尼安德特人是如何消失的？《科學(xué)》有新發(fā)現(xiàn)

2010年，科學(xué)家報(bào)道了一項(xiàng)重磅發(fā)現(xiàn)：尼安德特人曾與智人，也就是解剖學(xué)意義上的現(xiàn)代人類雜交。后來(lái)，研究者又揭示了現(xiàn)代人體內(nèi)尼安德特人基因的作用，包括對(duì)晝夜節(jié)律、免疫系統(tǒng)功能以及疼痛敏感性的影響。

那么，智人的基因是否也影響了尼安德特人呢？?jī)蓚€(gè)種群的融合怎樣塑造了尼安德特人？是否推動(dòng)了他們的滅絕過程？

這些都是很難解答的疑問，不過借助新技術(shù)，研究者正在描繪出更清晰的圖景。一項(xiàng)于2024年7月發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志的新研究表明，智人和尼安德特人群體在過去25萬(wàn)年間的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)交換了DNA——這為再現(xiàn)尼安德特人消失的過程提供了大量信息，也可能改寫智人于何時(shí)、以什么狀態(tài)離開非洲的故事。

論文主要作者、普林斯頓大學(xué)劉易斯-西格勒研究所的喬舒亞 · 艾基（Joshua Akey）教授指出：迄今為止，大多數(shù)基因數(shù)據(jù)都表明現(xiàn)代人的祖先于25萬(wàn)年前在非洲進(jìn)化，后又在那里生活了20萬(wàn)年，最終于5萬(wàn)年前走出非洲，遷移到世界其他地方?！暗F(xiàn)階段的遺傳學(xué)難以追溯并非我們祖先的族群。我認(rèn)為這篇論文很有意思的一點(diǎn)是，它讓我們以遺傳學(xué)視角一窺過去不曾了解的人類走出非洲之旅?！?/p>

三次大雜交

通過比較數(shù)據(jù)庫(kù)中的DNA序列，科學(xué)家能重建不同種群或物種間的關(guān)系，而且由于基因變化在一代一代中發(fā)生的速率是穩(wěn)定的，遺傳學(xué)家可以計(jì)算出兩個(gè)群體交換DNA的時(shí)間間隔。

根據(jù)已有成果，學(xué)界判斷智人離開非洲，后與尼安德特人相遇并雜交的過程分三波展開：第一波是在大約20萬(wàn)至25萬(wàn)年前，即已知非洲大陸上最古老的智人遺骨出現(xiàn)后不久；第二波在10萬(wàn)年前；最后一波則在大約5萬(wàn)至6萬(wàn)年前。

最后一波遷徙已被學(xué)界廣泛認(rèn)可，并于2010年首次被確證：2022年諾獎(jiǎng)得主、遺傳學(xué)家斯萬(wàn)特 · 帕博（Svante P??bo）當(dāng)時(shí)對(duì)第一個(gè)尼安德特人基因組進(jìn)行了測(cè)序。發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志的這項(xiàng)新研究表明，前兩波遷徙與最后一波明顯不同——后者是真正的大規(guī)模遷徙，最終導(dǎo)致現(xiàn)代人類遍布全球。

基因偵探

根據(jù)這項(xiàng)新研究，在前兩次的雜交浪潮中，尼安德特人吸收了智人基因，雜交后代留在了尼安德特人群體中。

艾基說(shuō)，這些早期雜交事件是一小群“先鋒”智人離開非洲而又沒能在外站穩(wěn)腳跟的結(jié)果，它們?cè)诂F(xiàn)代人類的基因庫(kù)中留下的記錄很少，但對(duì)尼安德特人的基因組產(chǎn)生了重大影響。

