正传:40.我们来自何方
我们前几集专门讲了根据分子钟描绘出来的人类迁徙的历史,主要手段是靠研究基因。这个办法是比较新的一种技术。在此之前,还有另外一门技术,那就是体质人类学。其实就是看人的长相,看人的骨骼。通过化石来比对来确定谁跟谁是一伙的,谁是谁的祖宗。化石挖出来,看得见摸得着。这玩意儿比较让人放心。基因分析这个东西有点距离感。随便什么生物,一分析就变成了一串基因编码了。这玩意儿多少让人觉得不自在。
多中心起源说其实很早就出现了。当年北京猿人的头盖骨被挖出来的时候,魏敦瑞就提出了,这个北京猿人长着两个大板牙。大板牙在现在的蒙古人种身上都能看到,很有可能北京猿人就是现代蒙古人种的祖先。蒙古人种说白了就是黄种人。两颗大板牙,说的学术点叫做“铲形门齿”。大家有兴趣不妨去照照镜子,微笑一下露出门牙,看看是不是“铲形门齿”。我们中国人大部分都是这种齿型,白人里面只有8.4%,黑人里只有11.6%。
1941年1月4日作 魏敦瑞 裴文中 贾兰坡 等 周口店北京猿人发现研究人员唯一合影
后来北京猿人头盖骨抗战期间离奇失踪了,这也是很遗憾的一件事儿。魏敦瑞好在带了石膏模型去了美国。可算是保留下来不少研究的材料吧。现在我们看到的北京猿人的头盖骨,那是建国以后考古学家们去周口店一顿挖给挖出来的。
上世纪50 年代以后,在世界各地又陆续发现了大量的直立人、早期智人和晚期智人阶段的人类化石,为多中心论的演化模式提供了许多新的证据。依据这些新材料,到了1969年,美国人类学家库恩进一步论证了魏敦瑞的学说。他认为,人种早在猿人阶段就已开始分化,并在各自地区自成系统地发展成为现代各人种。其中,澳大利亚人(棕种人)是由爪哇猿人发展而来;蒙古人种(黄种人)是由北京猿人发展而来;高加索人种(白种人)是由欧洲直立人发展而来;刚果人种(黑种人)由毛里坦猿人发展而来。这种学说被称为“系统发生说”。也就是多中心起源说。
我们国家的古人类学家很多人都认可这一派的学说。因为我国挖出了很多古人类的化石。要按照模样长相去排排队,那就是一个连续进化的图谱啊。你看那个门牙啊,眉弓啊,看颧骨和鼻梁那个形状。明显是连续进化逐渐过渡的嘛。你说这个有没有道理呢,当然是有道理的。长得像那是明摆着的事儿嘛。但是有个麻烦摆在面前,我们现在的人类都是一个物种,相互通婚没问题,生下的孩子也都有生育能力。假如是多中心起源的,那么因为地理隔离,基因长期不交流,那么显然会逐渐分化成不同的物种。各个不同地域的人之间的差异也会越来越大。可是现象看来没这回事儿啊。这又该如何解释呢?
