追溯人類的ＤＮＡ足跡

奧薩瑪賓·拉登的同父異母兄弟擁有一家開發(fā)公司，2007年宣布要建造一座橋梁，橫跨連接紅海與印度洋的曼達(dá)布海峽。這個極富野心的計劃若成真，非洲的人們將可經(jīng)由這座全世界最長的橋梁前往麥加朝圣，且從數(shù)十米的高空重現(xiàn)人類歷史上最值得紀(jì)念的遷徙旅程：在五六萬年前，一小群非洲人(幾百或幾千人)搭乘小船穿越這個海峽，再也沒有回頭。

我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因，也許是氣候發(fā)生變化，或者曾經(jīng)不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當(dāng)確定的：最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特征(腦容積很大、具有語言能力)完全就是現(xiàn)代人類的特征。從亞洲大陸(今天的也門)出土的營地遺跡看來，他們在數(shù)萬年間跨越各個大陸與陸橋，一路遷徙到南美洲最南端的火地島。

科學(xué)家費盡千辛萬苦，收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具，當(dāng)然能對這段遷徙歷程有比較深入的認(rèn)識。但古代遺物總是太少，無法為如此久遠(yuǎn)的歷史提供完整的圖像。過去20年來，族群遺傳學(xué)家開始能夠填補考古人類學(xué)記錄上的這塊空白了，在他們眼中，現(xiàn)代人類早期一路遷徙，仿佛留下一路的“遺傳面包屑”可供追蹤。

人與人之間的DNA幾乎完全相同，也就是說。所有人的基因組都包含30億個核酸，這些“字母”有多達(dá)99.9％是相同的，但混雜其中的另外O.1％則是關(guān)鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部分的差異，便可得出人類血統(tǒng)的關(guān)鍵線索，以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年，在遺傳學(xué)家服中，只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據(jù)。最新的研究更使科學(xué)家調(diào)整關(guān)注焦點，現(xiàn)在他們不只看少數(shù)幾段單獨的DNA，而是放寬視野，研究散布在整個基因組里的幾十萬個核酸。

廣泛掃描DNA的結(jié)果，已經(jīng)為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖，有些研究甚至是近幾個月才剛發(fā)表。這項研究能為“現(xiàn)代人類起源于非洲”的說法背書，也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫，從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始，最后新生的分支則是南美洲印第安人和太平洋島民。

人類遺傳歧異度的研究(可說是一種史學(xué)的全球定位系統(tǒng))可追溯到第一次世界大戰(zhàn)，當(dāng)時有兩位醫(yī)師研究駐扎在希臘第撒隆尼基的士兵，發(fā)現(xiàn)一種特定血型的出現(xiàn)率會依國籍不同而有所差異。20世紀(jì)50年代，卡瓦利·斯福札正式開始研究各個族群的遺傳差異，方法是檢視各自的血型蛋白，而這些蛋白質(zhì)之所以不同，是因為制造它們的基因并不相同。

接著在1987年，美國加州大學(xué)伯克利分校的肯恩和威爾森發(fā)表了一篇開創(chuàng)性的論文，他們分析經(jīng)由母系代代相承的線粒體(細(xì)胞里制造能量的胞器)DNA后指出。人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的后代。媒體以“線粒體夏娃”為重點內(nèi)容頭條報道了這項發(fā)現(xiàn)(盡管以《圣經(jīng)》中的人物為名，這個夏娃并不是第一個女性，只是她的血統(tǒng)一路傳承至今)。

一切都與夏娃有關(guān)

在線粒體當(dāng)中，無益也無害的中性突變發(fā)生速度快、幾率相對可預(yù)測，因此它就像個“分子時鐘”，只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數(shù)量的差異(就像時鐘滴答了幾下)，研究者就可繪制遺傳樹圖，回溯出共同的祖先，即“線粒體夏娃”或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區(qū)不同譜系的繁衍時間長短，就可建構(gòu)出人類遷徙的時間表了。

1987年之后，人類多樣性的數(shù)據(jù)庫益發(fā)擴(kuò)充，又加入了只由父傳子的性染色體“Y染色體”。這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸，比只有16 000個核酸的線粒體DNA多了很多，大大提升了研究人員分辨各族群的能力。仔細(xì)分析各族群的線粒體DNA和Y染色體DNA，可以得到幾百個遺傳標(biāo)記。

人類在幾萬年間由非洲遷徙至美洲，現(xiàn)在我們已經(jīng)可以描繪出當(dāng)時的路徑，那就像是旅行者在彼此相接的高速公路上前進(jìn)，只不過速度極其緩慢。我們可以借用“英文字母加數(shù)字”的道路標(biāo)示方式來表示各個遺傳標(biāo)記，以Y染色體來說，先由M168公路(等同遺傳標(biāo)記)跨越曼達(dá)布海峽，沿著M89向北穿越阿拉伯半島，接著在M9右轉(zhuǎn)，經(jīng)過美索不達(dá)米亞，一直走到中亞的興都庫什山北方區(qū)域。再于M45左轉(zhuǎn)，到了西伯利亞之后，右轉(zhuǎn)沿著M242一直向東走，最后跨越陸橋來到阿拉斯加，此時走M(jìn)3，繼續(xù)前進(jìn)至南美洲。

