非洲“夏娃”是现代人类始祖吗?

时间:20-05-20 栏目:动物世界 作者:wenkula 评论:0 点击: 244 次




非洲“夏娃”是现代人类始祖吗?


核心提示


“非洲老祖母”的后代来到当地后,并未与当地的土著古人类“混合交融”,而是“完全取代”了他们。中国古人类连续进化,附带与境外人群杂交。“夏娃理论”不适用于中国。


19世纪中期,达尔文和赫胥黎提出人类起源于古猿。之后的100多年,科学家经过不懈探索和研究,将人类进化分为南方古猿、能人、直立人、早期智人、晚期智人五个阶段,并认为全球现代人由当地古人类进化而来。


然而1987年,美国学者却提出“全世界的人类都是20万年前一位非洲妇女的后裔”的观点,并将这位远古非洲妇女称为“夏娃”。于是这一观点被称为“夏娃理论”。


“夏娃理论”的提出在世界范围内引起强烈反响,质疑声、反对声、支持声直到今天尚未平息。


全球现代人类究竟如何进化而来?是起源于非洲还是包括非洲在内的多个地区?一连串的问题吸引记者踏上研究者前行之旅,期待一起再现现代人类起源的奥秘。


“非洲老祖母”的后代来到当地后,并未与当地的土著古人类“混合交融”,而是“完全取代”了他们。


全球人类共同拥有一位“非洲老祖母”


“夏娃理论”由美国加利福尼亚大学生化系威尔逊等三位教授提出,并发表于1987年的美国《自然》杂志上。其观点震惊了国际学术界——所有现代人都是20万年前生活在非洲的一位女性的后代,这一支系之外的所有古人类都在进化中灭绝。


在这篇以《线粒体DNA与人类进化》为题的文章中,威尔逊等人详细阐述了这一结论产生的过程。


实验小组从美国各医院获得了147份现代人胎盘线粒体DNA样本。其中,20份美国黑人样本代表非洲撒哈拉沙漠地区的黑人,34份代表包括中国、越南、老挝、菲律宾、印度尼西亚和汤加的亚洲黄种人,46份代表来自欧洲、南非和中东的白种人。剩下的47份中,21份来自澳大利亚土著居民,26份来自新几内亚土著居民。


随后,实验小组用一种限制性内切酶消化技术,通过12种不同的酶对147份纯化的线粒体DNA序列进行各自识别范围内的切割。通过比较切割产生的DNA片段,实验小组发现,全人类的线粒体DNA基本相同,非洲样本的变异最多;现代人类的线粒体DNA可以分为两大类,其中第一类仅见于一些非洲人样本中,第二类则分布于包括其他非洲人在内的所有种族中,且第二类的源头也是非洲人。


线粒体DNA究竟是什么?用它来研究人类起源有何特异之处?


1850年,这个能为人体产生能量、被誉为“动力工厂”的细胞器——线粒体被科学家发现。1963年,科学家又发现,在整个细胞中,除了携带23对染色体的细胞核中有DNA,线粒体也有自己的DNA。最重要的是,线粒体DNA有着十分独特的遗传方式——严格的母系遗传。研究发现,脊椎动物精子中的线粒体DNA不会进入受精卵,即使个别进入,也会很快分解。因此,后代的线粒体DNA只来自母方,父方的线粒体DNA不会传给下一代。


实验小组根据考古学对人类进化速度既有的测算,将线粒体DNA的进化速度假设为每100万年2%—4%。加之其严格的母系遗传特征及实验得出的结论——全人类的线粒体DNA源头都在非洲,威尔逊实验小组由此推算,现代人类的线粒体DNA都来自20万年前的一位非洲妇女。威尔逊等人于1992年在《科学美国人》杂志发表《人类最近才从非洲起源》称:“我们可以将这位幸运的女性称为‘夏娃’,她的世系一直延续至今。”后来,她被戏称为今天地球70亿现代人的“非洲老祖母”。


根据“夏娃理论”,威尔逊实验小组推测,大约在距今18万—9万年之前,“非洲老祖母”的一部分后代离开非洲迁徙到世界各地时,还有许多古人类在当地生活,比如欧洲的尼安德特人、中国的“北京人”等。但是,“非洲老祖母”的后代来到当地后,并未与当地的土著古人类“混合交融”,而是“完全取代”了他们。这种推测的理由是,如果他们当时有所交融的话,当地的古人类会将自身与“夏娃”不同的线粒体DNA遗传下来,现代人中也就会出现许多种线粒体DNA。 但威尔逊实验小组指出,现代各种族的线粒体DNA高度一致,不存在其他来源的线粒体DNA。


