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人类简史畅读系列

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书籍名:《人类简史畅读系列》    作者:尤瓦尔.赫拉利


同样道理,数万年前一丁点儿尼安德特人的血统加入现代人类,可以导致今天许多人,甚至可能是所有人都携带某些基因的尼安德特人优势变体。





这怎么发生的?


如果尼安德特人和结构上属于现代人的人种确实发生了种间交配,那么是在哪里和怎样发生的?

在更早期的原始人种之间肯定有过一些基因流动。毕竟,海德堡人(尼安德特人和结构上属于现代人类的人种的共同祖先)在约50万年前以某种方式在欧洲和非洲都定居了,后代间的交流肯定是可能的,即便只是偶尔发生。这种交流在大部分时候大概都很难发生,就因为撒哈拉沙漠,它在今天和冰期时都是有效的自然屏障。在历史上常常是沙漠的西奈半岛也可能是一道重要的屏障,因为它是唯一连接非洲和欧亚大陆的陆地通道。不仅如此,在非洲之外处于优势的尼安德特等位基因在非洲内未必是有利的,所以这些基因也未必就传播到了身体结构上属于现代人类的人种身上。

我们有理由认为大约5万年前扩张并走出非洲的现代人类发生了一些很重要的改变(比如说,他们大概习得了复杂语言能力)。在10万年前的早期现代人类的基因环境中并不特别有用的一个尼安德特等位基因,有可能反而对扩张并走出非洲的更高级的人群有用。

从逻辑推断,如果混合的确发生了的话,它一定发生在尼安德特人占领的区域,即欧洲和西亚。当现代人类扩张领域时,他们必然会反复地碰上尼安德特人群。两类人群在尼安德特人消失前共存了几千年,至少是在一些地区。这看起来就是法国和西班牙北部的夏特佩赫农文化出现地区的情形,在意大利也发现类似文化的迹象。如果曾经有贸易,或者人群间曾经有足够的联系得以传播工具制作技术,那么就会有因这种联系而产生的性接触。如果在未来我们能看到来自数量巨大的人类个体的巨大的遗传数据库,我们就有可能看到中性尼安德特基因的痕迹。[14]

如果我们能找到一些携带尼安德特线粒体DNA(mtDNA)或Y染色体的个体,我们就有可能判断种间交配大部分发生在尼安德特男性和现代人类女性之间,还是现代人类男性和尼安德特女性之间。比如说,我们如今做的这类例行分析就发现大部分墨西哥人的母系祖先是美洲印第安人,而大部分他们的父系祖先是西班牙人(简单说来这意味着西班牙探险者时不时和美洲印第安女性发生性关系)。在这一点上,虽然我们在现代人身上没有找到尼安德特人的Y染色体和线粒体DNA,我们也不能排除显著的基因渗入,因为现代人身上的尼安德特线粒体DNA和Y染色体很可能是中性的或是容易被删除的。在这两种情况下它们都很难留存至今,尤其是在基因流很小的情况下。这并不意味着我们没有集成任何有益的基因序列(见这一章后面的“遗传证据”部分)。





但我并不想当尼安德特人!


对于我们携带了一些尼安德特基因这个想法,人们总是有一些本能的反应。这也许是因为人们一般印象里尼安德特人是落后的,类似猿猴。虽然落后于时代,尼安德特人并不真的像猿猴一样;无论如何,看起来我们只吸收了他们最有用的特征,我们可以对我们的尼安德特祖先感到高兴,甚至自豪。再怎么说,情况也有可能是更糟的,我们有可能从病毒身上拿到一些基因。事实上,情况也的确更糟,我们确实从病毒身上得到了基因。

大多数病毒[它们基本上就是装满了DNA和RNA(核糖核酸)的袋子]悄悄溜进细胞里并反客为主,大量复制并通常在复制过程中杀死寄主细胞。但一些RNA病毒(逆转录病毒,如艾滋病病毒)会复制它们自身的RNA进寄主细胞的DNA,然后,有时候它们会把这样的DNA整合进寄主细胞的基因组。如果逆转录病毒碰巧占领了繁殖细胞,那些产生精子或卵子的,那么这些逆转录病毒有可能真的会成为下一代的基因组的组成部分。这曾经发生过:有些逆转录病毒曾经复制自身进入人类基因组,人类有许多逆转录病毒的基因遗存。这些病毒感染的基因的残存部分看起来不会真的起作用,但有一些确实会。举例说,人类和猿类都含合胞素,源自我们的祖先大约3000万年前从逆转录病毒上得到的膜蛋白。它在胎盘发展中起了作用,特别是融合细胞层过程中的作用。如果有谁还过分担心自己有可能有尼安德特祖先,那么这人最好记住我们肯定还是从病毒遗传下来的。像通常一样,事实和我们的感受无关。



