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| 2011/08/27 10:28:04瀏覽5556｜回應3｜推薦1 | |
引用文章直立猿人最懂吃，堪稱廚藝先驅
 「我們是誰？我們的祖先什麼時候離開非洲大陸的？一路上，他們碰見過誰，誰加入了他們的隊伍？」——這些千百年的疑問推動著人們去尋找人類遷徙的地圖。 只要用一個棉籤擦拭面頰，獲得口腔上皮細胞，你就可以知道自己究竟與世界上那個地方的人擁有共同的基因，了解自己家族進化的歷程，比如，你是不是和英國女王或者成吉思汗有親戚關係。這是真的嗎？ 2005年，美國原住民萬帕諾亞格族族長麥克爾·馬克雷就試了試，他想了解自己家族擁有文字記載之前的族係史。儘管考古學提出，萬帕諾亞格族祖先幾個世紀前從西伯利亞而來。但DNA能夠更好地揭示他們的祖先何時從亞洲跨越大陸橋來到北美，和哪些部族有血緣關係。除他之外，上萬來自世界各地的人，都貢獻了自己的口腔上皮細胞樣本。 口腔上皮細胞和人類的祖先，其中到底有什麼樣的聯繫？想了解這個故事，我們得從頭道來，先看看，在進化論剛出現時期，科學家對人類從哪裡來的解釋。 “人類從哪裡來” 1856年8月，兩名採石工人在德國杜賽爾多夫市郊區一個石灰岩洞清理碎石時，起出了一片骨盆、一個眉棱隆起的頭顱骨以及一具骸骨的其他部分，兩人把這些骨頭拿給他們的領班看，領班以為這是一頭熊的遺骨，而當地一名教師兼業餘博物學家鑑定後認出，這是一種不同於現存人類的遺骨。這具遺骨後來定名為尼安德特人。  （尼安德特人頭骨復原圖） 尼安德特人發現三年後， 1859年，達爾文就發表了《物種起源》，提出一個令人震驚的學說。達爾文宣稱，也許人類不是由一個全能的神所創造的，而是由比較早期的生命演化而成的，這些早期生命可能包括穴居的原始人類。 達爾文的想法使維多利亞時期的英國，乃至於現在的基督教徒覺得可怕極了。 伍斯特主教夫人甚至說：“我們是猿猴的後裔？希望這不是真的。假如是真的，那我們就得祈禱這事別讓人家知道。” 但經過激烈的爭論後，科學界終於慢慢接受了“人類是由猿類進化而來”這一理論。然而人類起源於那裡仍然存在很大爭議。達爾文曾在1 871年出版的《人類起源與性的選擇》中推測，非洲是人類的搖籃。 另一位進化論者海格爾則在《自然創造史》一書中主張人類起源於南亞，還繪圖表示各人種由南亞中心向外遷移的途徑。為了證明人類的起源地，考古學家紛紛致力於發現猿和人之間的缺環。 1890年，在爪哇工作的荷蘭東印度公司醫生歐根·杜波斯在爪哇中部特里尼爾一條河岸挖到一個頭骨，次年他又在同一地點發現一塊大腿骨，這個化石顱骨低平，額骨傾斜，股骨長直，適於直立行走，杜波斯相信自己發現了猿和人之間的缺環，將這種新發現的化石命名為“直立猿人”。 “爪哇直立猿人”的發現使人類起源南亞說為之一振。然而1927年，中國發現“北京人”化石，中亞起源說流行起來。  （北京人頭骨模型） 但從20世紀起，在南非和東非，有不下20個地點發現了早期人類化石；匈牙利、土耳其、希臘、肯尼亞都發現了原始人類化石或遺骸。這樣看起來，世界各地都曾有人類祖先出現，因此多地區起源說逐漸開始佔上風，這一學說認為，世界各地的人類是獨立起源，即由各地的非洲直立人、海德堡人、尼安德特人、東亞直立人各自獨立進化為現代人類的幾大人種。 