这种“完全替代说”认为,世界各地现代人的祖先并不是从当地古人类进化而来的,而是来自非洲。也就是说,北京猿人、元谋猿人等古人类根本就不是现代中国人的祖先。


那么,除非洲古人类之外的北京猿人、元谋猿人等全世界所有的古人类的后代都到哪里去了?威尔逊认为:“在不发生任何遗传混合的情况下,现代人类如何完全取代古人类,依然是一个谜。”


中国古人类连续进化,附带与境外人群杂交。“夏娃理论”不适用于中国。


“夏娃理论”遭到质疑


“夏娃理论”产生后,在全世界范围内引起了强烈反响。1988年,美国《新闻周刊》将其作为封面文章,该期成为当年最畅销的一期。1992年,该理论作为最新科学成果列入《1992年世界科技成就》,并于1993年刊载于我国的《新华文摘》第6期。


但在国际考古学界和古人类学界,一些学者却对“夏娃理论”提出了质疑。


质疑者的理由主要集中在“夏娃理论”是基于实验的假设。有学者指出,“线粒体夏娃理论”主要基于以下两个假设:第一,人类的线粒体DNA来源于母系,不发生重组,其多态性只是突变积累的结果;第二,人类线粒体DNA以一种稳定速度发生突变,该速度为每100万年2%—4%。


来自英国的学者通过实验对第一个假设提出了反驳。他们找到了父亲线粒体DNA进入受精卵与卵线粒体DNA发生重组的证据,这是对“夏娃理论”的颠覆性打击。


另一个问题是突变率是否恒定。来自西班牙和美国的基因学家通过对三种蛋白质的广泛研究发现,同一遗传位点在不同世系中的进化速率可以相差很大。以果蝇在过去6000万年中的平均进化速率来估计三个多细胞生物界分异的时间,最大数据和最小数据之间竟然相差超过6500万年。


国外分子生物学界还对世界各大洲现代人体的第22对和第1对染色体进行了研究,得出的结论分别是,非洲人、亚洲人、欧洲人的共同祖先出现在129万年前和100万年前。这些时间节点都比“夏娃理论”主张的“20万年前”早得多。


古人类学界和考古学界认为,分子生物学基于不同的实验假设条件和不同的实验样本,得出了共同祖先出现的各不相同甚至差异巨大的时间点,这本身就证明了实验结论的不可靠性。


根据对中国古人类化石材料的研究,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所吴新智院士于1998年针对中国的人类进化提出了“连续进化附带杂交”的假说。


他的假说依据的是我国已经发现的丰富的古人类化石,即元谋、蓝田、郧县、北京、南京、和县、沂源等地的直立人,金牛山、大荔、丁村、长阳、马坝、许家窑、巢县等地的早期智人,以及湖北黄龙洞,广西崇左、柳江,内蒙古萨拉乌苏,北京田园洞、山顶洞,贵州穿洞、猫猫洞,四川资阳,云南马鹿洞、龙潭山,山西峙峪等地的晚期智人,总计80余处。


吴新智认为,从体质形态学上对比分析这些化石,可以看出我国古人类具有一系列共同的形态特征,如面部扁平、颧骨额蝶突的前外侧面相对向前、鼻梁较低、眼眶与梨状孔之间不隆起、眼眶呈长方形、额骨最隆起处在其下部、上门齿呈铲形等。


但是,吴新智也发现中国古人类的少数头骨具有与大多数中国头骨不同而在西方颇为多见的特征,如鼻梁高耸、眼眶呈圆形、枕骨有发髻状隆起等。他认为,这可能是中国与境外人群有少量基因交流的结果。


总结上述依据,他概括指出,中国古人类连续进化,附带与境外人群杂交。“夏娃理论”不适用于中国。


吴新智一向坚持“多地区进化说”。他指出,最初的直立人发源于非洲。他们在大约200万年前开始走出非洲,成为亚洲和欧洲最原始的古人类。不同地区的现代人在不同程度上是从本地区或邻近地区的远古人类连续演化而成的。各地现代人何以会有现代分子生物学技术所检测出的共同的非洲基因呢?吴新智说,这可能与200万年以前古人类走出非洲的历史有关,不一定涉及现代人起源。


按照上述中国学者的说法,我们还共同拥有一位“非洲老祖父”。只是“老祖母”和“老祖父”至少相距14万年。


分子生物学界大多支持“夏娃理论”


虽然质疑不断,基于线粒体DNA提出的“夏娃理论”还是得到了国际分子生物学界和欧洲考古学界、古人类学界绝大多数学者的支持。


德国一实验小组曾对欧洲古人类尼安德特人遗骸DNA进行研究,指出尼安德特人对欧洲现代人基因组没有贡献。


欧洲考古学家在南非开普敦发现一个距今7.5万—5.5万年前的考古遗存,经过比对发现,其与5万—4.5万年前早期现代人在欧洲和西亚的考古遗存多有相似。他们还在非洲考古发现了距今9万—8万年前已经在非洲被普遍使用的石叶工具,这比亚洲人和欧洲人使用石叶工具的时间要早得多。


