尼安德特人

 

       科学家将尼安德特人的30亿个碱基对与现代人的30亿个碱基对相比较，发现只有1000到2000个氨基酸是不同的，而现代人与黑猩猩的不同之处则有大约5万个。

 

       作为现代人的表亲，尼安德特人与我们实在是太像了。美国人类学家卡尔顿·库恩（Carleton Coon）曾说，假如有一个尼安德特人穿着正装戴着帽子在纽约乘地铁，他不会引起人们的注意。

 

       草图绘出来了

 

       不久前，科学家首次得到了我们这个表亲的基因组草图。德国马普学会进化人类学研究所的进化遗传学家施温提·柏保（Svante Pääbo）和他的研究小组2月12日宣布了这个消息，以纪念达尔文诞辰200周年。

 

       美国《科学》杂志在大篇幅报道这一消息时，引述了西班牙巴塞罗那大学的古遗传学家卡尔斯·拉鲁兹-福克斯（Carles Lalueza-Fox）的话，称这是在理解我们自身和我们的进化过程中一个“哲学意义上的转折点”。他在去年曾在一项研究中证明，至少一部分尼安德特人拥有红色的头发和白皙的皮肤。

 

       刚刚获得的基因组草图让科学家们了解到了尼安德特人的更多特点。研究人员将尼安德特人的30亿个碱基对与现代人的30亿个碱基对相比较，发现只有1000到2000个氨基酸是不同的，而现代人与黑猩猩的不同之处则有大约5万个。一年多以前，柏保与合作者发现了一种名为FoxP2的基因可能是尼安德特人和现代人共有的，这一点在新的结果中得到证实。FoxP2基因的重要性在于它关联着语言能力，这也就意味着尼安德特人有可能拥有与我们类似的语言。

 

       美国《麻省理工技术评论》称，基因组图谱显示尼安德特人缺乏乳糖酶基因。乳糖酶是帮助消化牛奶的，它的缺乏意味着尼安德特人喝牛奶后可能会出现腹泻。但柏保告诉南方周末记者：“尼安德特人并不缺乏乳糖酶基因。他们缺乏的是（单核苷酸多态性）变体，是这种变体让乳糖酶在成年人体内表达，从而使他们可以消化牛奶。”“这并不特别奇怪，因为大多数人和灵长类动物都缺少它。”柏保补充道。

 

       提取尼人的碱基对

 

       尼安德特人最早出现于35万年前的欧洲，在大约13万年前形成完整的特征，其化石主要分布在欧洲和亚洲部分地区。1997年，柏保和其学生首次成功提取了尼安德特人的碱基对。只是数量很少，只有333个，而且是从线粒体DNA中提取的，并不是从细胞核DNA中提取到的。

 

       柏保的这项研究被认为确证了尼安德特人是不同于我们的一个物种。学术界开始热烈讨论这一结果，媒体也进行了集中的报道，“但是一冷静下来，大家就开始有质疑了。”中国科学院院士、中科院古脊椎动物与古人类研究所研究员吴新智说。

 

       人一共有大约30亿个碱基对。“从300多个碱基对来分析，那只是千万分之一，很难代表全体。”吴新智分析，“就事论事地说，那个时候他们所做出来的结果是，尼安德特人跟现代人的差别，比黑猩猩的两对亚种之间的差别还要小。”

 

       当时对尼安德特人的一些重要观点就是从这少得可怜的结果中推导出来的。当时根据那么少的碱基对推导出，尼安德特人和智人共同祖先的分离发生在三十多万年到七十多万年前。在如此长的岁月里，祖先遗传下来的共同点在慢慢减少，各自新的特点逐渐增多，两者的差异越来越大，直至最终无法杂交。

 

       古人类学上早就存在一种观点：欧洲的尼安德特人是被从东方来的一批现代人完全取代了。古人类学家看到尼安德特人的化石跟3万年前以后的化石在形态上差别很大，他们所用的工具差别也很明显。“当时认为智人和尼安德特人接触时间很短，千把年。怎么就能够一千两千年的时间形态变得那么厉害啊？不可思议。所以就认为智人取代了尼安德特人。”吴新智说，“但是现在已经认识到尼安德特人与现代人共存了相当长的时间，很难想象两者之间不发生杂交。”

 

       尼安德特人究竟是被完全取代了，还是和现代人有过杂交？遗传学家希望能够从DNA中找到答案。但是他们在技术上遇到了瓶颈。年代久远，提取古生物的DNA十分困难。生物死后自身发生降解，染色体断裂，一些碱基对也发生了变化。微生物侵入生物的尸体，将自己的DNA留下来。最后，当科学家去研究生物化石的时候，现代人的DNA也很有可能污染标本。由于以上种种原因，1997年后的8年时间里，提取尼安德特人碱基对的工作几乎毫无进展。

 

       直到2005年，柏保在与一位美国学者的合作中才终于取得了一些进展，他们成功从4万年前的化石中提取了一种已经灭绝了的熊的碱基对。2006年初，加拿大麦克马斯特大学的基因学家亨得里克·玻伊纳（Hendrik Poinar）在《科学》杂志上发表论文，成功从一块猛犸象骨骼化石中提取出了2800万个碱基对。他所应用的技术是所谓“下一代测序技术”。这个突破的出现为全面进行尼安德特人基因测序打开了窗口。

 

       与现代人杂交过？

 