然而，這一學說亦有缺陷，比如不能證明同一地區的化石之間具有直接親緣關係，因此在考古人類學家內部也有持不同意見者。但是，對多地區起源論提出最大挑戰的是分子人類學界。 遺傳學研究的黎明 1944年，一名叫做路卡·卡瓦利-斯福扎的意大利人考入帕維亞大學學習藥學，不久他放棄了這個專業，開始了遺傳學的研究，師從著名果蠅遺傳學家布扎提·特拉維索。 為了解讀不同人群的相互關係，1951年，斯福扎開始研究血液多態性，他帶著幾名助理，在鄉間收集血液。這次，科學的研究者得到教區神父的幫助，他們常常在周日彌撒後，在教堂的聖器保管室內為參加彌撒的村民們抽血。對這次收集的血液進行研究後，他們發現山區村莊血型分佈有很大差異，而山谷中村莊差異沒那麼大。 此後，斯福扎和合作者愛德華茲分析了世界各地15個人群的血型類型。研究結果顯示：非洲人處於最靠樹根的位置，歐洲人和亞洲人“叢生”在一起。這一結果，首次清晰、直接、令人震撼地反映出了非洲在人類進化史上的地位，被後來的遺傳學家們稱為“經典的多態性”。  （DNA雙螺旋結構模型） 斯福扎開始對人類的遺傳關係進行研究之時，正是遺傳學迅猛發展的時期，1953年4月25日，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在《自然》雜誌報導了DNA雙螺旋結構， 1962年，他們通過X射線確定了雙螺旋結構。 這時，確定人與人的遺傳關係最適合的樣品已經到手—— DNA 。DNA是長串複合分子，它能夠記錄人的演化，就如同我們每一個人體內都有一份歷史記錄。 這是分子生物學的巨大進展，也使得一個新的學科出現：分子人類學。顧名思義，這一學科將分子生物學技術引入人類學研究領域，試圖通過研究人類DNA中所蘊藏的遺傳信息來揭示整個人類的形成與演化過程。 其中基因的變異是研究人類多樣性的關鍵，每一個活著的人，都攜帶著約30個全新的變異，這些突變的發生是隨機的，就如同博彩，我們每一個人都是被“突變”所“抽中”的個體，而進化實際是由基因變異引起的。要確定個體與個體之間的聯繫是否緊密，或者說他們是否屬於同一物種，重要的一點就是了解他們的基因。 同時，基因的這種快速、頻率可預測的中性突變還具有分子鐘的作用，它就好比時鐘轉動時的滴答聲。通過中性突變頻率和兩個族群間DNA突變的次數差，就可以計算出從基因突變距離現在的時間，也就是此項變異能夠追溯到的“祖先”生存的時間。 但20世紀60年代，在實驗室操作DNA就如同大象彈鋼琴一樣困難。因此研究者只能使用蛋白質，通過研究蛋白質的氨基酸順序（這個順序由DNA的核苷酸順序決定），可以稍窺DNA的差異。 1973年，生化學家斯坦利·柯恩和赫伯特·博耶發現瞭如何切割DNA ，如何把不同生物體的DNA接合在一起，以及如何在細菌體內培養接合的DNA ，這些研究使得人們可以對DNA進行精細研究，遺傳工程的時代終於開始了。 如何操作DNA的問題解決後，分子人類學家們面臨另外一個問題：染色體重組。每當精子和卵子結合，染色體總是一半來自父親，另一半來自母親，這種重組使得我們染色體上的DNA如同一副被反覆“洗牌”的撲克，不斷地發生變化，最後很難找到其最初的圖譜。而如果找不到最初的圖譜，就難以推算共同祖先的出現時間。 