人類基因史話

楊笑

提 要：本文根據(jù)最新的人類基因發(fā)現(xiàn)和研究的數(shù)據(jù)與結(jié)果，結(jié)合自己在學(xué)習(xí)和鉆研中的體會、創(chuàng)新，提綱挈領(lǐng)地描述了基因發(fā)現(xiàn)的技術(shù)和過程，以及在應(yīng)用于研究人類起源和分布圖譜方面的進(jìn)展。

關(guān)鍵詞： 基因發(fā)現(xiàn)；人類起源；遷徙圖譜

有研究人員曾在科學(xué)雜志上刊文稱，絲綢之路貿(mào)易、成吉思汗西征以及歐洲殖民擴(kuò)張等重大歷史事件，都可以在現(xiàn)代人類的基因中找到蹤跡。這雖然聽上去有些不可思議，但仔細(xì)閱讀，原來是研究人員利用世界各地95個民族近1500人的DNA（脫氧核糖核酸）數(shù)據(jù)，繪制出一幅過去4000年中人類基因交流的地圖，為專業(yè)人員通過基因分析的方法“考古”歷史事件提供了可能。參與此項(xiàng)研究的英國牛津大學(xué)博士西蒙·邁爾斯在一份聲明中說：“DNA講述了人類過去的故事，從中可以發(fā)掘人類歷史的細(xì)節(jié)?！?/p>

這個DNA就是人類基因（gene）的化學(xué)本質(zhì)，是基因的載體，因此只要從人的身體或接觸物上提取到人的血樣、肌膚、毛發(fā)、體液等，便可檢測到對象的DNA，進(jìn)而測試出其基因的成分。如此一來，科學(xué)家提出的可以從DNA中發(fā)掘人類歷史的細(xì)節(jié)的理論，就不是荒唐之言了。

一、基因的發(fā)現(xiàn)和研究人類起源的應(yīng)用

基因（gene）這個詞，是在20世紀(jì)初由科學(xué)家創(chuàng)立的。該詞得以創(chuàng)立，還應(yīng)歸功于現(xiàn)代遺傳學(xué)之父、奧地利生物學(xué)家格雷戈?duì)枴っ系聽枺?822-1884）。孟德爾雖然未描述過基因，也沒有使用過基因這個詞，但這位奧地利傳教士發(fā)現(xiàn)了遺傳定律。他通過培育豌豆，發(fā)現(xiàn)在預(yù)先可測知的規(guī)律下控制的組合，父母可將其獨(dú)特的身體特性遺傳給子女，并認(rèn)為在這一遺傳定律中起決定性作用的是“遺傳因子”。

真正第一次提出基因一詞的，是丹麥生物學(xué)家約翰遜（1857-1927），時間是1909年。約翰遜取希臘文“泛生論”（pangene）一詞的后一音節(jié)gene，創(chuàng)造了“基因”這個詞，并用這個術(shù)語代替孟德爾的“遺傳因子”。其后，美國遺傳學(xué)家摩爾根（1866-1945）和他的助手以果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料，第一次將代表某一特定性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系了起來，創(chuàng)立了遺傳的染色體理論，為基因?qū)W說的建立作出了卓越的貢獻(xiàn)。

而首先用實(shí)驗(yàn)證明基因的化學(xué)本質(zhì)就是DNA分子的，是加拿大生物化學(xué)家艾弗里（1877-1955）。1945年，他以肺炎鏈球菌作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行細(xì)菌轉(zhuǎn)化研究，結(jié)果說明，使細(xì)菌性狀發(fā)生轉(zhuǎn)化的因子是DNA（脫氧核糖核酸），而不是蛋白質(zhì)或RNA（核糖核酸）。這一重大的發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時轟動了整個生物學(xué)界。到1953年，美國生物化學(xué)家沃森（1928—）和英國生物物理學(xué)家克里克（1916—2004），提出了“DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”。1961年，美國生物學(xué)家尼倫伯格（1927—）等人成功破譯了遺傳密碼，以無可辯駁的科學(xué)依據(jù)證實(shí)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的正確性。

至此，最初孟德爾提出的遺傳因子的概念，通過摩爾根、艾弗里、赫爾希和沃森、克里克等數(shù)代科學(xué)家的研究，最終使生物遺傳機(jī)制成功地建立在遺傳物質(zhì)DNA的基礎(chǔ)之上?？茖W(xué)家們圍繞DNA的結(jié)構(gòu)和作用，繼續(xù)開展研究，不斷取得一系列重大進(jìn)展。

再往后，科學(xué)家便開始嘗試用DNA分析和電腦技術(shù)研究人類歷史，從而試圖確定人類種族及人類社會的形成過程。從事這種研究的基本原理和方法，就是通過對人類染色體基因的延續(xù)和突變節(jié)點(diǎn)，來追蹤和發(fā)現(xiàn)某一人群或人類整體的遷徙、繁衍或者突然消亡的活動線索。

2005年4月，一項(xiàng)龐大的人類尋根計(jì)劃在全球展開，由IBM贊助、美國《國家地理》雜志主持的“人類遷徙遺傳地理圖譜計(jì)劃”，計(jì)劃用5年的時間，通過分布在中國、俄羅斯、印度、巴西等地的多個實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)專家來共同完成。具體的操作程序和方法就是，科學(xué)家們在世界各地采集數(shù)萬份不同人種的DNA樣本進(jìn)行分析，追蹤每一人群的活動路線，最終繪制出人類基因的譜圖，從中看出人類起源、遷徙、分布、變化的歷史。