艾滋病逆转录病毒的程式化复制表达





基因渗入的例子


基因渗入不仅是一种理论,也是一种重要的进化力量:遗传学家知道在许多情况下基因渗入肯定曾经发生过。大部分被很好地理解的例子都和家养动植物有关,主要是因为对家养物种进行细致的遗传学研究有实际的经济原因。

基因渗入绝非少见,事实上在家养植物中它非常普及。举例说,用于生产我们每天吃的面包的麦子就来自三种不同的野草。可以证明基因渗透出现在苜蓿、大麦、辣椒、生菜、玉蜀黍(玉米)、马铃薯、水稻、黑麦、高粱和大豆等物种上,这还只是部分列表。但由于植物比动物更能承受复杂的遗传事件,如改变染色体数目等,可能家养动物的基因渗入才能形成一个更好的类比。

奶牛被驯化过至少两次,一次在中东(无隆肉的普通黄牛),一次在印度(有隆肉的垂耳瘤牛),也可能曾有在北非的第三次。黄牛和瘤牛在野外的祖先几十万年前分离成两个物种,然而它们的后代可以进行种间交配。在过去4000年,瘤牛的基因在非洲和西亚的黄牛群体之间传播。看起来一些瘤牛基因增加了对干旱和炎热的耐受性,以及对牛瘟(一种致命的牛科动物疾病)的抵抗力。这种基因渗透的模式我们相信肯定发生过的,这与现代人和远古人类(比如说尼安德特人)之间的基因渗透十分相似。



瘤牛



德克萨斯长角牛

关于野外群体适应性基因渗入的例子曾经很少见,但由于改进的基因测序技术,近年来发现和记录这类基因渗入变得越来越容易。我们现在有野生群体,例如豆娘、蚊子、湖鳟和欧洲野兔的适应性基因渗入的遗传学证据。最有意思的例子之一是一个(半)野生的群体,就是蜜蜂,在晚近演化过程中出现的基因渗入现象;特别有意思之处,是它们和人类演化的一些联系。

蜜蜂几百万年前起源于东非热带地区,随后在两次迁徙中扩张进入欧亚大陆。其中一种成了现在的西欧蜜蜂,另一种成了亚洲蜜蜂。住在温带的蜜蜂面临重大的新问题,其中最严重的是寒冷的冬天。很大程度上,它们是通过改变社会行为来适应新气候的。

它们需要选择能帮助它们抵御寒冷天气的筑巢地点,储存更多蜂蜜,形成过冬的蜂群,即蜜蜂密集地群聚在一起以保存热量。阿摩司·扎耶德(Amos  Zayed)和查尔斯·惠特菲尔德(Charles  Whitfield)在他们2008年的研究中断定,蜜蜂所有蛋白质编码的基因中大约10%在适应过程中受到正选择。[15]蜜蜂的历史和人类的历史形成有趣的类比,两者都有夸张进入新环境并面对迥异气候的经历,随后都经历了强自然选择和适应。

类比不只这些。刚刚殖民美洲不久,欧洲人就引进了蜜蜂;这些蜜蜂在美洲适应得很好,一年中有数次聚成蜂群并从殖民者手中逃脱。然而,它们在新热带地区(也就是新世界中最不像欧洲的部分)适应得没有那么好。沃里克·克尔(Warwick  Kerr),20世纪初的巴西遗传学家和蜜蜂饲养员,尝试培育一种能在热带地区繁殖得更好的蜜蜂。他用杂交技术使西欧蜜蜂和非洲蜜蜂交配。1956年,他的25只坦桑尼亚蜂后出逃并建立起自己的领地,而它们的杂交后代则传遍了南北美洲的大部分地区。这些非洲化的蜜蜂在温暖的气候中能产更多的蜂蜜,但同时它们也极富攻击性,常常攻击离它们的蜂巢太近的人和动物。它们被激怒的时候甚至可以追敌人一英里。在非洲,蜜蜂这种很高的攻击能力是适应性的,在那里它们没有被驯养。在那里,蜜蜂群体被蜜獾和其他天敌攻击,人类也不养蜂,而是偷袭蜂巢。