新發現古代DNA重寫人類進化故事

來自博科園

幾十萬年前現代人類的祖先從一個古老的世系中分化出來，這一世系導致了尼安德特人和丹尼索瓦人的崛起。然而這些群體之間的進化關係尚不清楚。

utah領導的一所大學開發了一種分析DNA序列數據的新方法以重現古代人類人口的早期歷史，他們揭示了一個與現代人類、尼安德特人和丹尼索瓦人有關的傳統智慧的進化故事。

研究發現尼安德特人與現代人分離後幾乎滅絕了。僅僅在300代之後尼安德特人和丹尼索瓦人在大約744000年前就分道揚鑣了。然後全球尼安德特人的人口增長到成千上萬的人，他們生活分散在歐亞大陸的人口中。這一假設與傳統智慧相悖，但它比傳統智慧更有意義。該研究的主要作者人類學系主任艾倫·羅傑斯(Alan Rogers)於2017年8月7日在《美國國家科學院院刊》發表了這一研究。

這些帶有嵌入式基因樹的種群樹顯示了突變是如何產生核苷酸位點模式的。每個基因樹的四個分支提示代表了四個種群的遺傳樣本:現代非洲人、現代歐亞混血兒、尼安德特人和丹尼索瓦人。在左邊的樹中由歐亞人、尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組共享突變(藍色顯示)。在右邊的樹中，這種突變(紅色顯示)由歐亞人和尼安德特人的基因組共享。圖片版權：Alan Rogers, University of Utah

不同的進化故事

只有有限的化石碎片樣本，人類學家利用遺傳學和統計學來彙編人類進化的歷史。先前估計尼安德特人的人口數量非常小，大約有1000人。然而2015年的一項研究顯示，如果尼安德特人的人口被細分為孤立的區域群體，這些估計就代表了個人的數量。猶他州的研究小組認為，這解釋了先前的估計和他們自己對尼安德特人的人口規模的更大的估計之間的差異。

看看這些數據顯示了所有的相關因素，模型並沒有預測我們所看到的基因模式，德克薩斯大學安德森癌症研究中心博士後研究員瑞安·伯蘭德說我們需要一個不同的模型，因此我們需要一個不同的進化故事。

研究小組開發了一種名為legofit的改進的統計學方法，該方法可用於基因庫中的多個種群。他們估計尼安德特人基因流入現代歐亞人口的比例，即古代人口從彼此分離的年代，以及他們的人口規模。

DNA的家族史

人類基因組大約有35億個核苷酸位點，隨著時間的推移某些位點的基因會發生突變。如果父母把這種突變傳給他們的孩子，他們把它傳給他們的孩子，那麼，這種突變就像一個家族印記，印在DNA上。

科學家們利用這些突變將進化的歷史拼湊在一起，在過去的幾十萬年里。通過在不同人類群體的核苷酸位點尋找共享基因突變，科學家可以估算出群體分化的時間，以及為基因庫貢獻的人群的大小。

你試圖在其他人群中找到這些遠古人類的指紋，這只是基因組的一小部分，但它在那裡。他們比較了四個人口的基因組：現代歐亞人、現代非洲人、尼安德特人和丹尼索瓦人。現代樣本來自於1000基因組計劃的第一階段，而古代樣本來自馬克斯·普朗克進化人類學研究所。猶他州的研究小組分析了在兩個或三個人類群體中共享基因突變的幾百萬個核苷酸位點，並建立了10個不同的核苷酸位點模式。

針對傳統智慧

這項新方法證實了之前的估計，即現代歐亞混血兒擁有尼安德特人DNA的2%。然而，其他的發現質疑了既定的理論。

他們的分析顯示20%的核苷酸位點只出現了尼安德特人和丹尼索瓦人的基因突變，這是一種基因時間戳，標誌著古代群體分化的時間。研究小組計算出尼安德特人和丹尼索瓦人在大約744000年前就分開了，比其他任何估計都要早得多。

如果尼安德特人和丹尼索瓦人後來分離，那麼就應該有更多的遺址出現在這兩個古老的樣本中，但沒有出現在現代樣本中。分析還質疑尼安德特人的人口只有1000人。這裡有一些證據;尼安德特人的DNA含有基因突變，這種突變通常發生在很少遺傳多樣性的小群體中。

然而在不同的地方發現的尼安德特人的基因是不同的，這支持了這項研究的發現，認為地區的尼安德特人可能是一小群人，這說明了有害的突變而全球人口相當大。我們的想法是這些小的、地理上孤立的人群，比如島嶼，有時會相互作用，但從島到島的移動是痛苦的，因此他們傾向於留在自己的人群中。

他們的分析顯示尼安德特人成長為成千上萬的個體，生活在支離破碎、與世隔絕的人群中。有一個富有的尼安德特人化石記錄，有很多尼安德特人的遺址。很難想像如果全世界只有1000人，那麼會有這麼多的人。羅傑斯很高興在其他環境中應用這種新方法。在某種程度上這證明了這種方法是可行的，這是令人興奮的。

羅傑斯說：我們有非凡的能力來準確地估計事物，比任何人意識到的都要追溯到遙遠的過去。

來自：猶他州立大學

參考期刊：美國國家科學院學報

編譯：雙螺旋

審校：博科園

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