線粒體DNA和Y染色體至今仍是很有用的分析工具，美國國家地理學(xué)會、國際商業(yè)機器公司(IBM)和韋特家族基金會集資4000萬美元，預(yù)計推動一項運作至2010年的研究，便有賴這些工具來完成。這個“基因地理”計劃獲得10個區(qū)域性學(xué)術(shù)機構(gòu)的協(xié)助，要在全球各地收集10萬名當(dāng)?shù)鼐用竦腄NA。計劃主持人韋爾斯說：“我們的重點是要研究人類遷徙過程的細(xì)節(jié)?！毖芯咳藛T在一篇近期發(fā)表的論文中指出，經(jīng)過了10萬年，南非的郭依桑人一直與其他非洲人擁有不一樣的遺傳特性。另一項研究則發(fā)現(xiàn)，黎巴嫩人的一部分基因庫顯示，他們也同時擁有著不同種族的血統(tǒng)。

有力的分析工具

沿著已發(fā)現(xiàn)的遷徙路徑，遺傳研究者采集了許多居民的DNA，然而這些資料看似確切，有時卻仍存疑問。因此跟譜系樹比起來，研究人類起源的科學(xué)家寧愿相信握在手上的化石，因為化石是用放射性同位素來定年，DNA則看突變，而突變率會隨著不同段DNA而有變動。

但是考古人類學(xué)家深陷一個困境：化石遺物太稀少，而且常常不完整。舉例來說，透過線粒體和Y染色體的遺傳物質(zhì)，可以看出人類最早由非洲遷徙到澳洲的過程，但路徑沿線的實體人工制品多半已消失無蹤。

因此，缺乏石頭與骨頭的解決方案是：更多的DNA，不管哪里來的都好。為了支持遺傳證據(jù)的可信度，研究人員更著手探尋在人類身上搭便車的微生物，檢查它們的基因是否呈現(xiàn)類似的遷移模式。這些白吃白喝的家伙包括細(xì)菌、病毒甚至虱子。除了研究微生物，人類基因組計劃與其他廣泛檢視整個基因組的相關(guān)研究也發(fā)展出一系列有力工具。這些工具有助于彌補遺傳研究方法的不足之處。美國加州大學(xué)戴維斯分校的人類學(xué)教授韋弗說：“從很多個人與族群的基因組中可看到如此多的差異，由這些差異來測試不同的假說，會得到比較顯著的統(tǒng)計結(jié)果?！?/p>

近10年來，研究人員同時比較了散布在整個基因組30億個核酸之間、各式各樣的不同位置，結(jié)果得到戲劇化的發(fā)現(xiàn)。第一個針對全基因組的研究在將近10年前進(jìn)行，重點是比較不同族群之間稱為“微衛(wèi)星基因座”的短段重復(fù)DNA片段有何差異。最近的全基因組掃描又讓我們眼界更寬，2008年2月，《科學(xué)》和《自然》各刊登一篇至今最大規(guī)模的人類多樣性研究論文，兩個研究都測試過50萬個以上的“單核酸多型性”(SNP，DNA一個特定位置的核酸換成另一種核酸)，材料來自“人類基因組多樣性群集”，這是取自全球51個族群約1000個人身上的細(xì)胞株，保存于法國巴黎的“人類多型性研究中心”。

兩個研究團(tuán)隊以不同的方法分析大量數(shù)據(jù)，一方面直接比較各族群的SNP。另一方面也檢視各種“單倍型”(即DNA片段包含很多個SNP，經(jīng)過多個世代一直完整遺傳下來)。一個將論文發(fā)表于《自然》的研究團(tuán)隊更發(fā)展出一項探討人類差異度的新技術(shù)，他們于整個基因組選取一些長達(dá)100萬個核酸的DNA段落，比較不同人之間這些段落的重復(fù)或缺失情形(稱為復(fù)制數(shù)變異)，很符合在基因組里尋找更多遺傳變異標(biāo)記的研究主流。這篇論文的領(lǐng)銜作者、美國密歇根大學(xué)安娜堡分校的羅森博格說：“基因組的任何一段都有其歷史，但不見得能夠反映整個基因組的自古源流。”不過他又說，若能同時檢視許多區(qū)域，便可克服上述問題：“只要握有數(shù)千個標(biāo)記，便有可能說出人類遷徙的完整故事?！?/p>

研究人員檢視數(shù)十萬個SNP之后，便能解答各個族群的來源與身份，即使遷徙到遠(yuǎn)方，也能看出族群間的親疏關(guān)系。舉例來說，南美洲原住民的血統(tǒng)可追溯至西伯利亞人及一些亞洲民族：貝都因人身上同時有來自歐洲、巴基斯坦和中東的血統(tǒng)。

這些發(fā)現(xiàn)與先前的人類學(xué)、考古學(xué)、語言學(xué)和生物學(xué)(包含前面提到的線粒體與Y染色體DNA部分)研究結(jié)果相互印證，也為“遠(yuǎn)離非洲”假說提供更廣泛的統(tǒng)計基礎(chǔ)，可以支持一小群人由非洲向外遷移的說法。這群人在新家園繁衍壯大，直到這些“最早的祖先”分支出另一個子群，并再次出走；這樣的過程反復(fù)發(fā)生，直到最后全世界都有人類居住。與此同時，這些徒步旅人壓縮了其他古代人類族群(包括尼安德特人和直立人)的生活空間，也很少或幾乎沒有機會與這些族群混血。由新的DNA研究結(jié)果可看出，每回分支出一個較小的族群時，源自非洲族群的遺傳多樣性就少一點，一旦遷徙距離(與時間)離非洲越遠(yuǎn)，多樣性益發(fā)減少，這也就可以作為追蹤族群移動的工具。例如美洲原住民是最后一群大規(guī)模跨洲遷徙的移民，與非洲人比起來，他們基因組內(nèi)的多樣性只剩下一半。