什么是分子人类学?


NO.3 什么是分子人类学?


「人类多地区进化说」之所以难以成立,除了古人类化石存在断层以外,更主要的原因在于,这一说法,不符合基因遗传学的常识。

接触过最基础生物学科的人,应该都知道,大自然各种生物划分类别,最小的类别就是物种。区分物种的标准,就是相互之间有没有生殖隔离。

所谓生殖隔离,就是两个物种之间无法交配产生后代,或者即便交配产生了后代,这个后代也无法再生育。

典型的例子,就是驴和马,两者可以交配生出骡子,但是骡子却无法生育。再比如狮子和老虎,可以生出狮虎兽,但是狮虎兽却和骡子一样,无法生育后代。

驴和马的混血儿,骡子

至于狮子和豹子、人类与猩猩、猫和狗,诸如此类,更直接是无法产生后代。

之所以会出现生殖隔离,在于两个物种之间的基因出现突变、重组等等。简单来说,就是基因出现大的分化,分化到两类基因之间无法配对。甚至分化到两类基因之间,无法产生配对的机会。

说了这么多的生物学名词,可能没有生物学基础的人,已经看晕了。

简单来说,生物之所以出现千奇百怪的样貌,全都是由细胞内的基因来决定的,比较洋气的名字,叫做DNA。基因的本质是一个个遗传片段组成的双螺旋序列(物质基础是脱氧核糖核酸),序列再组合成一对对染色体,一对对染色体,再组合成基因。


DNA的双螺旋序列


DNA序列组成的染色体,状如字母X

除了单细胞生物外,很多生物都是有性繁殖。简单来说,就是两个个体,各自拿出一半的基因,组合到一起,形成新的完整基因,也就是一个新的个体。

比如植物拿出的一半基因,叫做花粉。动物们拿出的一半基因,叫做精子或卵子。


完整基因的细胞通过减数分裂,形成半数基因的生殖细胞

只有当两半基因非常相似时,才有可能配对成新的基因。比如,染色体的数量起码要一样,数量不一样,根本不可能配对成功。人类基因染色体有23对,黑猩猩基因染色体有24对,两者各拿出一半,23条染色体和24条染色体,你说怎么配对?

也有染色体数量不一样,但配对成功的,比如驴是31对,马是32对,两者结合成的骡子,染色体是31对零1个,63个。但是等骡子再生育时,63个染色体,无法拆分成一半了,自然也就无法生育了。

有很多物种,相互之间生殖隔离,分属两个物种,但在几十万甚至几百万年前,却拥有共同的祖先。时间和地理分隔,可以让基因染色体发生巨大的改变,无论是数量还是状态,最终导致两者之间分道扬镳。

如果按照「人类多地区进化说」,黄种人是亚洲本土猿人进化而来的,黑种人是非洲猿人进化而来的,那么两者之间的地理分割,至少也有几百万年的时间。就算按照直立人来算,直立人诞生也有180多万年。这么长时间的分隔,还会让他们相互之间,没有产生生殖隔离?以至于今天全世界的人类,都还可以互相混血,没有分化成不同的物种?

但是,物种分化的时间没有统一的标准。最短的,可以一千多年,长的,也可以达到几十万年以上。

单凭时间,并不能肯定,智人与直立人之间是否存在生殖隔离。只能说分隔100多万年的时间,生殖隔离的可能性极大,而生殖不隔离的可能性,极小。

那么既然凭借时间,无法判定智人与直立人之间存在生殖隔离,那又凭什么说,黄种人不是本土独立起源的呢?

一个与生殖隔离有关,和人类基因更有关的学科,能够解决这类问题。

这门学科,就叫做分子人类学。

简单说,分子人类学,就是通过检测现有人群的基因,来判断哪些人群相互之间血缘的远近。

说到人类基因,就需要谈谈人类基因的特点。

人类基因有23对染色体,这个在前文也提到过。这23对染色体中,有22对是常染色体,负责决定人的骨骼形状、样貌,以及其他各种生理特征。甚至人的先天性格,也是由这22对常染色体中的某些部分决定的。(这难道就是物质决定意识的最佳证明吗?)

