?跟著DNA“神探”來一場尋根之旅

　　中國科學(xué)家揭開南北方人群遷徙與混合之歷史

科研人員進(jìn)行古代人類樣本采集。中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所供圖

福建奇和洞約8400年前的2號(hào)個(gè)體頭骨。

付巧妹在古DNA超凈室工作。

中國山東一具約9500年前個(gè)體的顳骨。

　　我們是誰，我們從何而來？這些人類苦苦追尋的起源問題，如今有了一種最新認(rèn)識(shí)。

　　5月15日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表一項(xiàng)關(guān)于華夏族群探源的突破性研究成果，該研究由中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員付巧妹團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，利用古DNA技術(shù)開啟了一趟尋根之旅，歷經(jīng)8年艱辛探索，逐步揭開東亞尤其是中國史前人群南北格局、遷徙擴(kuò)散及遺傳混合的“神秘面紗”。

　　中國南北方人群究竟從哪里來，經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展變遷，這一發(fā)現(xiàn)對人類演化史的研究又有什么意義？記者采訪了付巧妹團(tuán)隊(duì)。

　　打開古代生命奧秘的鑰匙

　　近年來，與東亞毗鄰的東南亞、西伯利亞等地的古代人類遺傳演化研究已取得很多成果，但迄今為止，東亞尤其是中國南北方，史前人類基因組的相關(guān)信息卻所知甚少。

　　這時(shí)，古DNA技術(shù)登場了。

　　所謂古DNA技術(shù)，就是通過現(xiàn)代分子生物學(xué)的手段，提取和分析保存在古代人類和動(dòng)植物遺骸中的古DNA分子，用來研究人類起源與遷徙路線、人類遺骸的性別鑒定等內(nèi)容，解決了許多傳統(tǒng)手段無法解決的科學(xué)問題，被譽(yù)為打開古代生命奧秘的鑰匙。

　　不過，這把鑰匙并非誰都能用好，付巧妹說，運(yùn)用古DNA技術(shù)需要非常謹(jǐn)慎地判斷和細(xì)致地操作，原因在于古DNA極易被污染。

　　事實(shí)上，這項(xiàng)研究工作自2012年起就已籌備開展，在2014年，付巧妹和團(tuán)隊(duì)成員便成功獲得北方山東和南方島嶼亮島的幾個(gè)關(guān)鍵樣本基因組數(shù)據(jù)，在東亞南北方古人群遺傳特點(diǎn)上，也得出了“非常有價(jià)值”的研究進(jìn)展。

　　然而，其中一個(gè)細(xì)節(jié)卻始終讓付巧妹存疑，那就是“亮島作為島嶼的特殊地理位置”。她說，“亮島個(gè)體能否代表典型南方人群，他們與南方大陸人群會(huì)否存在巨大差異？”

　　于是，付巧妹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，開始了長達(dá)6年的南方大陸樣品“攻堅(jiān)戰(zhàn)”。

　　“我國南方大陸炎熱潮濕的氣候?qū)е履戏降臉颖静牧喜粌H稀少，而且微生物DNA污染嚴(yán)重，人類DNA被高度甚至完全降解。”付巧妹說，原本要從年代久遠(yuǎn)的人類骨骼遺骸中提取到內(nèi)源DNA已是不易，而南方樣本更是讓相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究難上加難。

　　在之后近4年里，他們專注于南方樣本的采集和古DNA實(shí)驗(yàn)。

　　其間，科研團(tuán)隊(duì)還和我國南方多家博物館及考古機(jī)構(gòu)聯(lián)絡(luò)深度合作，也曾因古DNA樣品難獲得而吃“閉門羹”；他們深入南方30多個(gè)遺址，采集了257例古代人類樣本，卻常常遇到“樣本完全不含古DNA”，或是“保存條件太差而無法提取”的情況。

　　他們在古DNA技術(shù)方面不斷摸索，最終取得突破，能夠從大量土壤微生物DNA里“釣取”極其微量的人類內(nèi)源DNA，可成功捕獲僅占0.03%的人類核DNA。

　　“我們參與的古DNA短片段提取技術(shù)，將非冰凍層人類古DNA破譯的時(shí)間推進(jìn)到40萬年前。”付巧妹說，這些技術(shù)極大擴(kuò)展了可用于古DNA研究的樣本范圍。

　　9500年前就有南北方人之分了

　　有了古DNA技術(shù)這把鑰匙，付巧妹團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家科研機(jī)構(gòu)，成功捕獲并測序了我國北方山東、內(nèi)蒙古及南方福建、毗鄰亮島和鎖港等地11個(gè)遺址的個(gè)體基因組。

　　“這些古老的證據(jù)，為大時(shí)空框架下研究東亞古人群，尤其是現(xiàn)代人的遷徙與演化歷史提供了重要的遺傳學(xué)證據(jù)。”付巧妹說。

　　這也是科學(xué)家第一次針對我國南北方人群開展的時(shí)間跨度最大的系統(tǒng)性古基因組研究。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在沿著黃河流域直到西伯利亞東部草原的人群里，至少從9500年前起，他們就攜帶一種以新石器時(shí)代山東為代表的古北方人群成分，而中國大陸沿海及臺(tái)灣海峽島嶼人群，至少從8400年前起，就攜帶一種以新石器時(shí)代福建及其毗鄰島嶼為代表的古南方人群成分，而且這兩種成分截然不同。