20世紀80年代，遺傳學家有了新思路，研究線粒體DNA。這些位於線粒體內的DNA ，與一般位於細胞核內的DNA有不同的演化起源，可能是源自早期細菌 。而線粒體的DNA的一個特點就是：不能重組。 這樣，我們可以開始閱讀每個人的血液中流淌著的關於我們自身歷史的大書，發現我們的祖先是誰，他們從那裡來。  “線粒體夏娃” 1987年，美國《新聞周刊》封面上，一個半裸的黑皮膚夏娃把一個蘋果拿給一個黑皮膚的亞當，其內文介紹道：“我們共同擁有一個生活在15萬年前的非洲祖母，今天所有的人都是那個她的後代。 ” 這無疑是一個爆炸性的新聞。得出這一結論的，是美國加利福尼亞大學伯克利分校的瑞貝卡·卡恩（Rebecca Cann ）和艾倫·威爾遜（Allan Wilson ） 。 這是線粒體DNA研究中所得出的最著名結果之一，卡恩為此曾在全世界範圍內收集胎盤，因為其中含有豐富線粒體。他們研究了147個樣品的相互關係後，畫出它們的線粒體DNA譜系。 卡恩的研究思路是：如果兩個人的線粒體DNA在一個多態性位點共享一個變異，那麼它們便有共同祖先，這樣分析所有樣本的相互關係後，分子人類學家就可以構建一棵家譜樹，進而追踪到所有族群的共同母親——所謂“線粒體夏娃”。 現代人的基因可以追溯到大約15萬年前的一位非洲女性（實際上，夏娃的生存年代是一個期限，在大約15萬到18萬年間）。 “非洲起源說”剛剛出現時，引起了公眾的興趣，卻在人類學家中遭到嚴厲批判，他們找出一些分析漏洞，比如有人指出，這個研究使用的黑人基因是來自加勒比海，而不是非洲，因此基因上可能已經產生混雜。 但隨後遺傳學家分析線粒體以外的DNA的時候，亦發現了溯祖現象；後來試驗者使用非洲人的基因進行研究，得出了同樣的結論，證實了人類的“夏娃”確實在非洲。 1994年，根據線粒體DNA特徵的分組結果，英國科學家布萊恩·賽克斯（ Bryan Sykes ）又提出，幾乎每一個有歐洲本地血統的人都是由4.5萬年前遷入歐洲的7位女性祖先繁衍而來的，這7位女性被稱作“夏娃的七個女兒”。 因此這一點看起來似乎是無可置疑了：我們所有人共同擁有一個生活在大約15萬年前的非洲祖母。她的後代走出了非洲，有了我們。 這並不是人類的第一次“出非洲”，事實上，科學家早就發現150萬年前，直立人第一次“出非洲”，它們分散到各地，到達東亞的進化為爪哇猿人和北京猿人，留在非洲的一部分在10到20萬年，進化成解剖學上的現代人，也就是後來走出非洲的那批人類。 或許還可以加上較近的一次：奴隸貿易所引發的非洲人口向外遷移。在16世紀初期，首批非洲奴隸被送往新大陸，後來的歲月中，約有1200萬名非洲奴隸橫渡大西洋，在彼岸安家。 儘管出於人為因素，這也成為一條基因遷移鏈，在他們的身體裡留下了痕跡——很多歐洲、美國黑人身體上帶有典型的歐洲標記—— M173 ，就是這次移民所留下的基因標記。 “Y染色體亞當” 通過線粒體找到的一定是“夏娃”，而非“亞當”，是因為線粒體所含DNA全部來源於卵細胞，因此其DNA分析只能追溯母系譜系。 所以，人們接著會提出一個問題：找到了夏娃，那麼亞當在哪裡？科學家們也是如此，在發現人類基因歷史的“夏娃”之後，隨後便試圖去尋找基因歷史上的“亞當”。 發現夏娃使用的是在母系之間傳遞的線粒體DNA ，那麼研究男性，可以用什麼呢？值得慶幸的是，我們有Y染色體。 