本報記者  孟  欣

    滄海桑田的變遷，將一根4.5萬年前的古人類腿骨暴露在西伯利亞額爾齊斯河岸。一位中國女學者以其中的古DNA為語言，講述了幾萬年前人類走出非洲的種種情景。

    近日，著名科學雜志《自然》評選出“2014年度十大科學事件”，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的年輕女博士付巧妹領銜的關于“古DNA解密現代人起源”的研究入選，引起人們的廣泛關注。

    人類祖先或來自非洲

    人類從哪里來？從古至今，無數科學家、哲學家、人類學家不懈地探尋著答案。近年來大多數學者認為，盡管許多地區都發現了古人類化石，但真正與我們有“血緣關系”的人類共同的祖先，是一支5萬年前來自非洲的現代人（智人）。

    隨著研究不斷深入，學者們描繪出人類從非洲遷徙的路線：至少發生了兩次影響較大的人類從非洲向歐亞大陸的遷徙，第一次大約是在180萬年前，第二次是在10萬年前至20萬年前。路線大概是先到中東、中亞，再擴散到歐洲及亞洲其他地區。

    “目前已發現有兩支已經滅絕的古人類與從非洲走出的現代人共存過。一支是主要分布在歐洲的尼安德特人，科學家已發現了他們的化石；還有一支是通過古基因找到的，主要在亞洲的丹尼索沃人。而且DNA證據顯示，在現代人向歐亞大陸遷徙的后半段時間內，當地土著人數量發生了劇減，原因至今還不能確定。”付巧妹說。

    解開古代生命奧秘

    在德國馬克思·普朗克進化人類研究所獲得博士學位后，付巧妹在美國哈佛醫學院等機構從事演化遺傳及群體遺傳方面的研究。2014年，她與德國、美國等學者聯合研究了發現于西伯利亞額爾齊斯河岸的、約4.5萬年的一塊人類股骨化石，通過古DNA技術，實現了對該個體全基因組測序，并且揭示了早期現代人走出非洲的另一條遷徙途徑。

    付巧妹告訴記者，她對于古DNA技術揭示史前人類的發展演化非常感興趣。“在沒有文獻講述歷史的史前時期，古DNA研究、考古學對于揭示人類的起源與發展起到至關重要的作用。”她說。

    古DNA技術是遺傳學、考古學等領域的重要研究手段。通過現代分子生物學的手段，提取和分析保存在古代人類和動植物遺骸中的古DNA分子，用來研究包括古代和現代生物的譜系關系、人類起源與遷徙路線、古代個體間或群體間的親緣關系、人類遺骸的性別鑒定、古人的病理及飲食、古代農業與養殖的發展等內容，解決了許多傳統手段無法解決的科學問題，是打開古代生命奧秘的鑰匙。

    付巧妹告訴記者，運用古DNA技術需要非常謹慎地判斷和細致地操作，原因在于古DNA極易被污染。“許多微生物都會吞噬并污染古DNA；由于保存環境不同，古DNA自然降解的程度也有所不同；而研究者的操作也容易導致古DNA被污染。因此，如何分辨并盡量避免污染是非常重要的步驟。”她說，在獲取古DNA時，往往選擇遺骨內部、受環境影響較小的部分提取DNA，實驗操作也需要在超凈室、超凈臺，以及其他消除表面污染的手段下進行。另外，由于全部來自母親遺傳的線粒體比來自父母遺傳配對的常染色體數量多且容易抓取，因此常用來評估污染情況。

    講述古人遷徙故事

    付巧妹介紹，他們研究的重點是來自非洲的現代人與當地的古人類是否有基因交流，并以此推斷兩支人類發生基因交流的時間。“至少在非洲以外的地區的人群中，尼安德特人有1%至4%的基因被發現了。而在新幾內亞地區，則有4%至6%的丹尼索沃人的基因被發現。可見這兩支當地古人類與現代人共存過，并在現代人遷徙的過程中發生了‘通婚’。”她告訴記者，這根來自西伯利亞的遺骨屬于烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人，通過將其古DNA與非洲現代人、尼安德特人進行對比，可以解釋這一相關群體本身的遷徒及其與尼安德特人發生“通婚”的時間。

    付巧妹介紹，通過古DNA技術，得知烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人含有少量的尼安德特人基因（大約2.3%）。然而該群體沒有證據顯示其含有丹尼索沃人基因。并且從DNA中看不出與某一具體亞洲或歐洲古群體更接近。

    “這些研究數據說明，烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）人很可能并不像之前認為的，從非洲離開后，先抵達了丹尼索沃人大量聚集的大洋洲南部，然后進入亞洲和歐洲，因為這個路線會使他們與丹尼索沃人發生基因交流。這一結論顛覆了現代遺傳研究傳統認為的早期現代人走出非洲后僅有一條遷徙路線。有一部分現代人的祖先可能另辟蹊徑。”付巧妹解釋。

    那么，這支現代人是何時走進尼安德特人的領域，并與其發生基因交流的？據了解，過去認為現代人與尼安德特人的“雜交”發生在3萬年前至8萬年前。而付巧妹的團隊通過對烏斯季伊希姆（Ust'-Ishim）的DNA的測定得到了更小的時間范圍。

    “由于該遺骨保存了4.5萬年前的人類DNA，與以前用于研究的當代人的基因相比，古DNA片段發生重組次數少、片段長，可以讓科學家更清晰、更近距離地觀察尼安德特人和早期現代人雜交的過程和發生的年代。”付巧妹說，通過該研究，她的研究團隊得出了結論：在距今5萬年至6萬年之間，一支現代人走進歐亞大陸，現代人與尼安德特人相遇并發生了基因交流。這一結論縮小了之前學界提出的時間范圍。