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我们的古人类祖先会不会受到传染病的困扰?

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度350票 浏览148次 时间:2020年4月18日 12:48
长骨肉瘤的跖骨(引自Odes et al.,2018)

长骨肉瘤的跖骨(引自Odes et al.,2018)

土耳其发现的具有结核病变的古人类额骨(引自Kappelman et al., 2008)

土耳其发现的具有结核病变的古人类额骨(引自Kappelman et al., 2008)

伊拉克发现的残疾尼安德特人,上图为萎缩的右肱骨,下图为正常的左肱骨(引自Trinkaus and Villotte, 2017)

伊拉克发现的残疾尼安德特人,上图为萎缩的右肱骨,下图为正常的左肱骨(引自Trinkaus and Villotte, 2017)

(化石网报道)据北京自然博物馆(科学研究部古生物学博士 裘锐):嗨,时隔不久,跟你们讨论过恐龙遭遇新冠病毒的“大脑洞”古生物博士又来了。今天的话题是——我们古人类祖先,会不会受到传染病的困扰?

相比于其它动物的化石,人类化石更为稀少,我们对很多化石人类物种的了解只能依赖于几颗牙齿或几块骨头。因此对古人类疾病的研究相对于其它古生物来说更为困难。我们对古人类疾病的了解主要是牙病,以及一些可以反映在骨头上的疾病,比如2016年在南非一处距今170万年的遗址里发现的人类跖骨上有骨肉瘤的存在。

化石能保存的传染病非常稀少,但我们可以通过别的角度来研究原始人生存的时代是否还存在其它病原。除了RNA病毒之外,几乎所有生物的遗传物质都是由DNA组成的。DNA中文名为脱氧核糖核酸,具有双链结构,每一个链子称为脱氧核糖核苷酸。脱氧核糖核苷酸的一种组成成分叫做碱基,包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种。含有这四种碱基的脱氧核糖核苷酸的排列顺序影响蛋白质的合成,我们称之为基因,每条DNA链由无数的基因组成。

生命的繁殖就是通过DNA复制(无性繁殖),DNA复制-减半-结合(有性生殖)完成的。但在DNA复制过程中,有时会发生突变,比如某个位点本应该是A,复制变成了G。大多数的突变并不会对生物的生存造成影响,这样这些突变就会一代一代传下去并累积下来。后来生物学家发现,同一类生物的DNA复制过程中发生突变的频率是大致恒定的,也就是说每隔几百万年,一个生物相对于其祖先的DNA就会有百分之几的变化。这个速度,我们称之为分子钟。分子钟有什么意义?我们学数学时都做过这样的题:两个人,从一个点开始以同样的速度v向两个相反的方向走,经过一段时间,两人之间距离为s,问两个人分开后走了多长时间。这道题的答案很容易,时间=s/2v。

那么我们再看这一题:

人类和黑猩猩有共同的祖先,后来走上了各自的演化道路,人类和黑猩猩的分子钟(速度)是一样的,现在人类和黑猩猩之间的基因差异为1.6%(距离),请问人类和黑猩猩是在什么时候分开的?跟之前那道数学题是一样的原理。

古人类学家和生物学家就是这样计算出黑猩猩和人类是在大约700~800万年前分离的。分子钟和化石可以说是科学家追溯生物演化历史的两大武器,特别是在缺乏化石证据时,分子钟能为物种的起源时间提供重要的依据。

21世纪以来,依靠分子钟,生物学家陆续对一些细菌的起源时间进行了测定。麻风病是一种影响皮肤和神经的传染病,由于患者症状恐怖,历史上的麻风病患者经常受到歧视。宫崎骏的《幽灵公主》种,阿什塔卡第一次走进弄枪人的屋子时,看见他们从头到脚都裹着绷带,说是患有一种“不治之症”,那些人患的就是麻风病。麻风病的病原有两种细菌,麻风分枝杆菌和弥漫型麻风分枝杆菌。2014年,生物学家通过分子钟对两种杆菌的分歧时间进行测定,得出的结果是在1000万年前这两种杆菌就已经分开了,也就是说,麻风病很可能已经存在了1000万年了!

百日咳是一种呼吸道传染病,成人症状较轻,但对儿童影响较大。百日咳的病原为百日咳杆菌(鲍特菌属,又名百日咳鲍特菌),过去认为是起源于家禽和家畜身上的副百日咳鲍特菌,在养殖过程中和家禽家畜密切接触后传染给人类,又演化形成百日咳杆菌。2005年,生物学家对鲍特菌属几种细菌进行了分子钟测定,结果显示百日咳杆菌大约250~30万年前就已经和其它鲍特菌属分离。百日咳可能在人类演化之初就已经存在了,远远早于人类农耕时代,这项研究也给后院里的动物们洗清了“百日咳元凶”的冤情。除此之外,生物学家还发现幽门螺旋杆菌、伤寒杆菌、伯氏疏螺旋体(莱姆病病原)、单纯疱疹病毒等传染病病原早在十几万乃至几百万年前就已经在地球上存在了。可以说,原始人的生存环境是非常凶险的,既要躲避同时代的猛兽、又要适应多变的气候、还要承受传染病可能带来的威胁。

很多古人类化石遗址显示,在人类演化的早期,原始的人类就已经有了群居的行为,这种行为非常有利于细菌和病毒的传播。那么,我们的祖先是怎样对抗疾病的呢?2017年,人类学家研究发现,相比于其它动物,人类的大脑通过视觉(比如脸色、行为变化)和嗅觉(比如体味变化)辨认生病个体的能力较强,这样原始人可以在病人发病的早期就把他们识别出来。把病人识别出来之后,原始人会做什么呢?同样在2017年的一项研究显示,在伊拉克发现的一个尼安德特人双耳失聪、右臂萎缩,如果没有同伴照料,他是不可能存活的。这说明原始人类也有照顾伤病同伴的行为。

但是照顾一般伤病个体还好,如果照顾得了传染病的同伴,那岂不是会互相传染,造成疾病大流行?其实研究证实,早期人类就跟我们如今一样,家庭成员生病的时候一般都是父母、配偶、儿女或其它家庭成员进行照顾,这是我们人类不同于其它灵长类动物的一个行为,其它灵长类动物,照顾行为大多限于母亲对自己的孩子,而我们人类一般是家庭成员之间互相照顾。由于人类一般是以家族为单位群聚,在交通只能靠走的年代,这种行为使得传染病局限在某个家庭内部,而不会在种族内大规模流行开来。但这里有一个问题,这种亲属互助行为貌似也没有什么生存优势,还有可能在传染病时家族“团灭”,那么自然选择为什么会选择让人类演化出这种行为?

为了研究这个问题,2018年,科学家做了一个计算机模型,分别模拟物种在四种社会模式(母子照顾、双亲照顾、家庭照顾、社会群聚照顾)下,遭遇传染病时智商的演化情况,结果显示,在传染病的死亡率和传染力比较低时,家族照顾的社会模式智商增长最快,而且只有这种社会模式在传染病比较严重时仍能保存智商增长的趋势。这就是说,当传染病来临,家庭成员照顾病人的行为,有可能促进了我们智商的进化,于是我们的祖先,在一次次与传染病的对抗中,变得越来越聪明,并最终演化出了今天的我们。

当然,唯有古人类科学家早日发现早期人类传染病的化石证据,才能早日为我们今天关于早期人类祖先与传染病的推论带来最科学的实证。

作者:裘锐(北京自然博物馆科学研究部古生物博士)
专家审校:邢路达、张亚盟
责任编辑:郑钰
排版编辑:吴亦凡
TAG: 古人类
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