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人類從未停止進化

  • 圖片說明: 鐮狀細胞 鐮狀細胞能夠阻止瘧疾寄生蟲對血紅細胞的感染,但會與其他健康問題有關,例如肝硬化。
  • 圖片說明: 肝硬化
  • 圖片說明: 乳糖耐受性的形成是近代人類歷史中最有力的一個進化
  • 人類經歷著不同的自然選擇壓力,文化差異似乎加快了某些進化轉變。在過去的幾千年,古代人的骨骼也有明顯的變化。很多地方人的頭骨變了,變得更寬更小。

      對於近代人類進化的變化,我們所知甚少。這些變化大多數都隱藏得很好。目前歐洲有關古DNA的記錄是國際上最詳細的,而美國、衣索比亞、印度、中國和其他地區的古DNA也陸續傳到了網上。我們已經對這些數據進行了單一基因組的分析,很快就能整理出一幅基因變化的地圖,找出近期的歷史進化。

      ———約翰?霍克斯 (本文作者,美國威斯康星大學麥迪遜分校古人類學家)

      江澤珍 編譯

      有關自然選擇的研究告訴我們,我們現在看到的人類多樣性是由近代發展起來的。現代人類90%的基因是遺傳大約10萬年以前撒哈拉沙漠以南地區的人類。因此,很多遺傳學家認為,人類的進化似乎已經到了尾聲。

      幾百萬年前,人類的祖先與黑猩猩和僰猿的祖先分離,歷經了體格、飲食、習慣和腦體積的巨大變化。約10萬年以前,他們開始學會了直立行走、使用工具並創建了語言。全世界大多數人的基因組都是類似的。因此,許多科學家會認為人類進化已經到達尾聲。

      然而,全球的人類都經歷著不同的 自然選擇壓力,而且文化差異似乎加快了某些進化轉變。比如,開始馴養動物區域的人群體內出現了乳糖耐受性;熱帶地區種植莊稼後,水源變成了蚊子的棲息地,導致之後的黃熱病和瘧疾,最終引起了當地人群血紅細胞的變化;新的生態系統必然帶來人體的改變,如高海拔的人色素會變淺,以保證維生素D的含量,為他們加快氧氣的新陳代謝……

      自然選擇是捉摸不透的,人類的進化之路從未停止。

      血異常的出現

      在近代人群中,第一個與自然選擇有關的跡象是在血液中發現的。

      首先,B型血通常出現在亞洲,在其它地方很少出現。其次,專家們確定了其他帶有明顯地域特徵的血型,其中最典型的就是達菲血型,它有三個版本,或者說等位基因,就像ABO血型系統一樣。其中一種版本———達菲null,出現在撒哈拉沙漠以南95%的人口中,而同樣生活在那個地區但祖先是來自其他地方的人口中,幾乎沒有這種血型。

      除血型外,研究人員還分析了近代出現的血液紊亂和異常的現象。其中一項有趣的發現是:6-磷酸葡萄糖脫氧酶的不足可以維持血紅細胞的數量,但有時也會引起致命的疾病。其他的血液異常現象還包括:鐮狀細胞特徵、血紅蛋白產量減少 (α-地中海貧血)、血溶性貧血、血紅蛋白異常等等。對這些血液異常現象的地域性研究發現,它們的出現都與瘧疾有關。而在沒有瘧疾的地區,基本沒有鐮狀細胞跡象和其他血紅細胞變化的出現。

      乳糖耐受性增強

      人類和其他哺乳動物乳汁中30%的熱量是來自一種叫做「乳糖」的物質。要想利用這些熱量,消化系統必須將它分解成兩種化學物質:半乳糖和葡萄糖。在人類開始馴養動物,並飲用它們產出的奶後,人類體內進化出了一種乳糖耐受性。但只有尚未斷奶的動物才具備這種能力,成年的動物是不能分解乳糖的。