“夏娃理论”在提出后的最初十多年,并未受到中国学界的热捧,直到20世纪末期,国内运用分子生物学研究中国现代人起源的学者才逐渐接受并支持“非洲起源说”的观点。研究成果最为显著的是复旦大学生命科学学院。


2001年,该学院学者在美国《科学》杂志上披露,通过对1.2万多条Y染色体的研究,他们在东亚人身上发现了7.9万年前非洲人特有的遗传标记。


今年11月8日,复旦大学一位人类学专家告诉记者,“非洲起源说”虽然已经证明了全世界的大部分现代人都起源于非洲,但是世界上有5000多个民族,体质特征多种多样,是否在某些角落存在当地独立起源的人群呢?或者某地独立起源的人群混入了非洲起源的人群中?特别是东亚地区有众多的古人类化石,更增添了当地独立起源的可能性。


于是,复旦大学生命科学学院现代人类学教育部重点实验室人类学研究小组在整个东亚地区进行了大规模的人群调查,希望找出可能存在的东亚人种独立起源的证据。


与“夏娃理论”基于线粒体DNA研究不同,他们首次系统地利用Y染色体上的单核苷酸多态位点(SNP)为遗传标记,调查东亚人群Y染色体单倍型的类型及频率分布规律。该项目研究的12127份样品囊括了东亚及亚太几乎所有地区和语系——研究小组称这是迄今为止在中国及东亚人群迁徙与进化领域最为系统和完整的研究工作。


研究人员发现,所有标本中的3个Y染色体都是由现代非洲人体中同样位点的3个Y染色体所衍生,这为东亚人群的“非洲起源说”提供了强有力的遗传学证据。


那么,该研究小组为什么用Y染色体DNA来研究现代人起源?他们所研究的东亚人群又是何时从非洲到达东亚,为什么可以避免与东亚的原住民混杂融合?


答案是:大致在距今6万—1.8万年前有一批从非洲来的现代人经过东南亚到达中国南部,后向华北扩展,他们在中国完全替代了原来生活在这里的古老人类。


为了进一步印证这一结论,研究者还援引了其他证据——中国存在距今10万—4万年间的人类化石记录断层。他们认为更新世晚期的末次冰期造成东亚大陆大量生物物种灭绝,从而导致了这个断层。于是在冰期结束后,非洲起源的现代人进入中国,发展成为如今的主体人群。


由于Y染色体只有男性具有,是严格的父系遗传,因此也有学者提出,这或许可以被称为与“夏娃理论”对应的“亚当理论”。


按照美国学者的说法,我们共同拥有一位“非洲老祖母”,那么按照上述中国学者的说法,我们还共同拥有一位“非洲老祖父”。只是“老祖母”和“老祖父”至少相距14万年。


在1999年到2001年的3年时间内,9篇相关论文在SCI数据库中被引用71次。《大英百科全书》、《科学》、《科学美国人》及BBC、新华社、中央电视台、《人民日报》均对该研究成果进行了介绍、评论或报道。


以“夏娃理论”为代表的分子生物学人类起源研究,颠覆了中国考古学界和古人类学界一直以来关于现代人类起源的观点。


现代人到底从何而来?各学科又有哪些惊人的发现?更多观点和探讨请见本报A-05和A-06版。


记者手记


分子生物学与古人类学亟待深度合作


分子生物学界认为,以活人为样本探寻人类起源比从几万年甚至几十万年前的古人类化石上寻找更可靠些。分子生物学研究采用现代科技手段对人类起源与演化展开分析,是对古人类化石研究的重要补充,也对推动相关学术领域的发展和深入研究起到了积极作用。其在近25年的人类起源研究中几乎占据压倒性地位。


但由于实验数据的唯一性、排他性和诸多假设条件,不同的实验样本往往导致不同甚至相差甚远的结论,对相应实验结论的解读也千差万别。这些数据更是与古人类学界研究的重要依据——古人类化石的形态特征存在差异和矛盾,因此受到考古学和古人类学界的质疑。


可喜的是,双方一直以来都没有放弃综合分子生物学和古人类化石研究共同探索现代人的起源问题。


记者在采访中获悉,随着分子生物技术的发展和研究的进一步深入,一些曾经与古人类研究观点截然相反的分子生物学结论已有所变动,比如在各地古人类是否与后迁入的现代人进行杂交的问题上,已经在一定程度上取得了一致。


正如一些分子生物学家所说,随着分子生物学界对更多DNA片段的检测以及古人类学界发现更多的古人类化石,通过双方在未来的深度合作,我们对人类起源的共识定会不断增加。



中国社会科学报 唐红丽



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