剩余的一对染色体,是性染色体,其一为Y染色体,其二为X染色体。之所以叫性染色体,是因为人的男女性别特征,就是靠这对染色体来决定的。

当一个人的性染色体是YX组合,那就是男性,是XX组合,那就是女性。

性染色体与常染色体相比,它的遗传比较稳定。尤其是Y染色体,很固定的由父亲传给儿子,再传给孙子,一代又一代,除非没有男丁出生,否则绝对不会缺席。


Y染色体固定按照父系传承

这一点上,女性的X染色体就要稍微逊色一点了。因为女性需要两个XX染色体,这其中一个来自于父亲,一个来自于母亲。而当她继续繁衍后代时,只能把其中一个X传给自己的儿子或者女儿。

这也就意味着(中间推导过程略微复杂,就不需要读者费心了解了),一个男孩的X染色体,有可能来自于自己的外公,也有可能来自于自己的外婆。而一个女孩的X染色体,那来源就更复杂了,既有可能来自于自己的外公、外婆,也有可能来自于自己的奶奶。

相比Y染色体固定的父系传承,X染色体的传承是既不父系也不母系,比较复杂。而其余的22对常染色体,就更复杂了,它可以随机的把基因的一半遗传给自己的后代。

(以下推导过程略微复杂,没有兴趣者可以略过不看)无论是父亲母亲,她都会从祖父祖母(或外公外婆)双方那里各自遗传到1/2的基因。但是当父母再传遗传给后代时,因为是随机取半,所以并非是把1/4的祖父(外祖父)基因和1/4的祖母(外祖母)基因传给孙辈。孙辈遗传到的祖父基因可能会比1/4多,也有可能会比1/4少,祖母基因、外公基因、外婆基因,也是一样。

也就是说,常染色体遗传更加不固定。那么,类似于Y染色体固定在父系中传承那样,固定在母系中传承的基因,到底有没有呢?

还是有的。除了细胞核基因,细胞质中的线粒体也含有基因,叫线粒体基因,洋气一点,叫做线粒体DNA,再洋气一点,叫做mtDNA。

线粒体会通过女性的卵细胞传递给后代,男性的精子却并不携带线粒体,自然也就不携带线粒体DNA。

因此,女性的线粒体DNA会按照母系一直遗传下去,而男性的的线粒体DNA来自母亲,但不能遗传给后代。

一个是严格按照父系传承的Y染色体DNA,一个是严格按照母系传承的线粒体DNA,不妨把它们称为父系基因和母系基因。

有了父系基因、母系基因,接下来的工作就交给分子人类学。

分子人类学分析人类基因,采取的方法,叫做STR基因位点分型检测法。

又是一个拗口的专业名词,其实含义很简单。基因是由染色体组成,而染色体又是一个个基因片段排列成的双螺旋序列,那一个个片段,就叫做基因位点。


基因编辑即是对基因位点进行编辑,是福还是祸?

打个不恰当的比方,染色体就像自行车链条,基因片段就像链条上一个连一个的链条节片。基因上的链条节片,就是控制人类生理特征的关键。

而单个基因片段上,会出现2~6个碱基组成的序列,又叫碱基序列、核心序列。碱基序列会串联起来,在基因片段上重复排列,形成宽窄不一的条码,与日常可见的商品条形码类似。


状如条形码的基因位点分析图

这就相当于,基因链条分为一个个链条节片,而每个链条节片上,都有碱基序列排成条形码形状。这个条形码,就叫做STR基因位点,在这里,也可以戏称为基因条形码。

染色体(基因序列)——自行车链条

基因片段(基因位点)——链条节片

STR基因点位(基因条形码)——链条节片上的条形码

一个人体内所有的基因,在同一个片段,条形码是一样的。但是不同的人,在同一个片段,基因条形码的形状可能一样,也可能会不一样。单凭一个片段,无法判断出两个人之间是否有亲缘关系。