      現代還有很多人只能按嬰兒的方式分解乳糖。一般來說,成人正常攝取牛奶能激發一小部分的乳糖耐受性,但大量飲用牛奶或其他含乳糖的奶製品會引起消化問題。中國人以及很多歐洲南部的人都有牛奶消化的困難,而在歐洲北部和撒哈拉沙漠以南地區,95%的成年人天生就能產生乳糖耐受性,因此沒有消化牛奶的困難。歐亞大陸西部以及撒哈拉沙漠以南以外的其他地區,也有小部分的人能產生乳糖耐受性。

      乳糖耐受性的產生與基因有關。從愛爾蘭到印度地區,那裡的人們都經歷過1次可以產生乳糖耐受性的基因突變。而阿拉伯半島和撒哈拉沙漠以南的人經歷過5次。因此在古代人類中,經歷了至少5次可以促進乳糖耐受性形成的突變。突變發生的區域就是那些馴養牛、羊、駱駝和收集奶製品的地方。而人類最早在1萬年以前開始馴養動物,牛普遍出現在撒哈拉沙漠以南地區和歐洲北部的時間還要再晚一點,這證明乳糖耐受性在成人中形成的時間離現在並不長。

      乳糖耐受性不僅是人類近代最有影響力的基因變化,也是科學家從古代骨骸DNA中研究的第一個課題。德國美因茲大學的約阿希姆?博格和同事是第一個研究該課題的團隊。7000年以前打獵、釣魚為生的歐洲古人類並沒有進行農耕、馴養動物,因此他們的基因序列里沒有一絲乳糖耐受性的痕迹。之後在歐洲和西亞的陶瓷器上發現了奶脂的殘留,證明了人們已經開始馴養牲口,乳糖耐受性才開始出現。

      自乳糖耐受性出現在古人類基因中之後,以平均10%的速度在每代人中發展了起來。這種進化的優勢可能引起婦女生育能力的提前。長期進行低熱量飲食的女人通常生育能力較低,在生完孩子後再懷孕的時間較長。一個具有乳糖耐受性的女人可以利用牛奶的熱量降低自己的生育年齡,提高自己的生育能力。

      在過去的2000年里,乳糖耐受性依舊在擴大影響範圍。美國斯坦福大學的亞伊爾?菲爾德及其同事去年在英國抽取了3000多個人類基因,研究基因自然選擇的效應,他們發現乳糖耐受性是英國繼羅馬時代後最大,而且是唯一的基因變化。

      膚色等顏色的變化

      乳糖耐受性是近代人類最重要的一項進化突破,它與文化有著密不可分的關係,並且是由單一基因的轉變形成的。但人類其他的進化就不像乳糖耐受性進化那麼簡單,它們是由多種基因共同影響進化的。

      膚色就是一個典型的例子。膚色是人口中最明顯的生理特徵之一,受到20多種基因的控制,這些基因負責產生黑色素、管理黑色素的比例分布,從而形成膚色。這些基因的變化會破壞真黑色素,產生大量偏紅的嗜黑色素,並分布在皮膚的不同區域,形成一些雀斑。

      儘管影響膚色的基因很複雜,但在人類進化中還是有一定的規律。祖先生活在熱帶的人大多都是深膚色,而祖先生活在靠南極北極的人大多是淺膚色。最新的一項研究發現,1萬年前住在北歐的人,要比現在的北歐人膚色要深。

      人體其他部位的顏色也在進化。近期,菲爾德和同事對現代英國人祖先的DNA進行研究,發現在藍眼睛和金頭髮人的DNA中,和頭髮及眼睛有關的色素要比其他人明顯增多。自羅馬時代之後,英國經歷過大量的移民,包括維京人、盎格魯撒克遜人和諾曼人的遷入。但人口遷移並不能解釋為什麼有些基因的數量會出現如此巨大的變動。而且近1000年內,英國人的頭髮確實越來越金了。


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