古DNA研究發現,中國人有尼安德特人基因,我們是「混血」產物?

奇趣     2021年09月27日

生物學上,現代人被分類為人科人屬智人種,現代人是地球上目前僅存的人屬唯一生物。

曾經登上歷史舞台的人屬成員

但其實在遠古時代,人屬不僅只有智人種,還有其他18種,分別是納萊迪人(Homo naledi)、能人(H. habilis)、魯道夫人(H. rudolfensis)、匠人(H. ergaster)、樹居人(Homo gautengensis)、直立人(H. erectus)、先驅人(Homo antecessor)、西布蘭諾人(H. cepranensis)、羅德西亞人(H. rhodesiensis)、海德堡人(H. heidelbergensis)、尼安德特人(Neanderthal)、佛羅勒斯人(H. floresiensis)、澎湖原人(H. tsaichangensis)、丹尼索瓦人(Denisova hominin)、馬鹿洞人(Red Deer Cave people)、呂宋人(luzonensis)以及前段時間在以色列發現的Nesher Ramla Homo東北剛剛發現的龍人(Homo longi)。以及還有廣泛爭議的喬治亞人(Homo georgicus)和LD 350-1。

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龍人

其中尼安德特人與丹尼索瓦人,他們和智人之間的親緣關係很近,其中尼安德特人是是化石資料最豐富的古人類,1856 年, 在德國杜塞道夫市附近的尼安德特山谷的洞穴中首次發現了尼安德特人(Homo nean- derthalensis) 的化石, 該化石為一男性, 體格粗壯, 腦容量可達 1 230 mL, 略小於或等於現代人的腦容量。、他們的頭骨化石表示,他們與現代人的差別表明其面相要比現代人為原始,額部 低平,眉脊粗壯,頜部前突,頰部退縮等等;但是壓倒的事實是他的腦子已和現代人一般大 小。

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尼安德特人和丹尼索瓦人

1.60m的典型身高、強健的骨架、發達的肌肉、耐寒的特性,這些都是尼安德特人的特徵,尼安德特人在大約 20 萬年~2.8 萬年前生活在歐洲、近東和中亞地區, 從12萬年前開始「統治」著整個歐洲、亞洲西部以及非洲北部,但在24000年前,這些古人類卻消失了。其原因眾說紛紜。

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尼安德特人與智人產生基因交流

考古學研究表明尼人和現代人在歐洲曾共存至少 6 000 年, 所以科學家一直在討論兩者有發生基因交流的可能性。

在DNA測序技術未進入遺傳學之前,我們普遍認為跨物種之戀會無果而終。大多數知識會告訴我們,人類的進化過程是一個直線,從最開始的爬行猿類,到最終的現代直立智人,我們與尼安德特人是不同的物種,不可能產生後代。

然而2006年開始,科學家們對一具尼安德特人標本進行了完整的基因測序。該標本出土於一個西伯利亞洞穴,距今有著13萬年的歷史。DNA分析顯示尼安德特人或許與現代人的祖先進行了雜交。

而科學家通過對中國志願者樣本進行分析,發現中國人和尼人在基因上有一定的共性,確認了中國人是智人和尼安德特人「混血」的產物,這才使得科研人員確定尼安德特人確實和智人結合過。2017年對不同地區人進行測序,測得現代歐洲人體內有1.8–2.4%的尼安德特人基因,而以中國人在內的現代東亞人群體內的比例則為 2.3–2.6%。

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古DNA研究發現,中國人有尼安德特人基因,我們是「混血」產物?

智人第一次走出非洲是在大約10-13萬年前,他們占據在近東地區生活,以色列的斯虎爾洞穴(Skhul Cave)和卡夫扎洞穴(Qafzeh Cave)都發現有10-13萬年前智人活動的遺蹟。但好景不長,智人這次走出非洲的旅途似乎沒那麼順利,他們遇到了南下擴張的尼安德特人。

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在那個時候,尼安德特人正處於輝煌時期,它們早已統治著歐亞地區,分布範圍從歐洲西部一直延伸到西伯利亞的阿爾泰山脈。

大約在6萬年前,智人第二次走出非洲,來到近東地區;與此同時,尼安德特人的第二波擴散也來到了近東,比如以色列迦密山的卡巴拉洞穴(Kebara Cave)。這次輪到尼安德特人倒霉了,它們被智人趕出近東地區。

