Y染色体追踪人类亚当

利用Y染色体确定人类共同的父亲最终可以帮助确定其他古人类的活动范围和迁徙情况。

利用Y染色体确定人类共同的父亲最终可以帮助确定其他古人类的活动范围和迁徙情况。

据南方周末(张田勘):与传说中的线粒体夏娃相对应,在生物学上这位人类的共同父亲就应当是Y染色体亚当,最新研究表明,两者出现的时间大致相同。

1987年美国加利福尼亚大学伯克利分校的瑞贝卡·卡恩(Rebecca Cann)和艾伦·威尔逊(Allan Wilson)在英国《自然》杂志上发表了一篇文章。他们对不同人种的148个胎盘提取的线粒体DNA进行研究,结果表明,人类的线粒体DNA有一种高度相似的特征,平均差异率只有0.32%左右。通过计算,研究人员得出结论,现代人有一位最近的共同母亲,她是约15万至20万年前的一位非洲女性,可以称为线粒体夏娃。

Y染色体亚当

尽管线粒体母亲的假说在后来受到质疑,但越来越多的研究结果表明,人类确实存在着最近的共同母亲,且不同的人种都有其最近的共同母亲,如欧洲人有7位最近的共同母亲。既然人类有共同的母亲,也就必然会有一位最近的共同父亲。如果与传说中的夏娃相对应,在生物学上这位人类的共同父亲就应当是Y染色体亚当,因为Y染色体是男性独有的性染色体,追踪Y染色体上的基因和基因突变,就能找到男性最近的共同祖先。

对人类最近的共同祖先(父亲和母亲)的时间追溯称为TMRCA(the time to the most recent common ancestor),即确认今天人类距离最近共同祖先的时间。因此,寻找人类最近的共同父亲即是寻找Y染色体亚当。2013年8月2日美国《科学》杂志上发表的两篇文章都认为,Y染色体亚当与以前发现的线粒体夏娃出现的时间大致相同。

意大利萨萨里大学的保罗·弗朗卡拉西(Paolo Francalacci)的研究小组对地中海中孤立的撒丁岛上1204名男子的数千个Y染色体进行了基因分析。研究人员鉴定了这些人Y染色体男性特异部分(MSY),发现在11763个MSY的单核苷酸多态性(SNP)中有6751个基因突变是以前从来没有被记录过的。

研究人员同时构建了包含所有在欧洲人中发现的DNA主要单倍型系统发育树,并与撒丁人的种系分支进行比较,再用考古研究获得的7700年前撒丁人初次扩散的资料进行校正。根据这些结果,研究人员计算出,人类父系世系大约在18万年至20万年前合并到一起,亦即Y染色体亚当出现在距今18万年至20万年前。

另外,美国斯坦福大学的大卫·波兹尼克(G.David Poznik)从人类基因组多样性计划及其他渠道获得了来自世界各地9个地方(包括撒哈拉沙漠以南非洲、西伯利亚、柬埔寨、巴基斯坦、阿尔及利亚和墨西哥等地)的69名男性的Y染色体,并对这一染色体上的基因组进行分析,其中包括该研究组已经发现的Y染色体基本分支树。研究人员同时确认了非洲人单倍型古老的系统发育结构,通过比较和计算,认为今天人类最近的共同父亲是在12万至15.6万年前出现在地球上的。该研究小组采用同样的方法对线粒体DNA进行分析,计算出线粒体及现代母系世系——线粒体夏娃——起源于大约9.9万年至14.8万年前。

与以前的结果不同

上述两项研究虽然有数万年的差异,但是却共同得出了一个结论,人类最近的共同父亲和共同母亲大约是同时出现的,尤其是弗朗卡拉西研究小组的结论与1987年卡恩和威尔逊的结论基本相同。但是,这两项研究结果却与以前一些追溯人类最早的共同父亲的研究结果不吻合。以前的研究表明,人类最近的共同父亲出现的时间要么较早,要么较晚。

最早发现人类最近的共同父亲线索的是美国耶鲁大学的道里特(R. L. Dorit)等三位研究人员。他们发表在1995年5月26日的美国《科学》杂志上“人类Y染色体在ZFY区上不存在多态性”的文章描述了一个惊人的事实。对世界各地不同种族的38名男性的Y染色体的基因进行分析时发现,在这些男性的Y染色体的ZFY基因区,38人的DNA序列竟然完全相同。然而,这38名男性根本没有任何亲戚关系,难道这些男人是过去某个帝王巡游或征战世界(如成吉思汗)在各地留下的后裔?

