我們來自何方?基因隱藏著人類起源的祕密

人生三大問題,我是誰?我從哪裡來?去往哪裡去?不同的人在不同的人生階段,不同的環境可能都曾思考過這些問題,今天我們就一起來聊聊第二個問題,我從哪裡來?

自從人類誕生之初,我們就從沒有停止探索自己的起源,東方女媧造人的故事代代相傳,西方亞當夏娃的故事我們也耳熟能詳。我們來自哪裡既是一個哲學問題也是一個科學問題,神話雖好,但傳說畢竟只是傳說,科學作為認識自然的有力武器,它又會帶給我們怎樣的答案呢?

我們來自何方?基因隱藏著人類起源的秘密

人類起源

基因組學研究之前,主要有兩種思想,首先是走出非洲假說。這個假說認為現代人在10萬到20萬年前出現在東非,在約12.5萬年前到達非洲紅海海岸,並學會了利用海岸線上的食物和資源的技能。大約9萬年前,現代人沿紅海海岸進入阿拉伯半島,再沿印度洋海岸到達南亞和東南亞,隨後一部分人群向南遷徙到達東南亞大陸、太平洋島嶼和澳大利亞,另一部分則向北遷徙進入東亞和西伯利亞以及美洲大陸。見下圖。

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走出非洲

另一部分科學家則認為現代人不是起源於單地區,因此提出多地區起源假說。這個假說將現代人的祖先追溯到分佈在世界各地的直立人,在世界各地獨立進化,並不像走出非洲假說所提出的那樣人類誕生於非洲,隨後走遍世界,如下圖所示,每一個輻射圈都是一個獨立的進化的人類聚集地。

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多地區起源假說

兩種學說各有各的道理,誰也無法說服對方,直達基因組研究的出現為解決這一問題提供了新的切入點。

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性染色體

眾所周知,人類有23對染色體,其中包含22對常染色體和1對性染色體,其中性染色體中的Y染色體,傳男不傳女,其基因的繼承方式與姓氏繼承方式相同。因此正如家譜一樣,追蹤Y染色體是一個追蹤譜系的好方法,那麼Y染色如何追蹤呢?我們知道,基因在複製過程中會出錯,當然這個出錯指的是和父輩不同並不一定對人體有害處,假如某一個位點,張三突變為A,李四突變為T,那麼簡單來講,不出意外的話,張三的子孫後代都有A,李四的後代則都有T,同一個位點都有A突變的大家親緣關係要比有T的親緣關係近些。如下圖所示,每一行指的是一個人某一位點的序列,最下面箭頭所指為不一樣的位點(突變),可以通過突變的累計及相似情況判斷兩個個體親緣關係。

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單核苷酸多態性(SNP)

基於此理論,研究人員繪製了Y染色體譜系樹,正如我們的家譜一樣,印刻在我們體內的基因也記錄著我們每個人的家族史。通過下圖我們可以看到所有人類的根都在非洲,所有現代人都含有L1003突變,而且走出非洲攜帶M168突變的是所有非非洲人的祖先。具體說來,根部支系A和B只分布在廣袤的非洲大地,非洲以外地區則分佈著C到Q支系,這些支系人群都帶有M-168、M294和P9.1突變位點,在CT支系中新產生的突變位點YAP定義的DE支系在非洲和亞洲都有分佈,突變位點M-130定義支系C主要分佈在東亞、太平洋島嶼和北美;F-M89則在非洲以外地區廣泛分佈;I和J支系是中東和歐洲人群的主要支系;在東亞M-9定義的K支系具有最高的分佈頻率。

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Y染色體譜系樹

基於以上理論,科學家又重新繪製了人類遷徙圖,可以很清晰的看到攜帶不同突變的人從非洲出發走向全世界的過程與走出非洲非常類似。

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人類Y單倍型人群遷移路線圖

當然對於生物來講,不僅僅有男子往下傳獨特基因的特權,女性也有類似的機制。這就是線粒體DNA,線粒體DNA基本上是A隨著母親的卵細胞傳遞給後代,遵循母系遺傳。啥叫線粒體?線粒體就是細胞內的加油站,是一種細胞器,有自己獨立的遺傳物質,下面是它的高清大圖。

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線粒體圖

和Y染色體譜系圖類似,科學家們也通過線粒體DNA繪製了譜系圖,繪製出以女性為代表的人類遷徙路線,如下圖所示,可以看出與男性的遷徙路線基本相同,這也從另一個角度證明了人類確實是從東非出發,一步步走到今天,一步步在地球各地踩下了我們的足跡。

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線粒體遷徙圖

本文參加#科學V計劃# #科學有真相#,內容為作者原創


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