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【中国科学报】人之初 分南北

2020-05-15 中国科学报 丁佳
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语音播报

付巧妹在工作中 中科院古脊椎所供图

  你是谁?从哪里来?要到哪里去?这三个“终极问题”,不仅是小区保安天天要问的,也是古人类学家孜孜以求的“圣杯”。

  5月15日,《科学》杂志在线发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员付巧妹团队独立主导、多家单位参与的一篇研究论文。该论文从遗传学角度揭开有关中国南北方史前人群格局及迁移与混合这一重大学术问题上的若干谜团,填补了东方尤其是中国地区史前人类遗传、演化、适应的重要信息缺环。

  南北方人,9500年前就“分家”了

  近年来,与东亚毗邻的东南亚、西伯利亚等地的古代人类遗传演化研究已取得很多成果,但迄今为止,东亚尤其是中国南北方,史前人类基因组的相关信息却所知甚少。

  “人类演化史中,不能缺少来自中国的重要篇章。”抱着这个想法,付巧妹团队联合多家科研机构,依托先进的古DNA技术,成功捕获并测序了中国北方山东、内蒙古及南方福建、毗邻亮岛和锁港等地11个遗址的25个9500~4200年前的个体和1个300年前个体的基因组。

  这些古老的证据,为大时空框架下研究东亚古人群,尤其是现代人的迁徙与演化历史提供了重要的遗传学证据,这也是首次针对中国南北方人群展开的时间跨度最大的系统性古基因组研究。

  他们发现,在沿着黄河流域直到西伯利亚东部草原的人群里,至少从9500年前起,就都携带一种以新石器时代山东个体为代表的古北方人群成分,而中国大陆沿海及台湾海峡岛屿人群至少从8400年前起就携带一种以新石器时代福建及其毗邻岛屿个体为代表的古南方人群成分,而且这两种成分截然不同。

  “这就是说,早在9500年前,中国的南北方人群就已经分化了。”付巧妹告诉《中国科学报》,“然而随着时间的推移,南北方人之间的差异性和分化程度又开始逐渐缩小了,这种变化暗示着,自新石器时代以来,南北方人之间已经有了频繁的迁移与混合。”

  有趣的是,中国南北方人的这种“互动”跟欧洲人群截然不同。在约9000年前农业出现以来,欧洲人群就不断遭遇近东农业人群及欧亚草原人群等外来群体的“大换血”,外来人群一直在重构欧洲人群遗传信息。

  可在中国,南北方同期人群的演化基本上是连续的,没有受到外来人群的明显影响,似乎一直“肥水不流外人田”。

  付巧妹分析,这可能与中国是稻作和粟作农业的独立起源中心有关。“农业对人口扩增的影响是巨大的。农业不是在欧洲本土起源的,外来人群带来了农业,就可能很快在当地扩张起来;而中国人有自己的农业,能自给自足,何不‘自得其乐’呢?”

  “进击”的福建人

  研究人员发现,古南方人群成分虽然在现今东亚大陆人群中所占比例较小,却对其他地区的人群具有广泛的影响。现代遗传学和新石器时代中期以来的考古学材料虽已暗示了南岛语系人群与东亚南方大陆人群之间的联系,但对其起源地却一直没有定论。

  此次付巧妹团队的研究,终于找到了确凿的遗传学证据。他们通过研究发现,现今广泛分布于台湾海峡、东南亚和太平洋西南部岛屿的南岛语系人群,与新石器时代的中国南方沿海人群有着非常密切的遗传联系。

  这表明,最早的南岛语系人群起源于与中国南方的福建及其毗邻地区相关人群,并且这一时间可以明确追溯到8400年前。“这是我们第一次通过古基因组数据明确了中国8000多年前的古南方人群是南岛语系人群的祖先来源。”付巧妹说。

  值得一提的是,相较于现今生活在东亚北方和西部人群(如达斡尔族人群),福建8400年前的奇和洞人显示出与东亚现今中部和南方人群(如汉族和傣族人群)存在着更多的遗传联系,且与中国台湾的阿美族和泰雅族人群具有最强的遗传联系,反映出现今族群之间的联系性。

  中科院院长白春礼评价称,这项成果对于“探索中国史前人群的迁徙历史、遗传格局及内部融合过程,对于明确现今主要生活在中国台湾及太平洋岛屿等地的南岛语系人群的祖先来源,具有重大的科学价值和社会意义”。

  “钓”DNA的古人类“神探”

  付巧妹团队的这项研究不仅揭示出南方大陆人群与北方大陆人群的遗传联系,而且证实了南岛语系人群的中国南方起源。审稿专家对此高度评价道:“研究提供了非常珍贵的基因组数据,其代表的时间和区域是前所未有而又必不可少的。”

  这项研究工作自2012年起开始筹备,历时8年,终于取得重大突破。其实早在2014年,她和团队成员便已成功获得北方山东和南方岛屿亮岛的几个关键样本的基因组数据,在东亚南北方古人群遗传特点上得出了非常有价值的研究进展。

  可她却总觉得,自己还没有被说服。“亮岛是个岛屿,大家都知道,岛上的人跟大陆上的人有可能是完全不同的。”于是,付巧妹带领团队,开始了长达六年的南方大陆样品“攻坚战”。

  然而,中国南方炎热潮湿的气候非常不利于骨骼的保存,因而来自南方的样本材料不仅稀少,而且微生物DNA污染严重,人类的DNA常常被高度甚至完全降解,这让相关实验和研究难上加难。在近4年的时间里,他们深入南方30多个遗址,采集了257例古代人类样本,却常常遇到样本完全不含古DNA,或是保存条件太差而无法提取的情况。

  幸而,他们在古DNA关键技术方面取得了新的突破,如他们与合作单位共同开发的古DNA捕获技术,能够从大量土壤微生物DNA里“钓取”极其微量的人类内源DNA,曾成功捕获仅占0.03%的人类核DNA。

  正是这些“蛛丝马迹”,让付巧妹成为了一名古人类“神探”,她抽丝剥茧,最终拼就了一幅中国史前人群的起源地图,而这幅地图,也让人类历史变得更加完整。

  (原载于《中国科学报》 2020-05-15 第1版 要闻)
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