当。。。的时候第一批现代人类出现大约 20 万到 30 万年前,东非的人类生活在那里,那时的世界与今天大不相同。也许最大的不同是我们——也就是我们这个物种的人,一个聪明人? 只是人类中的一种(或类人猿) 同时存在于地球上。
来自知名尼安德特人和更加神秘的丹尼索瓦人在欧亚大陆,“霍比特人”弗洛勒斯人在印度尼西亚的弗洛雷斯岛上,智人之星居住在南非,多种类人类生物大量存在。
然后,在3万到4万年前,除一种人类外,其余所有人都消失了,这是我们第一次单独相处。
直到最近,人类历史的一个谜团是,我们的祖先是否在这些其他类型的人类灭绝之前与他们互动和交配。这个有趣的问题是一个重大且经常引起争议的话题科学家们几十年来一直在争论因为回答这个问题所需的数据根本不存在。事实上,很多人觉得这些数据永远不会存在。
斯万特·帕博然而,他很少关注人们认为可能或不可能的事情。他坚持开发提取、测序和解释古代 DNA 的工具,使测序成为可能。尼安德特人,丹尼索瓦人和早期现代人类他生活在 45,000 多年前。
开发古基因组学这一新领域帕博荣获 2022 年诺贝尔生理学或医学奖。这一荣誉不仅是对帕博成就的当之无愧的认可,也是对进化基因组学及其对更全面了解人类健康和疾病的贡献的认可。
DNA 揭示的混合和交配
过去几十年对现存人类的基因研究揭示了人类历史的大致轮廓。我们这个物种起源于非洲,大约 6 万年前从非洲大陆向外扩散,最终传播到地球上几乎所有可居住的地方。随着现代人类迁徙到世界各地,其他类型的人类也存在,但基因数据显示,现代人类与其他原始人类通婚的证据很少。
然而,在过去十年里,对从化石中回收的古代 DNA 的研究40万年前,揭示了人类历史故事中令人震惊的新曲折。
例如,尼安德特人的基因组提供了必要的数据,明确表明人类和尼安德特人交配。现存的非非洲人继承了大约2% 的基因组由于这种杂交,他们与尼安德特人的祖先相似。
最令人吃惊的是,当帕博和他的同事对从一小块被认为是尼安德特人的手指骨碎片中获得的古代 DNA 进行测序时,结果发现它完全是一个未知类型的人种,现称为丹尼索瓦人。人类和丹尼索瓦人也交配其中,目前丹尼索瓦人血统的水平最高,在大洋洲血统的人群中占 4% 至 6%。
令人惊讶的是,一名 9 万年前的女性古代 DNA 显示,她曾母亲是尼安德特人,父亲是丹尼索瓦人尽管仍有许多未解之谜,但从古代和现代 DNA 分析得出的结论是,多个原始人类不仅在时间和空间上重叠,而且交配也相对常见。
你今天携带的古老基因
估计现代人与尼安德特人或丹尼索瓦人的血统比例当然很有趣。但血统比例提供的有关这些古代通婚后果的信息有限。
例如,从尼安德特人和丹尼索瓦人那里继承的 DNA 是否会影响我们细胞内的生物功能?这些 DNA 是否会影响眼睛颜色或疾病易感性等特征?来自我们进化表亲的 DNA 序列是否曾经有益,帮助人类适应新环境?
为了回答这些问题,我们需要识别散布在现代个体基因组中的尼安德特人和丹尼索瓦人的 DNA 片段。
2014年,我的组和David Reich 的团队独立出版第一张地图 尼安德特人序列存在于现代人类 DNA 中的基因。如今,大约 40% 的尼安德特人基因组不是通过对化石中发现的古代 DNA 进行测序而恢复的,而是通过间接方式拼凑尼安德特人的序列这些基因在当代个体的基因组中仍然存在。
同样,在 2016 年我的组和David Reich 的团队发表了第一份全面的现代人从丹尼索瓦人祖先那里继承的 DNA 序列目录。令人惊讶的是,当我们分析现今人类中仍然存在的丹尼索瓦人序列时,我们发现它们来自两个不同的丹尼索瓦人种群,因此至少丹尼索瓦人和现代人类之间发生了两波独立的交配浪潮。
对现代人类中尼安德特人和丹尼索瓦人的 DNA 的分析表明,他们的一些序列是有害的,并迅速从人类基因组中清除。事实上,大约 45,000 年前的人类中尼安德特人血统的初始比例约为 10%。这一比例在短短几代人中迅速下降到 2%在当代个体中观察到。
有害的古人类序列的移除也造成了人类基因组中大量区域显著缺失尼安德特人和丹尼索瓦人的血统。这些古人类序列的荒漠很有意思,因为它们可能有助于识别导致独特的现代人类特征比如我们的语言能力、象征性思维和文化,尽管关于这些特征对于现代人类来说有多么独特。
相比之下,从尼安德特人和丹尼索瓦人那里继承的序列也具有优势,帮助现代人类在走出非洲后适应新环境。尼安德特人版本的几种免疫相关基因在非洲以外的几个人群中出现频率很高,这可能帮助人类抵御新病原体的侵害。类似地,EPAS1基因,它有助于高海拔适应在西藏人群中,是从丹尼索瓦人那里继承下来的。
越来越明显的是,从尼安德特人和丹尼索瓦人祖先那里继承的 DNA 序列加剧了现代人的疾病负担。尼安德特人的序列已被证明影响对和预防严重的 COVID-19. 古人类序列也已被证明影响易患抑郁症、2 型糖尿病和乳糜泻等。正在进行的研究无疑将揭示更多关于尼安德特人和丹尼索瓦人血统如何导致人类疾病的信息。
当我还是一名研究生的时候人类基因组计划二十多年前,这个项目即将完成。我对遗传学产生了浓厚的兴趣,因为我发现,通过分析当代人的 DNA,你可以了解数万年前某个群体的历史,这真是太神奇了。
今天,我仍然对我们的 DNA 中所蕴含的故事着迷,而斯凡特·帕博和他的同事们的工作使得这些故事能够以一种以前不可能的方式来讲述。