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科学家破译40万年前最古老人类DNA

2018-06-16 08:00:02 无忧保

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  德国、西班牙和中国古人类学家成功破译出迄今为止发现的最古老人类家族的DNA,距今大约40万年。法新社4日报道,这一研究结果显示出古人类种群间的复杂关系,抛出一些未解之谜,甚至可能改写人类进化史。

  谜

  古人类化石为何如此密集

  这次DNA研究以一块在西班牙发现的古人类腿骨为对象,据估算,这块腿骨距今大约40万年。先前破译过DNA的最古老人类遗骨距今约10万年,这次研究将人类DNA破译的脚步向古代推了30万年。

  这块腿骨在西班牙北部阿塔普埃尔卡高地的“骨坑”被发现,经研究属于海德堡人。海德堡人是欧洲直立人之一,生活在距今50万年至40万年间,是迄今在欧洲发现的最早直立人。

  “骨坑”中除发现一批直立人化石外,还发现了一些穴熊化石。由于“骨坑”中没有发现古人类食物或工具的化石,缘何在一个洞穴中发现如此密集的古人类化石,至今仍是个谜。

  德国马克斯·普朗克进化人类学研究所主导这项研究。除德国古人类学家外,西班牙和中国的研究者也共同破译DNA,并绘制了DNA序列。三方共同撰写的报告发表在最新一期《自然》杂志上。

  研究所主任斯万特·帕博说,这次破译DNA的最大意义在于分析多支人类祖先之间的关系,但研究结果叫人意外。

  科学家对这一发现感到震惊,表示要重新思考此前提出的人类进化史。

  惊 推翻了科学家原来的推测

  研究者首先从腿骨中提取了2克骨粉,而后对其中的线粒体脱氧核糖核酸(DNA)染色体排序。线粒体DNA是线粒体中的遗传物质,是反映母系脉络的重要指标。通过检测线粒体DNA,可梳理母系血缘关系。

  在得到排序基因后,研究者将基因图谱与现代人、猿、尼安德特人以及丹尼索瓦人的基因图谱进行比对。

  2012年科学家通过在西伯利亚发现的“X女孩”化石DNA证明了丹尼索瓦人这个全新种群的存在。这意味着,数万年前,人类族谱中至少有3个截然不同的成员曾经共同生活,分别是现代人、丹尼索瓦人和穴居人。

  科学家先前认为,海德堡人是现代人和穴居人共同的祖先,但这次DNA研究不仅推翻了这一猜测,而且显示出令人惊讶的结果—海德堡人与“X女孩”所在的丹尼索瓦人更加“亲近”。

  报告合写者之一的马蒂亚斯·迈耶说:“事实上,"骨坑"中发现的线粒体DNA与丹尼索瓦人同宗,而不是穴居人,这出乎意料。”

  这一结果带出许多可能。一种可能是,海德堡人与穴居人和丹尼索瓦人的某个共同祖先相关,但更“亲”丹尼索瓦人一方;另一种可能是,海德堡人的共同特征来自一个与丹尼索瓦人具有相似DNA的另一个人类种群。

  以上两种意见相对保守,加州大学圣克鲁斯分校专家贝斯·夏皮罗提出了激进的意见:“骨坑”里的DNA跟尼安得特人和丹尼索瓦人都无关,根本就是另一种古人。夏皮罗说:“我们对DNA越了解,整件事情就越复杂。”

  不管哪一种可能,都说明古人类种群之间的进化关系比过去想象和论证的更加复杂。

  奇

  “骨坑”是一个绝好的古化石“冰柜”

  研究者现阶段无法解释海德堡人与丹尼索瓦人更加亲近的原因。毕竟,丹尼索瓦人生活在西伯利亚和亚洲的一些地方,而海德堡人出现在德国及周边的欧洲地区。

  一些科学家说,如果能萃取出骨化石中其他种类的DNA,例如细胞核DNA,也许能解释一些问题。核DNA可携带更多信息,可以解释进化过程中有关种群的更多关系问题。不过,核DNA图谱难以绘制,但迈耶说,期待能从骨化石中提取部分片段。

  对于科学家而言,“骨坑”是一个绝好的古化石“冰柜”。它的低温特性,是远古化石得以保存的最佳条件。通常来说,人类进化发生在气候温和的地区,但化石却需要在低温环境中保存。像在“骨坑”发现的这类数十万年前的化石过去只会在永久冻土层被发现。

  在非洲,炎热的气候让DNA信息保存变得十分困难。即便从化石中提取到的DNA信息距今只有几万年,对于科学家而言,也是非常难得的礼物。

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  重大发现

  得益于技术进步

  本次发现得益于过去20年来远古DNA提取技术的进步。古人类学家阿苏瓦加说:“一年前我们还不可能进行这项研究。”

  一个生命体死去的时候,其DNA会分解成碎片,和土壤中的细菌等其他生物的DNA混杂在一起,受到“污染”。科学家想要收集完整、纯净的DNA时就面临困难。

  德国马克思·普朗克研究所的科学家一直从事古代DNA提取方面的研究,斯万特·帕博和同事们在1997年成功地拼接出了一小片4万年前尼安得特人的DNA,为后来者的研究铺平道路。2006年,一支由法国和比利时科研人员组成的联合科考队发现了一份距今10万年的尼安得特人的DNA,一直保有最古老原始人DNA的记录。另外,随着技术的不断发展,帕博和迈尔等人还在2010年发布了尼安得特人基因组的草图,为尼安得特人迁徙、繁衍、发展的研究做出重大贡献。

  2010年,俄罗斯科学家在西伯利亚一个叫做丹尼索瓦的地方发现8万年前的古人化石。科学家排列整个基因组后发现,这个化石既不是尼安得特人,也不是人类,而是新的种群,于是将其命名为丹尼索瓦人。

  综合新华社等报道

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