但如果把两个人各自基因中,相同的16个基因片段拿出来对比,就可以通过条形码,判断出这两个人血缘的亲疏,据说判断父子关系的准备率高达99.99%,接近百分之百。

亲子鉴定用的就是这种方法,同样研究人类族群基因关系的分子人类学,一样用的是这种方法。只不过,分子人类学侧重于检测父系基因和母系基因。

检测父系亲属之间的基因(所有染色体)条形码,就会发现,兄弟之间有相同的部分,父子之间也有相同的部分,祖孙之间也有相同的部分。兄弟之间相同的部分,包含父子之间相同的部分,父子之间相同的部分,又包含祖孙之间相同的部分。

打个比方。我们把基因条形码编号从A到Z,祖父的基因条形码传给了父亲,父亲在B点发生了基因突变。父亲再传给两个儿子,大儿子在C1点发生了基因突变,二儿子在C2点发生了基因突变。

不管怎么突变,两个儿子和父亲都含有共同的AB段条形码,而祖父、父亲和两个儿子,都含有共同的A段条形码,只要往上追溯,都能够找到更早的共同的祖先。

以上所讲的情况,包括了Y染色体和常染色体,而实际上,单纯的Y染色体,突变的概率要小的多,突变需要的时间也要长得多,大概需要几千年才会突变一次。

也就是说,只看常染色体,即便是双胞胎兄弟,相互之间的基因也会不一样。但是只看父系基因(Y染色体),可能连续几十代的父系祖孙,他们的基因都是完全一样的。如此一来,就能推导出更早类型的父系基因出现的年代。

2000年,美国斯坦福大学教授昂德希尔就利用这种分析法,发现人类男性的父系基因,全部遗传自6~9万年前非洲的同一个祖先。这位祖先的Y染色体被称作「染色体亚当」。

当然,作为汉人,你把他称作「染色体伏羲」,也不会有什么问题。

不过最新的一些发表在美国《科学》杂志上的研究表明,染色体亚当/伏羲的时间,可能要比9万年更早,大约在18~20万年前。

母系基因的分析方法,也是一样,而且发现的更早。

1987年,加利福尼亚大学的瑞贝卡·卡恩和艾伦·威尔逊,在英国《自然》杂志上发表的研究结果表明,全球人类母系基因具有高度相似性,平均差异率只有0.32%左右,而且全部遗传自15~20万年前非洲的一个共同祖先。

这位祖先也不例外,她的线粒体基因,被称作「线粒体夏娃」,当然,你也可以叫她「线粒体女娲」。

同样,美国斯坦福大学的大卫·波兹尼克和他的小组又有新的研究发现,他们分析计算出,父系共祖出现的时间,又变成了12万~15.6万年前,母系共祖出现的时间,变成了9.9~14.8万年前。

现代人类父系母系的共祖已经确定,「人类多地区进化说」也不攻自破。

不过新的问题又出现了,父系与母系共祖的时间并不是完全确定,两者都是在前后几万年的范畴内,甚至不同的研究之间,父系共祖与母系共祖出现的时间相差几万年。

如果真的相差了几万年,人类又怎么会是这两个祖先的后裔呢?

下节继续。

-END-

本文为寒山忆雪原创文章,转载请注明文章来源及原作者。

看更多历史文章,请关注公众号  寒山喷史

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,491评论 5 459
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,856评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,745评论 0 319
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,196评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,073评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,112评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,531评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,215评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,485评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,578评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,356评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,215评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,583评论 3 299
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,898评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,174评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,497评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,697评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容

  • 书名基因社会作者(美)以太·亚奈(Itai Yanai) / (美)马丁·莱凯尔(Martin Lercher)译...
    xuwensheng阅读 1,915评论 1 11
  • 关关,关雎尔。 她没有曲筱绡那么古灵精怪,没有安迪那么聪明强大,没有樊胜美那么貌美如花,甚至都没有邱莹莹那么热情勇...
    小小小零一阅读 655评论 0 2
  • 在歌声和欢笑声中,和朋友们在包厢里正玩得惬意,突然门被推开,一个带着眼睛的美女手捧着一束鲜花走进来。随...
    璀璨之星阅读 128评论 0 0
  • 【政治篇】 政治也算老生常谈,我也是看学长学姐们的经验贴熬过来的,其实说多了都是小马过河,只有你自己知道个中滋味。...
    菪夏阅读 433评论 0 5