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  • 古DNA研究者付巧妹:过去有我们想象不到的可能性
      來源:bat365在線平臺官方網站  更新時間:2023-09-28 05:01:42
      
      付巧妹在西湖大學湖心講堂演講。古D過去圖片來源:西湖大學

    “現代人是研究有們不是就是指現在正在生活的人?不僅僅如此?,F代人包括現在生活的巧妹人,還包括跟我們體質特征沒有明顯區別的想象人,他們存在的古D過去時間至少可以追溯到20萬年前,也就是研究有們說,現代人在20萬年前就已經出現了。巧妹”“古DNA除了讓我們了解過去,想象也讓我們產生反思。古D過去” 3月25日下午,研究有們在杭州西湖大學湖心講堂上,巧妹中國科學院古脊椎動物與古人類研究所古DNA實驗室主任付巧妹研究員在演講時說。想象

    付巧妹主要從事演化遺傳與群體遺傳方面的古D過去研究,2009年-2013年,研究有們她在德國馬克思·普朗克進化人類研究所(Max Planck Institute for Astronomy)攻讀演化遺傳學博士學位,巧妹師從2022年諾貝爾生理學或醫學獎得主斯萬特·帕博(Svante P??bo)。

    2017年,付巧妹團隊成功獲取了中國第一例人類古基因組——40000年前北京田園洞人的古基因組,這也是目前為止東亞最古老的早期現代人基因組,《科學》(Science)雜志評價其填補了東亞在地理和時間尺度上的巨大空白,正式為東亞人群遺傳演化研究打開局面。付巧妹團隊還在其他歐亞人群研究上取得重大突破,幫助重寫了歐洲最早的現代人類歷史,豐富了人類演化過程的細節知識。因成果顯著,她被《自然》(Nature)評為“中國十大科學之星”之一。

    古DNA研究很難,最主要的難點在于對古DNA的提取。付巧妹介紹,在聚合酶鏈式反應(PCR)技術時代,即便是從骨骼中獲取古DNA,本源DNA也非常少,很多都是微生物的DNA。二代測序技術出現以后,科學家們才得以將污染和本源DNA區別開,于是有了在污染情況下從事古DNA研究的條件。

    了解那么遙遠的過去有什么用?付巧妹表示,她研究的初心是,希望通過解碼古DNA,了解過去發生了什么,又如何造就了人類的現在?!肮臘NA除了讓我們了解過去,也讓我們產生反思?!彼龔乃膫€方面展示了她們團隊近年來在東亞尋蹤的成果。

    解碼新疆和西藏人群

    付巧妹團隊最新的研究成果是一項關于青藏高原人群互動交流歷史的研究,3月17日,該研究成果在線發表于《科學進展》(Science Advances)?!拔覀冊?013年以前就在醞釀這個項目了,到2014年才第一次去西藏,一直到2023年,成果才出來?!备肚擅媒榻B,她們希望解答西藏不同區域的人群變化,當時主要局限在于,西藏東南部和西部沒有太多數據。

    經過多年的努力,她們發現,5100年前在青藏高原生活的人群已經有非常獨特的北方人群特點,從5100年到現在的西藏人群就是東亞北方人群,其中少量遺傳成分是未知的亞洲成分。近1000年以來,西藏人群受到了低海拔地區的東亞人群的影響。

    西藏內部的源流和不同的區域有關,不同區域(東南部、東北部、南部、中部)人群的遺傳結構有些不同,在南部生活的人群對西部和東南部人群的影響非常大,且這個影響和雅魯臧布江有直接聯系。此外,在前吐蕃時期,生活在日喀則的古人群對那曲的人群有重大影響,說明當時當地人群的成分和交流跟政治王朝的興起與衰落有很大的關系。

    在青海宗日遺址,付巧妹團隊發現,從5100年到3000多年,當地雖然以青藏高原的人群為主,但4700年前人群混有黃河流域人群的成分,與考古相結合,她們認為這反映了粟黍作農業的影響。

    另一點意外的發現是,現在的西藏人中,86%的人都和丹尼索瓦人有類似的高原適應性基因,但在5000多年前,甚至到3000多年前的古人群當中,這一比重還不足一半,86%的高比例可能是在最近的1000年才出現的。付巧妹團隊懷疑這不是人群交流的結果,而很有可能是受到了基因突變的正向選擇(某一位點逐漸積累,成優勢的位點),以幫助他們適應青藏高原的環境。

    新疆也是人類歷史上重要的文化和人群交匯區。據付巧妹介紹,她們在新疆的研究從2016年開始,到2022年完成。她們研究發現,在5000多年前,新疆地區的人群主要是古北亞相關人群成分,在3000年前后的鐵器時代,相關人群有更多樣的變化,歐亞草原文化在不斷融入。她們還發現,5000多年前,古新疆人群是棕色眼睛,深色頭發,一直到鐵器時代,出現了少量的淺色眼睛,淺色頭發人群。

    人類是一脈相承的嗎?

    末次冰期是距今最近的一次冰河時期,約于70000年前開始,于11500年前完結,猛犸象等動物就在這一時期滅絕。末次冰期最寒冷的階段大約在27000年至19000年前,被稱為末次盛冰期。付巧妹團隊想知道,“在環境局限使人類面臨非常大的挑戰的情況下,人類是否像我們想象的那樣,在一個地方一脈相承,不斷演化?”

