也是如今属于两个现代人群——门迪人和约鲁巴人的“大杂烩”。同时,一个古代非洲牧人展示了来自更遥远的异域的影响力。研究表明,其 38% 的 DNA 来自非洲以外的地方。

另一项研究聚焦的是非洲南部人群。研究人员认为,现代智人在那里产生了进化。瑞典乌普萨拉大学进化遗传学家 Carina Schlebusch 和同事部分测序了 7 个古代基因组:3 个来自 2000 年前的狩猎—采集者,4 个来自 500~300 年前的农民。研究人员还将现代 DNA 纳入他们的分析。

虽然更加现代的农民的基因组中拥有班图人的 DNA,但古代狩猎—采集者的存在早于班图人的扩张。上个月,Schlebusch 和同事在生命科学预印本网站 bioRxiv 上报告了上述结果。他们的发现同 Skoglund 的研究结果类似:这些农民的现代后裔( 包括非洲南部的科依桑人)9%~22% 的 DNA 来自非洲东部人群和欧亚牧人。

和 Skoglund 的研究相比,Schlebusch 的分析更加深入地探究了人类历史,因为她的团队利用古代和现代基因组估测,其研究的狩猎—采集者在约 26 万年前——相当于最古老的智人化石的“年龄”——从其他人群中分离。哈佛大学进化遗传学家 Iain Mathieson 表示,获得这一日期“让我们开始思考诸如在解剖学和行为上可称为现代人类的人群是在哪里以及如何进化的”。这一日期在论文发表后能否经受得住同行评议尚有待观察。

对于解决此类不确定性,Aeaschbacher 有一个简单的办法:测序更古老的非洲人基因组。古代非洲人如何分化成不同的人群以及他们何时、如何移动“或将对什么塑造了现代人类产生强有力的影响”。

http://www.sciencemag.org/news/2017/07/first-big-efforts-sequence-ancient-african-dna-reveal-how-early-humans-swept-across

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