　　這意味著，早在9500年前，我國的南北方人群就已經(jīng)分化了。

　　當(dāng)然，隨著時(shí)間的推移，南北方人之間的差異性和分化程度，又逐漸縮小了。付巧妹說，這種變化暗示著，自新石器時(shí)代以來，南北方人之間已經(jīng)有了頻繁的遷移與混合。至少在8000年前，南北人群融合與文化交流的進(jìn)程即已開始，4800年前出現(xiàn)強(qiáng)化趨勢，至今仍在延續(xù)。

　　有意思的是，在這個(gè)過程中，古北方人群成分對現(xiàn)在的東亞人顯示出更多的影響。付巧妹說，在新石器時(shí)代之后，可以非常明顯地看到古北方人對整個(gè)中國南北方人群的影響。

　　有關(guān)東亞與東南亞祖先人群，學(xué)術(shù)界有一個(gè)“兩層假說”，即距今5000年及以前，中國福建奇和洞人與臺(tái)灣海峽亮島人等古南方人群，屬于“第一層”人群，他們與從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的“第二層”農(nóng)業(yè)人群，也就是現(xiàn)代東亞人，是截然不同的。

　　不過，付巧妹團(tuán)隊(duì)通過這次古DNA研究卻發(fā)現(xiàn)，在至少8400年前，組成現(xiàn)今東亞人群、南島語系人群基因結(jié)構(gòu)的主要祖先群體之一，已經(jīng)在東南沿海出現(xiàn)。

　　“這表明，最早的南島語系人群，起源于與我國南方的福建及其毗鄰地區(qū)相關(guān)人群，并且這一時(shí)間可以明確追溯到8400年前。”付巧妹說。

　　這也是科學(xué)家第一次通過古基因組數(shù)據(jù)，明確了中國8000多年前的古南方人群是南島語系人群的祖先來源。

　　沒有外來人群的“大換血”

　　另一個(gè)有意思的發(fā)現(xiàn)是，我國南北方人的這種演化互動(dòng)，和歐洲人群截然不同。

　　在約9000年前農(nóng)業(yè)出現(xiàn)以來，歐洲人群就不斷遭遇近東遷徙而來的農(nóng)業(yè)人群，以及歐亞草原人群等外來群體的“大換血”。換言之，外來人群長期在重構(gòu)歐洲人群遺傳信息，對現(xiàn)今歐洲人產(chǎn)生重要影響。

　　我國的情況卻有所不同。根據(jù)這次研究可以看到，雖然早在9500年前，我國南北方人群已經(jīng)分化，但南北方同期人群的演化，基本是連續(xù)的。

　　“這說明我們沒有受到明顯的外來人群影響，遷徙互動(dòng)，也主要發(fā)生在東亞區(qū)域內(nèi)各人群間。”付巧妹說。據(jù)她推斷，這可能與我國是稻作和粟作農(nóng)業(yè)的獨(dú)立起源中心有關(guān)，不需要外來人群帶來農(nóng)業(yè)，就能夠較好地自給自足。

　　如今，取得這一突破，付巧妹認(rèn)為一個(gè)關(guān)鍵的原因，還是在于古DNA技術(shù)的創(chuàng)新。

　　在科研團(tuán)隊(duì)借助這一技術(shù)成功獲取相關(guān)基因組數(shù)據(jù)后，審稿專家給出高度評價(jià)：“研究提供了非常珍貴的基因組數(shù)據(jù)，其代表的時(shí)間和區(qū)域，是前所未有而又必不可少的。”

　　在5月14日中科院和國家文物局聯(lián)合舉行的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)與研究成果發(fā)布會(huì)上，中科院院長白春禮院士專門向這一研究成果致賀信，其中談到他的評價(jià)：這項(xiàng)成果對于“探索中國史前人群的遷徙歷史、遺傳格局及內(nèi)部融合過程，對于明確現(xiàn)今主要生活在中國臺(tái)灣及太平洋島嶼等地的南島語系人群的祖先來源，具有重大的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義”。

　　在接受記者采訪時(shí)，付巧妹說，這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了東方尤其是中國史前人類遺傳、演化、適應(yīng)方面的重要信息。她也坦言，該研究只是揭開人類演化史的冰山一角，同時(shí)提出更多、更深層的追問——

　　舊石器時(shí)代，中國南北方人群有著怎樣的互動(dòng)與交流？新石器時(shí)代，北方沿海人群與內(nèi)陸人群是否存在較大差異？中國南北方人群的遷移，與農(nóng)業(yè)技術(shù)的傳播與擴(kuò)散有何關(guān)聯(lián)？

　　付巧妹希望利用古DNA技術(shù)，未來能一一破解這些謎團(tuán)，“期待著新一輪中國史前人群研究帶來新的解答。”（記者 邱晨輝）