    “直到2017年,中國才在北京房山獲得了第一例人類古基因組——40000年前的田園洞人。我們想系統了解整個冰河時期東亞的演變,但通過田園洞人的個體很難反映出來,所以這個研究耗時非常長?!备肚擅谜f。

    付巧妹團隊發現,在末次盛冰期,田園洞人對北方地區的人群影響很大,除了北京房山之外,在黑龍江區域,甚至到蒙古,田園洞人都廣泛存在。但到了末次盛冰期快結束時(19000年前),這些地區的田園洞相關人群就“消失”了。說明在末次盛冰期結束時,這個地區的人群發生了很大的變化,而非我們印象中的“一脈相承”。另一個有意思的現象是,14000年以來生活在黑龍江的人經歷了10000多年的演變,和現在的人群仍然是非常相似的,基本沒有受到大量外來影響,并且研究發現,美洲原住民的東亞成分主要來源于黑龍江區域的古人群。

    付巧妹表示,在冰河時期,無論是歐洲還是亞洲,與適應性相關的基因是有變化的。比如歐洲人的藍眼睛是在14000年之后才出現的?!昂芏喑WR并不是絕對的知識,過去有很多我們想象不到的可能性?!备肚擅谜f道。

    滅絕古人類對現代人有影響?

    2005年,《科學》雜志發布125個最具挑戰性的科學問題,其中就包括至今有多少人和我們共存過,他們之間有何關聯?2021年,《科學》雜志對125個科學問題進行了更新,這個問題實際上仍在其中。

    為了解決這個問題,付巧妹團隊開始尋找已滅絕的古人類的蹤跡。她們曾在阿爾泰山脈的丹尼索瓦洞穴中通過一個小手指骨第一次發現丹尼索瓦人,她們想進一步了解丹尼索瓦人在亞洲,尤其是東亞的分布。她們所用的方法是,從古人類生活過的土中獲取古DNA來進行研究。她們從沉積物(土)中捕獲了242種哺乳動物的DNA,利用雜交的原理,洗滌不相關的DNA,富集感興趣的DNA,再進行生物信息分析,看其中是否存在人類的DNA。

    付巧妹團隊在將近20個遺址進行了尋找,目前只在甘肅南部海拔3200米的白石崖溶洞中找到了丹尼索瓦人DNA?!八嬖V我們白石崖溶洞的人和丹尼索瓦洞穴的人存在著聯系,雖然這兩個地方距離非常遠?!备肚擅谜f。丹尼索瓦人DNA對現代人中的不少人群都有影響。例如前述青藏高原的人群,和丹尼索瓦人相似的基因讓他們更加適應高原環境。這項研究在2020年入選為國際人類起源研究十大新認知之一。

    另一個例子是40000年前的田園洞人。付巧妹團隊發現,田園洞人除了是東亞人之外,還和當時的一群歐洲人有聯系。2017年,她們猜測二者之間的遺傳聯系不是因為基因交流,而是一種未知的現代人將他們聯系了起來。2021年,她們找到了這群人?!斑@是做科研很重要的魅力,我們在不斷探尋的過程中找到了很重要的發現,但在這個過程中會有更多可能,且有很多推測得到證實,這是讓人非常興奮的?!备肚擅帽硎?。

    南北方人群差異超乎想象

    我們都熟悉南北方差異。付巧妹是個南方人,她對南北方差異的體會是,第一次進入北方的大學時,吃到咸豆腐腦,她覺得很詫異,到處找糖,但找不到。這讓她后來在碩士課題的基礎上,萌生研究古南北方人群遺傳特點的想法?!斑^去的南北方差異和現在的差異跟我們想象的完全不一樣?!备肚擅谜f。

    總結幾項研究,付巧妹指出,南北方人群至少在19000年前就已經分化,19000年就已經存在了古北方人,在南方,至少12000年前就存在對現在有影響的古南方人群。

    付巧妹團隊發現,古南北方人群的差異遠大于現在南北方人群的差異,并且古南方人群和現在南方人群之間的差異遠大于古北方人群和現在北方人群之間的差異。分析發現,在3000-4000年之后,大量的古北方人對南方產生了很大的影響,現在的南方人群中有大量北方人群的混合成分。

    這說明南北方古人群存在遷移和融合的過程,同時,這和歐洲人群的演化過程又不同。歐洲沒有本土農業,農耕人群是外來人群,所以現在的歐洲人中不到一半的遺傳成分來自狩獵采集,其他成分都是外來的。而在中國,古南北方人群雖然已經分化,但相互之間的交流是內部交流,并未受到大量外來人群的影響。

    演講的最后,付巧妹表示,“希望大家能有更多思考,尤其對于一些新的學科,不要希望它可以一蹴而就?!彼岬?,上世紀90年代,有學者對化石、恐龍蛋等的DNA進行研究,最終發現提取的DNA都來自于污染,如果當時因為這個錯誤就止步不前的話,也就沒有近十幾年古DNA對人類演化的巨大幫助。

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