       在提取古DNA的行动停滞不前的时候，分子生物学家和一部分古人类学家在人类进化的问题上却发生了分歧。

 

       分子生物学家认为尼安德特人完全被现代人取代了，而且二者没有发生杂交，尼安德特人的基因没有渗入现代人的基因之中。而一部分古人类学家却坚持认为，尼安德特人——至少是一部分——对现代人的基因有贡献。

 

       “现代人怎么从古代人变过来的，这是一个比较复杂的过程。一刀切地说古人从非洲过来，‘哗’一下子取代了，哪有那么简单？”吴新智说，“我们认为，在全世界各个地方情况不一样。我们中国是以连续的为主，就是更古的人（十万二十万年前）传到今天，这是为主；而我们的祖先是不是就是那些人呢？不完全是。也有一些是从外面来的，基因交流为辅。所以我们的基因构成主要来自十万二十万年前本地的古人，但我们基因构成里也有一些外来的。”

 

       吴新智认为化石证据显而易见地证明这一点。尼安德特人的眼眶都是圆的，中国古人的都基本上是长方的。但在广东的马坝人的眼眶却是圆的。“这圆的肯定也是基因决定的，它不是因为选择，因为眼眶圆一点方一点与气候环境没有什么关系呀。”他说，“它和尼安德特人很可能是堂兄弟了。”

 

       1999年，欧洲的研究人员宣布在葡萄牙发现了一具4岁小孩的骨骼化石，这个小孩兼具了现代人和尼安德特人的特征。这被古人类学家认为是尼安德特人与现代人杂交的证据。后来罗马尼亚也发现了类似的化石，用吴新智的话说：“一半是海水，一半是火焰”。这个罗马尼亚人头骨后方的位置有一个像馒头一样的突起，这种突起被称为发髻状隆起，在几乎所有的尼安德特人身上都有，被认为是一种典型的特征。

 

       “大多数通过DNA研究现代人起源的科学家坚持认为，尼安德特人在欧洲是被完全取代的，甚至推而广之到中国也完全取代了，结果我们搞化石的人就发现在化石上有些特征很可能是尼安德特人传下来的。”吴新智说，“最初在中国已经有了证据，但不被重视。在欧洲的葡萄牙、罗马尼亚发现证据以后，才被重视了。但争论依然存在。”

 

       “我们已经看了尼安德特人对今天的人类的基因池（gene pool）的贡献，如果说有贡献的话，那也是非常少。”柏保这样介绍他的最新结果。他同时告诉南方周末记者：“我认为等我们今年晚些时候把我们的数据全部分析完了，对此会有一个更为清晰的图景。我们仍然可以期待发现让人惊讶的事情。”

 

       “过去他们一直坚持说尼人和其他更古老的人对现代人的形成没有贡献，现在发现尼人有很少贡献。在我看来，这是一个质变。从没有到有。”吴新智很乐观。

 

       至于古人类学家发现的那些化石证据，柏保的态度十分谨慎：“我不是这方面的专家，所以没办法判断。我们也希望有一天能够到亚洲去研究那些化石，以回答它们是否是杂交的证据这个问题。”

 

       尝试更多的样本

 

       2006年，在积蓄了多年的能量之后，柏保终于在技术上能够更加高效地对尼安德特人进行基因测序了。但新技术并不能完全消除他遇到的棘手：缺少干净的化石。

 

       如果说尼安德特人的化石被微生物污染了，那二者的DNA还容易区别开来。但是，如果它是被现代人的DNA污染了，由于二者十分接近，将它们区分开就几乎成了不可能做到的事情。

 

       柏保和同事从整个欧洲、中亚和西伯利亚南部搜集了70份尼安德特人化石样本，其中只有3块来自克罗地亚的碎片通过了最初的测试。其中一块中的尼安德特人DNA占到了4%，而其他绝大部分的含量都在1%以下。

 

       柏保把这珍贵的化石样本分了一些给美国能源部联合基因组研究所的爱德华·鲁宾（Edward Rubin），两人的团队分别独立对样本进行基因测序。2006年11月，他们公布了结果，鲁宾获得了65000个碱基对，而柏保获得了100万个。

 

       但人们很快注意到两个团队的结果存在大量不一致的地方。除了提取出的碱基对的数量差别很大，两者的结论也完全不同：柏保的结果显示尼安德特人与现代人曾经杂交，而鲁宾的结果则毫无这个迹象。这无法解释——除了认为至少有一个团队的样本遭到了污染。人们倾向于怀疑是柏保的样本，尽管柏保以自己的声誉做担保。后来，其他团队的调查表明的确是柏保的样本出了问题。

 

       此后柏保更加小心，他也发展了新的技术来检查样本是否受到了污染。他在2008年8月8日《细胞》杂志的封面文章中展现了由此而来的第一批重要成果，论文的结果再次支持了尼安德特人与现代人是不同物种的结论，并进一步确定，两个物种在进化上的分离发生在66万年前。

 

       柏保最新公布的基因组草图来自于一个尼安德特人女性。“现在就只有一个尼安德特人的基因组草图做出来了，所以问题是它的代表性到底怎么样？比如把我的基因组草图做出来了，我能代表你、代表他吗？难说。”吴新智说。

 

       柏保等人正在尝试用更多的样本测试，以便弄清此次的草图是否能反映尼安德特人的整体状况。

 

       责任编辑：语燃