X 、 Y染色體是性染色體，而男性的“XY”兩條染色體只能在小區域內配對，而在絕大部分區域都不能和X重組，這樣在細胞分裂形成染色體時，Y染色體永遠避免了被洗牌的命運。同時，Y染色體攜帶的核苷酸數量遠高於線粒體DNA，因而研究人員擁有更多的多態性來區分不同的人類族群。 當時對Y染色體進行研究的科學家很多，包括兩個彼得——彼得·昂德希爾和彼得·歐芬納。昂德希爾最初在加利福尼亞大學研究海洋生物，畢業後進行了一段商業研究，後來轉而進行分子生物技術研究，在斯坦福大學的路卡·卡瓦利-斯福紮實驗室；而歐芬納則是化學家，也在斯坦福大學應用高效液相色譜技術分離DNA，他對Y染色體很感興趣。 正如沃森和克里克合作發現DNA的雙螺旋結構，這又是一個跨學科的優秀合作的典型。歐芬納所掌握一項可以快速檢測DNA變異的手段——“高壓液相色譜技術”。 而昂德希爾則通過對這些變異進行分析，建立“家譜樹”，從而得出人群之間相互關係。 2000年11月，《自然遺傳學》雜誌 發布了彼得·昂德希爾、彼得·歐芬納以及其他19位研究者的成果。長達21人的作者名單，即使在共同署名成為慣例的學術期刊，也是很少見之事，這說明了這項工作的突破性意義，以及它所集中的研究成果之多。 這項研究對全球1062個具有代表性的男性Y染色體進行研究，分析結果表明歐洲和亞洲等地的現代人群都起源於非洲，而美洲和澳大利亞現代人群又都起源於亞洲人群。這就是與“夏娃假說”相互應證的“亞當假說”，這位亞當，生活在距今5萬9千年。 然而根據線粒體DNA ，最早的現代人基因出現在15萬年前的非洲夏娃身上，而亞當Y染色體的年代距今有5萬9千年，這近10萬年的時間差距該如何解釋呢？實際上，遲到亞當出現的時間是在4萬到14萬年之間。而且在基因序列表中，線粒體DNA和Y染色體是獨立的，因此它們是不是在同一時間相遇沒有什麼意義——從遺傳學上來說，“亞當”和“夏娃“不必相遇，只要他們的基因分別流傳下來就夠了。 亞當和夏娃都有所屬了，但是，對於普通人來講，他們還關心夏娃和亞當的子孫是如何散佈到五大洲的。這，馬上就會揭曉。 尋找基因地圖 2005年，一項龐大的多國合作計劃啟動： “追尋人類足跡計劃” 。這項計劃由美國國家地理學會、 IBM和韋特家庭基金會共同出資4000萬美元，全球10個研究機構參與了研究。項目的目標是，在2010年前，在全球範圍內收集10萬人的DNA，從而描繪人類的遷徙地圖。 10個參與研究機構分佈在世界各地——中國、俄羅斯、印度、美國、英國、法國、黎巴嫩、澳大利亞、巴西、南非，他們分別收集本地區數據，並集中上報給項目總部，由IBM公司的一個科學小組運用高級數據分類技術來揭示樣品中蘊含的新模式和聯繫。 如果找到了人類遷徙的地圖，我們可以得到很多有趣的東西，比如一群群人是什麼時候離開非洲大陸的；一路上，他們碰見過誰，誰加入了他們的隊伍；我們甚至可以發現亞歷山大大帝進軍亞洲大陸、成吉思汗大軍西進中亞、十字軍東征這樣著名的歷史事件在基因上的“痕跡” 。 這並不是異想天開。2008年黎巴嫩美國大學的皮埃爾·扎羅瓦發布的一項研究已經發現，黎巴嫩人的DNA中發現了通常在西歐人群中出現頻率較高的基因段：R1b，而且這一基因段只在黎巴嫩的基督徒中高頻率出現，而在穆斯林的基因中則看不到。