吴新智院士
于是我国的古人类学家提出了多中心起源附带交流的学说。代表就是吴新智院士。他们的意思就是从直立人一直到晚期智人,其实各地的人种相互之间都有基因的交流。虽然离得远,但是有人到处溜达到处串种嘛。正因为有基因交流,保证了长久以来,各地的人类并没有分化。还是同一个物种。有没有证据呢?有的,比如水洞沟遗址,已经有3万年历史了,那里挖掘出了不少石器,看着这些石器的外观与我国其他地方出土的石器很不一样,很像是欧洲的石器,那么不由得让人联想到,是不是一支欧洲的原始人来到了银川附近的水洞沟呢。这玩意儿是有可能的。再比如在广西柳江附近发掘出来的柳江人,看着脑袋和现代人有点类似了,脑量比较大。看来比北京人要聪明。用地层年代分析,大约是6~7万年前的古人类,最早能上推到20万年。大约就是在中间的某个年代出现的。吴新智发现,柳江人头骨后脑勺上有个发髻状隆起,鼓起一块。他觉得这个痕迹看着眼熟啊,这不是欧洲尼安德特人才有的特征吗?难道柳江人跟尼安德特人有勾搭?这可真奇了怪了。
按照多中心起源附带基因交流的观点,这就对了嘛,彼此之间是有基因交流的,柳江人的后脑勺就是证据。估计是他们的祖宗勾串上了尼安德特人。因此后代都遗传下来这种后脑勺的凸起。后来,出现了分之生物学大发展,因此才开始用基因技术来研究人类起源的问题。当年魏敦瑞他们显然没地方知道这门技术。但是吴新智他们这一拨人必须面对分子人类学的挑战。他们就必须在分子人类学的研究成果里面挑出点儿毛病来。否则人家不听你的。要知道,分子人类学背后是分子生物学在撑着,分之生物学背后是化学、物理学等等一大堆学科在支撑。为什么人家影响比体质人类学影响大呢。就是因为背后的学科支撑太雄厚了。
线粒体DNA只能由女性传播
那么分子人类学是怎么干的呢?1987 年,美国加州大学伯克利分校的分子生物学家坎恩等人,选择了现代非洲、欧洲、亚洲、澳大利亚等地 147 位妇女胎盘细胞内线粒体中的DNA进行了分析比较,现代人类的 mtDNA 共同祖先起源于非洲。依据已知的线粒体 DNA 的突变速度,计算出其年代为距今14~29万年,平均为20万年。所以呢,坎恩等人提出,所有mtDNA向前追踪,最后追到大约20万年前生活在非洲的一位妇女,这位妇女是现今全世界人的祖先。大约在距今 13 万年前,她的一群后裔离开非洲家乡,分散到世界各地,代替了当地的土著居民(猿人或早期智人)。这就是线粒体夏娃的来历。
线粒体是个很有意思的东西,现在大家怀疑,线粒体其实是个寄生的生物。现代真核细胞都具有线粒体,数量有差异罢了。很可能是原始的真核细胞吞噬了一个细菌,结果这反而达成了相互的协作,这个细菌就是后来的线粒体,它能提供能量。于是大家就协同合作,一辈子不分家了。细胞分裂复制,线粒体也跟着。父亲的线粒体没法遗传给孩子,只有母亲的线粒体能传给孩子。那么算起来只有女性的线粒体能一代一代传下去,父亲的不行。那么这个线粒体夏娃恰好代代有女儿。与她相同年代的女性很可能后代之中有一代没有女儿,导致线粒体再也无法流传下来。并不是说那个年代没有其他女性。
这是母系这一边的,那么父系这一边的呢?有夏娃了,那亚当有没有呢?那就靠Y染色体了,这东西传男不传女,闺女没有啊。不过Y染色体的研究可比线粒体麻烦多了。mtDNA的碱基序列长度大概16.5k,Y染色体上可就长太多了,足足有六千万。太吓人了。在1997年10月31日出版的美国《科学》杂志上刊登了一篇题为《Y染色体显示亚当是一位非洲人》的论文。看来,亚当也在非洲。
真正揭开人类起源史里程碑的,是斯坦福大学21学者的国际研究队伍,是他们完成了寻找“Y染色体标记“的工作。在全球范围内,他们采集了几万人的DNA样本,而且创立了分析手段和标准。他们的资金很雄厚,这东西没钱是万万不能的。经过各类专家密切的协作,花了5年时间,没日没夜的干。2000年11月, 这些科学家们最终获得完整的“人类父系谱系图”、人类DNA类型的地理分布图、及人类由非洲走出的时间路线图。科学家们在人类起源的研究领域,又获得了一次重大的突破。
复旦大学以金立教授为首,组织了包含中外专家的研究团队。他们在西伯利亚、中国、东亚各地的163个代表族群中,抽取了12127个男性血液样本,研究结果表明,他们全都是Y染色体亚当后裔M168标记男子的后裔,没有一个例外。研究结果写成论文,发表在2001年5月《科学》上。
这种证据,那是非常硬的,吴新智他们要想找出毛病,是非常难的。但是毛病还是有的。首先是分子钟是基于中性突变的。非洲那地方热啊,人岁数不大就生孩子了,寒冷地区可能代际差没那么小。同样的时间,非洲人繁殖了更多的代数,他们的突变更多也不奇怪。还有就是环境是不是也会影响到突变速度呢?归根到底就是一句话,分子钟不准,因此不靠谱儿。还有就是依据不同的分子钟做出计算,差异很大。那到底听谁的呢?
