中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、分子古生物学实验室主任付巧妹:利用古DNA探寻人类演化进程_研究_人类_丹尼

每经记者:梁宏亮 每经实习记者:温雅兰 每经编辑:张凌霄

40亿年前,地球被浩瀚的海洋覆盖,没有任何生命。有人认为我们的祖先是鱼,也有人认为人类是由猿类进化而来。

对于人类演化和遗传,我们有着成百上千的疑问——人类到底是由什么物种演化而来?是什么样的遗传造就了独特的人?地球上曾经有多少种族共存?了解人类演化到底有什么意义?我们的祖先有哪些特征?已灭绝的古人类跟现代人有没有互动?现代人在不同时间阶段如何演变?研究人类演化有哪些方法?等等。

“在我们体内有1%到4%——在座的你我,只要不是非洲人,都有尼安德特人的成分。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员、分子古生物学实验室主任付巧妹在3月11日举行的“我们︱WOMEN”2023复旦科创先锋论坛上向大家解释,“传统的形态学和遗传学能帮助我们取得一些了解,但存在很多不足。而通过古DNA直接研究古代人群,具有非常独特的优势,为解决问题带来了更多可能性。”

交叉学科视域下的古DNA研究

古DNA是指从已经死亡的古代生物的遗体和遗迹中得到的DNA。

“古DNA研究产生了重要的影响,像2022年的诺贝尔生理学或医学奖,就授予了这个领域。”付巧妹介绍,古DNA是一门很典型的交叉学科,研究手段和研究途径是遗传学、生物信息学,但研究问题、研究对象都与考古人类学分不开。

“古DNA有什么特征?相对于新鲜组织DNA而言,古DNA是碎片化的,片段很短。即便是从埋藏的骨骼中获得的DNA,可能大量都不来自骨骼个体本身,而是由于埋藏环境的原因,含有很多微生物,属于本源的DNA非常少。”付巧妹说到。

但是古DNA的研究并不简单,其提取物中常常包含大量污染DNA,使得测序的大部分DNA分子都是无用的信息,真正有用的古DNA序列常常只占测序数据的1%不到。

付巧妹在谈起古DNA污染时说,“在发现化石的过程中,手的接触也会带来污染。可能对于新鲜组织而言,由于内源DNA含量很高,这些污染影响不大;但是对于古DNA而言,跟内源DNA比起来,这些污染影响非常大,有时甚至没有内源DNA,错把污染当作人类自体的DNA,这对研究人类演化造成了很大困难。”

展开全文

直到2010年前后,与高通量测序方法的结合,再加上新开发的一系列古DNA技术,研究人类古DNA的道路才慢慢变得清晰。

从灭绝古人类到现代人

许多人认为,“现代人”指的就是“生活在现代的人”。但从遗传学上来看,范围可能要比我们想象的大得多。

“只要跟现代生活的人没有明显遗传或者体质差异的都包括在内,这些人在20万年前已经出现,都是现代人。”付巧妹进一步解释,“除此以外,其实在共存时间里,还存在别的类型的人,他们在体质上、DNA上都跟我们不一样,没有留下直接后代。但是这些人并不见得是完全灭绝。”

关于古人类到现代人的研究,付巧妹以丹尼索瓦人为例进行讲述,这是一项在2020年入选为国际人类起源研究十大新认知之一的研究:

第一次找到丹尼索瓦人,是在阿尔泰山脉的丹尼索瓦洞穴中,通过一个小手指骨DNA发现的,这也是第一次通过遗传找到未知的古人类。

然而,我们目前仅仅了解丹尼索瓦人对现今大洋洲及东亚人群的影响,对于他们在亚洲、尤其是东亚的分布非常不清楚。这种情况下,付巧妹团队希望在东亚找到丹尼索瓦DNA,或者是其他类型古人的DNA,所以另辟蹊径,尝试从沉积物中获取DNA。团队利用杂交原理,通过242种动物的DNA和样品中的DNA融合、杂交,然后把剩下的DNA洗涤掉,最后对这些生物DNA进行分析,探究它们属于哪种DNA,其中是否可能存在人类DNA。

付巧妹团队做了将近20个遗址,涵盖40万年到2万年之间的漫长时期,目前白石崖溶洞遗址的研究有所收获。它在甘肃南部,海拔3200米,离丹尼索瓦洞穴非常远,但团队就是在这里找到了丹尼索瓦人DNA,主要存在于第七层沉积物,就是约10万年以及6万年、可能是4.5万年的地层中。

研究发现,丹尼索瓦人DNA不仅在东亚、大洋洲人群里有残留,其实对现代人中的不少人群都有贡献和影响。比如,在极地生活的因纽特人有非常强的脂肪代谢能力,他们产生的大多是棕色脂肪,能快速把脂肪转换成能量,而这可能跟丹尼索瓦人基因也有关系。

这一系列现象都让我们看到,灭绝的古人类虽然消失了,但仍在我们体内产生一定影响,在某些人群中甚至起到了很重要的作用,尤其是生理上的作用。

古DNA是带着时间刻度的遗传信息,它从独特的视角书写了人类数万年来的演化与适应。在未来,对古DNA的研究或许可以为我们揭开更多人类的“身世之谜”。

每日经济新闻

特别声明

本文仅代表作者观点,不代表本站立场,本站仅提供信息存储服务。

分享:

扫一扫在手机阅读、分享本文