同時參與這一研究的科學家斯賓賽·韋爾斯，也是基因地理計劃的總負責人解釋說：“最可能的答案是這是十字軍東征的結果”。 研究組發現人類起源的具體位置是東非，也就是今天的肯尼亞和坦桑尼亞一帶。而目前地球上最古老的人種之一則是生活在非洲西南部的非洲原住民布須曼族，也被稱為桑族人——也就是電影《上帝也瘋狂》中所描繪的民族，他們長得併不像常見的非洲人：個子矮小、擁有濃密的捲髮、膚色較淺、眼皮較厚。也許通過他們，人們可以遙遙望見我們祖先的背影。  （布須曼族） 這是否意味著，人類最早起源於非洲南部，而不是東非大裂谷？ 一些古人類學家提出了南方起源說，但是這並不足以成為結論，桑族人曾經分佈十分廣闊，在索馬里、埃塞俄比亞也曾發現過和桑族人特徵類似的化石。 非洲人大約10萬年前開始外遷，也許是氣候變化導致。15萬年前，地球處於里斯冰川期的結束期，地球平均溫度比現在低10℃，大約13萬年前，氣候開始變暖，因為海平面的上升以及大氣濕度的提高，非洲降雨量增加，12萬年前，地球又開始逐漸變冷，至7萬年前迅速變冷。 美國地球物理學家羅伯特·沃爾特發表了一項研究成果，認為非洲大陸在上一個冰川時期出現的大範圍乾旱，使現代人遷徙到了沿海地區。 出非洲記 如果把幾萬年前的人類比作旅行者，他們的遷移過程，就像在一系列相互交聯的線路上移動，只是速度非常緩慢。在某一特定線路上，當地人都擁有共同的遺傳標記，因此科學家利用字母和數字，為這些線路編號。 大概10多萬年前的，非洲人開始向外遷移，第一個發現的非洲以外的，是生活在10萬年前的男性遠祖基因，科學家給它起了個數字化的名字為M168 ，在女性遠祖的基因譜系上也找到了線粒體L3 ，就是他們的後代走出了非洲。 大約9萬年時， M168 上分出一個新的標誌，叫做M130 ，同時還有一個線粒體M，M130和線粒體M相伴隨踏上了旅途。他們最有可能的路線是沿著海岸前進，因為海灘容易找到高蛋白質的食物，在非洲之角東部的厄立特里亞，我們發現了距今12萬5千年的蛤和牡蠣殼化石，混雜著人類的石器，這說明人類曾以這裡的海洋資源為生。 當時的海平面比現在低很多，澳大利亞和伊利安以及美拉尼西亞許多島嶼連在一起。他們在沿海捕撈的過程中，學會了使用木筏，木筏幫助他們從非洲到印尼半島，再到澳大利亞和新幾內亞等地，他們一代代向前推進，可能是為了尋找食物、水或者製造工具的石頭。 這次離開的人群，形成了我們後來所稱的棕色人種，他們到澳洲的時間可能是6萬年，在東亞大陸散佈開則是4萬多年前，被稱為早亞洲人。 棕種人到美洲還沒有遺傳證據，儘管在南北美洲都有發現M130標記，但 是由於缺乏時間估算，不能確定是棕色人種留下的還是後來的移民帶去。但許多古人類遺骨和考古遺蹟的發現證明棕種人曾到達美洲，比如美洲古老的奧梅克文明留下的石刻頭像，很可能就是棕色人種留下的。如果他們到達美洲，應該是使用木筏，因為當時白令陸橋一片冰雪覆蓋，人類無法通行。 這些棕色人種文化相對較低，沒有精湛的狩獵技術保證每次捕獵都有收穫，因此他們不浪費任何食物來源，從安達曼到伊利安，棕色人種始終有著食用人類死屍的傳統，也許外人聽來毛骨悚然，對棕種人來說卻是自古流傳下來的部落生存必需的準則。 大約與M130同時，出現了一個標記M89 ，表明人類通過北非由陸路進入了歐亞大陸。不久M89上分出了M9 ，這是所有歐亞人的祖先。