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但是在這交匯期間,尼安德特人和智人發生了混血,時間大約是4.9-5.4萬年前。需要說明的是,尼安德特人和現代人的基因交流並非是一次事件,而是多次事件,它們在歐洲和近東地區都發生過基因交流。科學家在非洲人身上也發現了尼尼安德特人(下面都簡稱尼人)的基因,這說明了智人和尼人的基因交流涵蓋了尼安德特人與非非洲人雜交、歐洲人回遷到非洲和早期走出非洲的現代人到尼安德特人的基因流動這三大事件。

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為何二者沒有生殖隔離

那智人和尼安德特人為何沒有生殖隔離?在當時,智人和尼人並沒有嚴格的生殖隔離,也可能是兩者當時的基因、染色體等的差異程度沒有那麼大,尚且能夠進行雜交與融合,產生具有繁育能力的後代。

當然,這不意味著這種交流不存在」懲罰「,基因是自私的,具有排他性的,他不允許其他物種的基因登堂入室,種群的延續本就是它們保持自己生存繁衍的一種手段,所以它會清除後代身上的尼人基因和降低其生育力,從而保證智人基因的「純正」。

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瑞士伯爾尼大學的勞倫特·埃克斯科菲耶(Laurent Excoffier)提出,他認為尼人與現代人的混血後代,生育能力出現了問題。

科學家在對人類基因測序中發現,在人類不斷進化的過程中。絕大部分功能性的基因組上,都出現尼人血統被清除的現象;相比之下,那些幾乎沒什麼作用的「垃圾」基因組上,尼人的基因痕跡更重。這也是為什麼現代歐洲人體內只有1.8–2.4%的尼人基因,現代東亞人群體內的比例只有 2.3–2.6%的原因。

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這是非常重要的一個點,說明了在自然選擇過程中,尼安德特人和現代人的後代並不受「歡迎」(活得並不好),換言之,我們體內的尼人基因被自然選擇不斷清除。

尼安德特人對智人的影響

那這是不是說明,現代人身上已經沒有尼人賦予的痕跡了呢?並不是,《自然》雜誌曾發表過文章,認為尼人基因導致了現代人患二型糖尿病、克羅恩病、狼瘡、膽汁性肝硬化以及其他一些自身免疫疾病。看看,這兩發現的疾病還不帶重樣的。而考慮到我們攜帶的尼人基因僅占1.5%,這種反差使得它對人類疾病的影響顯得更為劇烈。

那是不是意味著尼人與智人的結合,對人類只有負面的影響,並不是,例如,尼安德特的 ADAMTSL3 等位基因降低了其主人的精神分裂症的風險。該等位基因似乎也在一定程度上影響人類高度。

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那中國人從尼人這裡有沒有得到什麼優良的基因呢?中國人從尼安德特人那裡繼承了兩個皮膚基因:POU2F3和HYAL2。POU2F3編碼在外皮層中發現的轉錄因子,並控制皮膚細胞的生長和發育。4 HYAL2編碼一種酶,可分解我們皮膚細胞之間的物質並幫助它們對 UVB 做出反應。與現代人類版本相比,這兩個尼人基因存在於多達三分之二的東亞人身上,這是有益基因的典型模式。

而尼人將一個主要的皮膚基因BNC2傳遞給歐洲人,該基因編碼一種與淺膚色、曬傷和雀斑相關的皮膚細胞轉錄因子。它會影響肌膚的膚色飽和度和色斑形成,歐洲人皮膚變得更白。就是BNC2能夠平衡這些區域日光的減少和它們對維生素D需求的增加。

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不同地區人從尼人這裡繼承的皮膚基因

除此之外,在新冠疫情之中,新冠肺炎發展為重症的主要遺傳風險因素是在3號染色體上的基因簇,這項發表在 Nature 的最新研究則證實了這種風險是由從尼安德特人那裡遺傳的大約50 kb長度的基因組片段所引起的,這一遺傳風險在南亞和歐洲人群中最高,而在東亞和非洲則幾乎沒有。這意味著,感染新冠後,相比歐洲人和南亞人,中國人發展為重症的可能性更低,

總結

當然,現代人隨著時間的發展,在生物不兼容的道路上越走越遠,已經對其他物種有了嚴格的生殖隔離,人類的生殖細胞裝了「雷達」,可以識別非同類細胞。韋爾科姆基金會桑格學院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)的研究人員發現,精子和卵子細胞表面一些相互作用的蛋白是生命的必要條件。這些蛋白質使得精子和卵子能夠相互識別。

所以如果現代人時空穿梭回到遠古時代,是不可能和尼人產生基因交流的。

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參考資料:

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