ZFY基因即锌指基因(zinc-finger-Y gene,ZFY),有一百多个碱基对(基因字符),是继SRY(雄性决定基因)之后又一个与性分化有关的单拷贝基因,涉及精子的发生,而且ZFY基因位于Y染色体短臂,不受Y染色体长臂变异的影响。从这一点可以推论,这是一个体现男性特征的不易变异的基因区,如果深入追踪,就有可能找到人类最近的共同父亲。

通过对ZFY和SRY等基因的研究,研究人员发现,Y染色体上有一个不能发生重组的区域,称为Y染色体非重组区。在这个区域中有很多男性特有的基因,ZFY和SRY等多种基因就位于NRY区。一些研究人员从这个基因区的单核苷酸多态性推论,人类最近的共同父亲——Y染色体亚当——是大约27万年前生活在非洲的一位男性。

美国科学作者安·吉本斯(Ann Gibbons)在1997年10月31日的《科学》杂志上发表一篇题为“Y染色体显示亚当是一位非洲人”的综述文章。在吉本斯的文章中提供了判断Y染色体亚当是一位非洲人的主要根据。这位最近的人类共同父亲的Y染色体短臂Yp11.3点上的ZFY基因区内有一个独特基因,含有七百多个碱基对(基因字符),这也是今天全球所有男人都携带的一个基因标记,即亚当标记。

那么,人类最近的共同父亲是什么模样呢?美国斯坦福大学的分子生物学家斯宾塞·韦尔斯(Spencer Wells)描述了这位人类共同父亲的形象:他是一位黑皮肤(很可能比现在非洲人的肤色要浅)、瘦削、身材适中的人,生活在二十多万年前的埃塞俄比亚或索马里。如果今天他穿着西装在火车上与你面对面,你很可能不会认出他。

尚未形成定论

波兹尼克研究小组的杰弗里·基德博士表示,他们的研究首次提供了重要的证据证明Y染色体亚当并不早于线粒体夏娃出现,这似乎是对过去研究结果的否定。但是,波兹尼克小组的结果也只是一种假说,还有更多的研究表明,Y染色体亚当并非一个人,而是泛指所有把Y染色体遗传到今天的男性的祖先,因此,人类最近的共同父亲可能是多人,而且他们出现的时间目前也并没有一致认可的结论。

美国斯坦福大学的彼得·昂德希尔(Peter A. Underhill)和彼得·欧芬纳(Peter. J. Oefner)等人在2000年11月的《自然遗传学》杂志发表文章称,对全球21个地方1062名男性的Y染色体进行研究后,发现有160个突变,由此发现,欧洲和亚洲等地的现代人群都起源于非洲,而美洲和澳大利亚现代人群又都起源于亚洲人群。所有这些人最近的共同父亲(Y染色体亚当)生活在距今约6万-9万年前的非洲。

然而,美国亚利桑那大学的迈克尔·哈默(Michael Hammer)和费尔南多·门德斯(Fernando L. Mendez)等人在2013年2月28日的《美国人类遗传学》杂志发表题为“一支非裔父系为人类Y染色体系统发育树增添一个极其古老的根”的文章,却得出了与昂德希尔等人的研究结果不同的结论。哈默等人对自己研究组获得的更为古老的Y染色体样本的研究结果提出,Y染色体亚当可能生存于23.7万年至58.1万年前的非洲。Y染色体亚当在人类历史中并非同一人,所有现今人类的Y染色体亚当可能与过去或未来人类的Y染色体亚当不同。

由于男性的生育力相较于女性更弱,有些男性没有儿子,但是有些男性则有很多后代。所以,当一个男性分支消失后,一个较近期的人就会成为新的Y染色体亚当。有可能人类最近的共同父亲是几个埃塞俄比亚人、苏丹人和科伊桑人。

哈默认为,弗朗卡拉西和波兹尼克两个研究组得出的Y染色体亚当出现的时间比他的研究小组提出的时间更晚的一个原因是,前者并没有掌握更充分的研究样本。例如,哈默等人获得了在西喀麦隆一个较小地区男性的Y染色体样本,从这个Y染色体分支可以向前追溯到更早的Y染色体亚当。

但是,1987年提出线粒体夏娃之说之一的瑞贝卡·卡恩(现供职于夏威夷大学)在8月2日同一期的《科学》杂志撰文肯定了弗朗卡拉西和波兹尼克两个研究小组的结果,称他们的研究是“出色的和严谨的”。

显然,对人类最近的共同父亲(Y染色体亚当)和母亲(线粒体夏娃)的追踪现在还处于争鸣阶段,尤其是对他们各自出现的准确时间,不同的研究小组都提出了有一定根据的假说,但尚未在学界形成定论。(中国化石网)





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