两项分别发表在《自然》和《科学》杂志上的新研究,对现代人基因组中少量尼安德特人DNA的来源进行了深入研究,揭示了早期人类与尼安德特人交配的具体时间和影响。
早期人类与尼安德特人交配时间确定
大多数非非洲人的基因组中含有约1%到2%的尼安德特人DNA,这长期以来都是科学家们研究的焦点。两项新研究都得出结论:早期人类与尼安德特人的交配发生在人类走出非洲并迁徙到新大陆的一个有限时期内,大约在43500年前到50500年前。
在接下来的100代人中,大多数尼安德特人DNA逐渐消失,但并非全部。保留至今的尼安德特人DNA与现代人的某些性状相关,例如皮肤色素沉着、免疫反应和新陈代谢。
这项新发现比以往的一些估计更晚,这缩小了人类扩散到中国和澳大利亚等地的可能时间范围。它也解释了在非洲以外地区(例如欧洲)发现的,年代超过5万年前的早期人类化石的意义:这些群体最终灭绝了,成为进化上的死胡同。
马克斯·普朗克进化人类学研究所的Johannes Krause教授表示:“人类历史不仅仅是一个成功的故事。我们实际上已经灭绝过好几次了。我们现在已经确定了多个谱系,它们并没有对后代人类做出贡献。”
研究方法与结果
两组研究人员采用了不同的方法。Moorjani及其团队分析了来自59个古代个体(生活在2000年前到45000年前)和275个现代人的基因组信息,分析了尼安德特人DNA在这些基因组中随时间的变化。
他们确定尼安德特人基因流入人类的时间大约在47000年前,持续时间不超过7000年。这一发现与考古证据相符,考古证据表明,尼安德特人和人类在人类走出非洲时在地理上重叠。许多科学家怀疑这两个物种在中东相遇,但这尚未得到证实。
交配后,自然选择保留了尼安德特人的一些性状,而淘汰了更多其他性状。马克斯·普朗克进化人类学研究所的Leonardo Iasi博士说:“对尼安德特人祖先的大部分选择(积极和消极的)发生在基因流动后的很短时间内,大约在100代以内。”
另一项发表在《自然》杂志上的研究,分析了在德国Ranis一个洞穴遗址发现的六个基因组,这些遗骸可以追溯到大约45000年前。研究人员还分析了在捷克共和国一个洞穴遗址发现的一个个体的DNA,这两个遗址的年代大致相同。结果表明,Ranis发现的两个人与捷克共和国洞穴中发现的个体密切相关。
他们得出结论,在两个遗址发现的个体很可能是一个小型孤立种群的一部分,可能只有大约200人。从遗传学的角度来看,他们没有留下后代——这个种群灭绝了。然而,这些个体的DNA与另一组研究人员分析的遗骸具有相同的尼安德特人影响痕迹,这加强了“混合”(或交配)的单一事件的观点。
研究意义与未解之谜
普林斯顿大学的Joshua Akey教授(未参与任何一项研究)表示:“很高兴看到两项独立的研究,使用独立的数据和方法得出了基本相同的答案。这增强了我们的信心。”
伦敦自然历史博物馆的人类进化研究负责人Chris Stringer教授表示,确定交配事件有助于梳理人类进化时间表的其他关键部分。这些发现将“那些导致当今那些地区的人类的群体到达中国和澳大利亚等地区的时间限制在5万年前,因为它们的基因组共享相同的交配事件”。
Stringer补充说,这些研究还阐明了人类与丹尼索瓦人(另一个已灭绝的物种)交配的时间范围——这发生在尼安德特人DNA引入之后。
然而,Akey说,一些问题仍然存在。目前尚不清楚人类和尼安德特人交配的频率。关于人类从尼安德特人和丹尼索瓦人DNA中获得的性状,还有更多需要了解的地方。此外,还有39000年前尼安德特人神秘消失的问题。
Akey认为,人类与尼安德特人的交配可能导致了后者的消失。“我认为交配相当频繁,”Akey说。“而且交配的次数足够多,以至于通过将它们融入人类种群来导致尼安德特人的消失。但这仍然是推测性的。”
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