后来,德国大名鼎鼎的马克斯·普朗克研究所(简称叫“马普所”)发现,原来现代人身体里,仍然还有一部分尼安德特人的基因。讲多中心起源附带基因交流的这帮人当然就很HIGH了。这不就是相互交流的证据嘛。
那么到现在为止,双方的争论,基本上就变成了到底是外来户干翻了本地人呢,还是本地人干翻了外来户呢?目前来看,对外来户是有利的。假如按照多中心起源附带基因交流这个学说来看。还有几个问题是摆在面前的。
尼安德特人的基因在人类体内很少,大约只有1~4%。这显然是智人祖先干翻了尼安德特人造成的。虽然基因有交流,但是还是晚期智人这个外来户占了主导地位。
要证明智人和本地直立人的后裔曾经共同生活过,起码时间和空间上要有重合。假如寒冷期一来,直立人的后裔死绝了,那么智人再来到本地,显然是碰不上的。那么基因的交流也就谈不上了。总不能玩儿关公战秦琼对吧。
在10万年前至4万年前之间的东亚地区,事实上存在一个化石“断档”期,即这一阶段的人类遗址非常少见。这该怎么解释呢?本土的死绝了,外来户还没到?这种可能性是存在的。当然啦,坚持多中心起源的人并不认为有这么个空挡。
那你要说,我相信哪一种说法是对的。其实作为吃瓜群众,我是没有办法判断的。其实古生物领域很多时候都是管中窥豹。毕竟生物领域是个复杂的领域,很多事情并不单纯。作为我个人来讲,我当然喜欢分子人类学的结果。但是这事儿我说了不算嘛。我当然希望更多的证据被发现,能有一个更加确切的结果。
不过我看吴新智在接受采访的时候说的很有意思。外国人他们今天说的斩钉截铁的,明天发现不对头,很可能马上就改。因为他们可以马上改,今天说的硬一点也不要紧。我感觉中国人好像拉不下这个脸,总要慎重一点。这就是文化习惯上的差异了。不过科学也正是这样的,错了又怎么样呢?改了不就完了嘛。而且科学史上不乏三十年河东山十年河西的情况出现。
分子级别的遗传学现在仍然是非常热门的一个学科。毕竟揭示生命的奥秘是非常有意思的一件事儿。而且还有很大的实用性。进化论一路走来,经过了很多风雨,特别是近代与新拉马克主义的PK,毕竟两者的进化理论容易被人混淆,但是二十世纪以来,大家逐渐就放弃了拉马克主义了。因为正是在分子层面的研究,断了拉马克主义的念想。大家都知道,遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质,但是反过来是不行的。因此后天无论如何锻炼,获得的性状都没办法传给后代。毕竟DNA人家不听你的嘛。
不过,2014年1月的《自然神经科学》杂志发表的一篇文章让人们大吃一惊。这篇文章描述了一个有关老鼠的实验。迪亚斯是美国埃默里大学克里・莱斯勒实验室的博士后。他用一种镇静剂――苯乙酮来给老鼠闻。这种气味是淡淡的杏仁味。按理说老鼠没啥不乐意的。可是这个迪亚斯“不怀好心”。他一边给老鼠闻这种气味,一边电击老鼠。(所以啊,大家记住,以后远离生物学家。落在他们手里,都没几个有好下场的。)没几天,老鼠就长记性了,闻见苯乙酮的气味就吓得浑身栗抖,体如筛糠。糟了多大罪啊。
这还不算完,这些老鼠的后代小老鼠,从小既没被电击过,也没见到过爹妈。他们按理说他们根本就不可能知道爹妈遭的那个罪。可是奇怪的事儿发生了。它们闻见苯乙酮的气味就显得坐立不安,有点神经质。这是二代目,三代目表现依然如此。祖先遭的那些罪,在儿子辈和孙子辈身上有反应。儿孙这一辈明明与苯乙酮没半毛钱关系,他们却依然会对苯乙酮的气味做出反应。难道拉马克的学说又一次诈尸了?下回再说……