“我認(rèn)為最簡(jiǎn)單的一種解釋是，這反映了種群規(guī)模隨時(shí)間的變化。起初，智人陸續(xù)走出非洲，遇到了種群規(guī)模相當(dāng)龐大的尼安德特人，后者基本能夠吸收這些相對(duì)零散的智人及其基因。然而，當(dāng)大約6萬(wàn)年前的智人離開非洲，進(jìn)行了一次持續(xù)的全球性遷徙時(shí)，智人與尼安德特人的雜交后代就在智人種群內(nèi)長(zhǎng)大，尼安德特人的血統(tǒng)也就此融入現(xiàn)代人類基因庫(kù)，至今仍在影響我們的生活。”

在這項(xiàng)研究中，艾基教授的團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)3具尼安德特人遺骸的基因組進(jìn)行了解碼和測(cè)序。這些遺骸距今已有5萬(wàn)到8萬(wàn)年的歷史，發(fā)掘于3個(gè)不同的地點(diǎn)：克羅地亞的凡迪亞洞穴，阿爾泰山脈的丹尼索瓦洞穴和查吉爾斯卡亞洞穴。研究人員也將基因組數(shù)據(jù)與2000名現(xiàn)代人類的基因組進(jìn)行了比較。

艾基表示：“我們開發(fā)了一個(gè)框架，用以判斷智人與尼安德特人之間的基因流動(dòng)是否發(fā)生，估算尼安德特人基因組里有多少智人序列，并識(shí)別尼安德特人基因組中這些智人序列所在的具體位置。”

尼安德特人消失之謎

倫敦自然博物館人類進(jìn)化研究的負(fù)責(zé)人克里斯 · 斯特林格（Chris Stringer，未參與新研究）表示，有少量智人化石似乎反映了這個(gè)物種早期不太成功的遷徙史，即離開非洲前往中東和歐洲地區(qū)的旅程。

這些化石包括在希臘南部阿皮迪馬洞穴發(fā)現(xiàn)的一塊21萬(wàn)年前的智人化石，以及在以色列斯庫(kù)爾和卡夫澤遺址發(fā)現(xiàn)的遺骸。在以色列發(fā)現(xiàn)的化石具有“原始特征”，例如更粗大的眉骨、更扁平的頭骨和多樣的下頜骨。

斯特林格說(shuō)：“這些特征似乎繼承于更原始的非尼安德特人祖先，也可能反映了尼安德特人曾與人屬物種發(fā)生基因流動(dòng)。現(xiàn)在，學(xué)界或許應(yīng)該根據(jù)新發(fā)現(xiàn)來(lái)重新審視尼安德特人的這些特征?！?/p>

艾基等人相信，他們針對(duì)尼安德特人種群動(dòng)態(tài)的新發(fā)現(xiàn)可能就是這個(gè)近親于4萬(wàn)年前消失的主要原因。此外，新研究還表明，當(dāng)時(shí)尼安德特人的人口規(guī)模比此前學(xué)界認(rèn)為的小20%。艾基這樣說(shuō)道：“智人的種群規(guī)模更大，他們?nèi)绾＠伺膿羯碁┮话阕罱K侵蝕了尼安德特人。尼安德特人基因很可能在智人最后一次的遷徙雜交浪潮中被吸收。滅絕是一個(gè)很復(fù)雜的問題，應(yīng)該不會(huì)只有一種解釋……但我相信，尼安德特人基因被智人群體吸收，很可能就是前者消失的一個(gè)重要原因?！?/p>

斯特林格贊同艾基等人的理論，認(rèn)為隨著尼安德特人DNA進(jìn)入更大的智人基因庫(kù)，前者人口數(shù)量會(huì)越來(lái)越少，多樣性也越來(lái)越低?！拔艺J(rèn)為這一點(diǎn)很關(guān)鍵。如果不考慮尼安德特人因與智人雜交而增加的遺傳多樣性，他們的有效種群規(guī)模也會(huì)大大減少，這進(jìn)一步證明，即使沒有不斷擴(kuò)大的智人種群競(jìng)爭(zhēng)，晚期尼安德特人可能也已瀕臨滅絕。”

資料來(lái)源 CNN