【科普】人类起源的“两次走出非洲”

czhuosu

如果说现代生命科学的台柱是分子生物学，各位想必还是没有意见的吧。分子生物学相对于传统生物研究的优势一方面是它直指生命信息的本质，另一方面则在于分子生物学的决定性——生命基础根本上是由物理化学原理决定的。尽管生物体系是难以把握的混沌系统，但对于某些细节我们可以解析得非常透彻，而这些细节也将成为生命研究权威的参照物。

比如说分子钟。分子钟的建立是基于DNA的复制的（但是也可以拿RNA和蛋白质分析）。DNA只要复制就意味着出错的可能性——而在一般情况下，DNA复制的错误率是一定的，并且出错的位点和次数是一个随机事件。这也就意味着，通过泊松分布等统计学方法，我们可以通过比较两种生物基因序列（严格来说恰恰不是基因序列，而是几乎不受自然选择作用的DNA序列）的差异，计算出两种生物的祖先中断基因交流（对动物而言就是交配）后独立进化的时间——好比是两个人隔一段时间便随机地向各个方向移动一个固定的距离，我们可以通过他们之间的距离估算他们分开了多久——这也是为什么这种分析方法被成为分子钟的原因。

接下来我们就可以切入正题了：为什么分子生物学不支持多地起源说。证据正是来自生物钟。Svante Paabo领导的团队历经十年，终于从曾被认为是欧洲人祖先的尼安德特人（Neandertal）的化石中提取出了DNA，经过分子钟分析后，发现尼安德特人和现代智人的祖先在几十万年前就分道扬镳了，根本没有任何直系进化的关系。而与此同时，Svante Paabo对世界各地抽取了上百个随机样本，通过比对，基因序列的差异小到不能用分子钟算出祖先分路的时间——这意味着，当今世界上所有人类，同属于Homo Sapiens这个种，几乎（注意！）是从同一支祖先进化来的。但是，差异也不是小到无法分析，在通过对基因多样性的研究中，研究者们发现，非洲人的基因多样性太高了——把其它所有大洲的基因多样性加起来乘以2也比不上非洲。这个事实为什么能推出非洲起源呢？其实就是一句话：起源地的基因多样性高，因为物种在扩散前在这里呆的时间最长，进化变异的时间也最长。

那什么又是“二次走出非洲假说”呢？又是前面S.P教授的贡献（因为他最先提出尼安德特人的基因组）。他通过历史上绝对没有与尼安德特人发生接触的非洲人、欧洲人、亚洲人（他用的样本是中国人）和尼安德特人拿在一起比较，发现非洲人和欧洲人、亚洲人具有明显的差异，欧亚大陆的人明显与尼安德特人有更近的亲缘——这意味着曾发生过基因交流。根据计算，欧亚大陆的人大概有2.5%的尼安德特人基因。不只是尼安德特人，2008在西伯利亚发现的丹尼索瓦人（Denisovan）也有类似的现象，只是相对而言比较奇葩：研究人员在欧亚大陆各个人群中都没有发现Denisovan人的基因痕迹，最后竟然阴差阳错地在南太平洋的巴布亚新几内亚和美拉尼西亚地区的人群中发现约5%的Denisovan基因。

总结一下：目前“两次走出非洲”的化石证据不足，主要证据来自于分子生物学。假说的图景是：约100万年前，人类（人属各成员）第一次走出非洲，在各地发展出自己的种群。约10万年前，人类（就是我们智人种）第二次走出非洲，与第一次走出非洲的人类发生有限的基因交流。之后由于目前尚在争议的原因，第一次走出非洲的人类灭绝了，我们的祖先逐渐扩散占据了全世界。