M9的後代在舊石器時代晚期向東移動時出現變異，分化出了M20 、 M45和M175 ， M20主要在印度， M45向東遷徙時遇到了天山的障礙，無法進入中國的西北地區，成為中亞人和部分印度人的祖先。  而M45的後代M242，大概3-4萬年出現在中亞或南西伯利亞，並移民進入了美洲，他們帶有的基因標記是M3 。這批移民至少分為三批，在不同時間到達美洲：第一批是3萬年前，由中亞來的部分人走過白令陸橋，到達美洲後南下，成為南美和北美南部大部分的印第安人；第二批在2萬年前，從南向北經中國東北到白令陸橋，佔據了北美北部；而大約3千年前，愛斯基摩人和阿留申人從白令海峽到美洲，是第三批。 M175繼續沿著喜馬拉雅山南麓向東、向北遷徙，繞過中南半島進入中國，他們是從東非來到東亞的第二波亞洲人：晚亞洲人，也就是黃色人種，他們的擴散速度很快，從西亞進入印度河流域，穿過南亞次大陸北端，大約3 、 4萬年前到達東南亞地區，只用了棕色人1/5的時間，在兩萬年前的玉木冰河盛期，黃種人進入中國，由南往北分佈，整個擴張開來。 由於棕色人種到達較早，最初到達的黃色人種還沒有能力和棕色人種抗爭，後來黃種人逐漸與棕色人種爭奪地盤，由於黃色人種先進入了新石器時代，在技術和體力都佔優勢，他們逐漸得以對棕色人種進行屠戮和驅逐。 儘管這一事件已經非常久遠，我們仍能從考古或者歷史記載中發現蛛絲馬跡，和DNA的分析結果暗合——在商代的人骨材料中，我們可以發現棕色人種的成分，殷墟的祭祀坑里有大量異族俘虜的頭骨，其中很大一部分可能是棕色人種；同時地方史料記載，清代廣東官宦家庭曾養過“小黑人”；在台灣，最早到達的南島語系原住民有著滅絕“矮黑人”的傳說。這些傳說或史料，都是對這一事件的歷史記憶。 黃種人對棕種人的屠戮和驅逐導致現在東亞人群中，棕色人種的標記M130非常少見，但現在仍存在的少量棕色種人可以證明他們曾經的歷史——比如菲律賓呂宋島中部、馬來半島北部的山地、安達曼群島的亞洲小黑人，印度半島的達羅毗荼人。 尾聲 比起考古學來說，分子人類學有了很大進步。古人類學家常處於兩難的尷尬境地——儘管在農業出現之前，曾有數十億人生存過，但散落在各地的遺骨和工具，卻少得可憐，他們能夠依仗的依據只是偶然尋找到的遺骨和化石。而分子人類學家不需要等待化石被發現，證據就在自己身邊。 但分子人類學也有其局限，科學家檢測人類的DNA不是沒有止境的，他們擅長研究久遠之事，然而對較近的基因進行分析，則有一定誤差。目前科學家最近只能回溯至幾十代之前，再往下的譜系仍處於混沌之中，無法再回答更多的歷史問題。同時，人類遷徙的過程中，仍有很多細節未能明了，包括遷移的速度，以及出非洲的次數。 因此除了從更多的地方，採集更多的DNA，科學家開始把目光瞄向與人類相伴而生的生物：細菌、跳蚤甚至蝨子，他們希望能從這些生物的基因中，發現人類遷移的痕跡。 近十幾年，科學家分析了大量DNA，人類的出“非洲記”已具備了大部分的細節，但對人類遷徙史的回顧，僅開了個頭。我們知道，我們的祖先是如何來到東亞，進入中國的，下面即將展開的是另一場旅途——入中國記。 （《國家歷史》2008年10月刊)  延伸閱讀：今日一切都跟人類何時出走非洲有關 |
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