人類停止進化?
人類停止進化了?
在環境壓力下,一種基因突變擴散到整個人群,改變了人類的某種性狀-------這種經典的進化方式需要環境保持數萬年不變,但在當前環境迅速改變的情況下,我們又該如何進化?
人類祖先在大約6萬年前走出非洲向全 球遷徙時,他們遇到了一些僅憑史前技術 無法解決的環境難題。
很多科學家因此猜測,對人類基因 組進行全面分析,應該會找到很多證據表 明,一些新型突變最近才擴散到不同人群 中。這是一種自然選擇——因為擁有這些 突變的人會比沒有的人繁殖出更多更健康 的後代。
然而事實證明,儘管在人類基因組 中,的確有些「標記」暗示我們的祖先曾 經歷過強烈而快速的自然選擇過程,但大 多數能檢測到的自然選擇發生的速度,似 乎都比科學家想像的慢得
綜述
幾千年前,人類跋山涉水,首次來到海拔4 200 多米的青 藏高原。雖然這個沒有競爭者的全新環境可以為他們提 供種種好處,但在海拔如此高的地區,空氣中的平均含氧量 大約只有海平面的60%,這會導致慢性高原病,提高嬰兒死 亡率,對他們的身體是嚴峻考驗。今年年初,一系列研究發 現了一種在中國藏族人中很常見,但在其他人群中很罕見的 基因變異,它可以調節藏族人體內的紅細胞生成量,這或許 有助於解釋藏族人為什麼能適應惡劣的生存環境。這一發現 立即引起全球關注,因為它提供了一個生動的例證,向我們 展示了人類如何在不太遙遠的過去快速適應新環境。一項研 究估計,這個有益變異擴散至大多數藏族人體內的時間距今 不到3 000 年——在進化長河中,這只是一瞬間而已。
在藏族人身上的發現,似乎印證了這樣一種觀點:自從大 約6 萬年前(估計的時間範圍為5 萬年前~ 10 萬年前)人類 首次走出非洲大陸後,在生理上已經經歷過多次這樣的適應性 改變。在從悶熱的東非草原和灌叢帶向外遷徙的過程中,人類 足跡幾乎遍及寒冷的凍土帶、潮濕的熱帶雨林、酷熱的沙漠等 所有陸地生態系統和氣候區,高海拔只是多種環境挑戰中的一 種。不可否認,人類對環境的很多次適應都含有「技術」成分, 比如為了抵禦寒冷,我們製造出了衣服。但在史前時代,僅憑 技術根本不足以解決傳染病大範圍流行、高山上空氣稀薄等環 境難題。在這些情況下,人類對環境的適應只能通過遺傳進化 而不是技術來解決。因此,我們有理由預期,對人類基因組的 全面檢測會發現很多最近才擴散至不同人群的新基因突變,原 因則是自然選擇——也就是說,攜帶這些突變的人生出的孩子, 會比其他人的孩子更健康、更有利於繁殖。
選擇印記
如果一段DNA 區域上的SNP 多樣性較低,科學家就可 以推斷,這個區域經歷過自然選擇。從整個基因組水平來 看,任意兩個人都非常相似,每1 000 個核苷酸對里僅有1 個不同。發生單個核苷酸變異的位點叫做單核苷酸多態性, 簡稱SNP。每個SNP 位點上的不同DNA 片段叫做等位基因。 如果一個SNP 等位基因能提高繁殖效率,它最終就可能擴 散到整個群體中,也就是說,這個基因被自然選擇「選定」了。 同時,這個有益基因附近的等位基因也會隨之遺傳,因而 也會在人群中越來越普遍。這樣一來,原本在這個SNP 位 點的其他基因都會被現在這個有益基因及其「跟隨者」取代, 導致這個區域的多樣性降低甚至消失,這個過程就叫做選 擇性清除。
緩慢的進化
更多證據表明,經典意義上的自然選擇的發 生其實非常緩慢,而且還需要環境長期保持不變。
經 典的選擇性清除——在自然選擇作用下,一 種新的優勢突變在人群中迅速固定下來,實 際上很少發生於我們的祖先踏上環球旅行之 後。我們推測,自然選擇對單個等位基因的 作用其實相對微弱,因此僅能緩慢地推進基 因的擴散。這樣一來,只有當環境壓力數萬 年持續不變的時候,大多數等位基因才可能 在選擇壓力下擴散至整個人群。
一個性狀,多個基因
每個性狀的變化,其實都涉及 成千上萬的基因變異。
我們的結論似乎自相矛盾:如果一個有 用的等位基因真的需要50 000 年而非5 000 年才能在一個群體中普遍存在,那麼人類為 何能迅速適應新環境?儘管我們理解得最充 分的適應性變化都源於單基因突變,但絕大 部分的適應性變化可能並非以這種方式產生, 而是由一些對基因組中上千或上萬個相關基 因具有溫和影響的基因變異造成的——也就 是說,這些適應性改變是多基因性的。
繼續進化?
只要基因組沒有經過大規模的 人為改造,人類仍然會是今天的人類。
與文化、技術——當然,還有地球環境——的變 化速度相比,絕大部分人類遺傳特徵的變化都極其緩慢。而 且,較大的適應性轉變需要環境保持千萬年不變。因此,從 今以後的5 000 年裡,人類所處的環境無疑會發生極大的改變, 但只要基因組沒有經過大規模的人為改造,人類大概仍然會 是今天的人類,不會有什麼變化。
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