二、世界人類起源和分布圖譜

據(jù)參加“人類遷徙遺傳地理圖譜計(jì)劃”的科學(xué)家斯賓賽-威爾斯說，地球人都曾屬于同一個祖先，但隨著時間的流逝而被分離、分化成不同的種族。他認(rèn)為世界上所有的現(xiàn)代人，不論亞洲人、美洲人還是歐洲人，都是由東非直立人進(jìn)化而來。他們約在距今5萬-10萬年前，從東非出發(fā)，開始向世界各地遷徙和擴(kuò)散。

1987年，美國夏威夷大學(xué)的瑞貝卡·坎恩破譯了來自于世界各地的婦女的線粒體DNA，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代女性的線粒體DNA均來自一位婦女，她大約生活在15萬年前的非洲，被稱為“人類的老祖母”。隨后，分子人類學(xué)家又成功破譯了男性遺傳密碼的Y染色體。通過研究，他們得出結(jié)論說，現(xiàn)代男性都有一個共同的、遙遠(yuǎn)的父親或祖父，他生活的年代也應(yīng)該是在大約15萬年前的東部非洲。如此，根據(jù)女性的線粒體DNA和男性Y染色體的演變和分布的特點(diǎn)，我們可以對現(xiàn)代人類的起源和遷徙作如下描述：

大約15萬年前，在東非分化出了很多人種與部落，其中就已經(jīng)包含了現(xiàn)在的黑、棕、黃、白四個人種的祖先。大約10萬年之前，那些棕色人、黃種人開始走出非洲，向世界各地擴(kuò)散——因?yàn)楫?dāng)時地球處于冰川期，大部分陸地被冰川覆蓋，整個海平面比現(xiàn)在低120米左右，許多海床裸露在地面，加之東非這塊炙熱的土地可供各部落攫取的食物有限，所以大批人群開始走出非洲。又過了兩萬年后，大約在8萬年前，現(xiàn)代人的染色體基因出現(xiàn)了突變，證明當(dāng)時的人類已通過北非進(jìn)入了歐亞大陸。

大約在7萬年前，現(xiàn)代人開始散布在歐亞大陸上。不過在他們到來之前，歐洲大陸上已經(jīng)生活著一種被稱為“尼安德特”的人群，他們比直立猿人要進(jìn)步得多，有發(fā)達(dá)的大腦，腦量達(dá)1300毫升；能制造比較精致的工具，學(xué)會了人工取火；學(xué)會了埋葬同伴，把死去的同伴與石器一起小心地安葬?？茖W(xué)研究表明，尼安德特人是現(xiàn)代歐洲人祖先的近親。從12萬年前開始，他們統(tǒng)治著整個歐洲、亞洲西部以及非洲北部。但從距今約5萬年到2萬年之間，由于尼安德特人捕食的巨型動物開始在歐洲消亡，加之他們自身的語言及社會交流系統(tǒng)發(fā)展停滯不前等原因，在與大自然的斗爭以及與現(xiàn)代人的競爭中，尼安德特人漸趨滅絕。

公元5萬年前，在南亞和東南亞的陸地和島嶼上，我們看到的是另一番景象。當(dāng)時，棕色人生活在印度洋沿岸，在海邊捕魚，在灘涂上撿食貝殼，漸漸地占據(jù)了南亞和東南亞的陸地和島嶼。當(dāng)時的海平面比現(xiàn)在要低很多，澳大利亞和伊利安島等許多島嶼還與陸地連在一起，于是棕色人種得以到達(dá)這些島嶼，在其間生活、繁衍。不過，其間還有一個插曲，據(jù)科學(xué)家研究，在當(dāng)時的印度尼西亞的弗洛勒斯島上，生活著一種被稱為“霍比特人”的矮人，他們身高約1.06米，大腦與黑猩猩差不多大小，但是能制作石器，可以獵殺矮象，真是不可思議！不過，在與現(xiàn)代人接觸后，這些弗洛勒斯人也敗下陣來，逐漸消亡了。其中，物競天擇、優(yōu)勝劣汰的規(guī)律起著重要的作用。

從4萬多年前起，先是棕色人種，后來又有黃色人種相繼從東南亞北上東進(jìn)，來到東亞大陸。由于到來的時間不同，人種不同，于是相互競爭又相互融合，結(jié)果是使人類制造工具的技能大大提高，采集和捕食各類食物的數(shù)量和種類愈來愈多，語言交流和知識儲備的能力得到增強(qiáng)，人類社會的系統(tǒng)性進(jìn)步愈發(fā)明顯。如此，這些融合了的人群，在當(dāng)時的中國大地上創(chuàng)造出各具特色的舊石器時代文化，其中比較典型的有：華北的峙峪文化、下川文化、虎頭梁文化，東北的遼寧海城小孤山遺址，西南的富林文化、銅梁文化、貓貓洞文化。

其后，這些人群繼續(xù)朝周邊遷徙，往西進(jìn)入中亞，往東進(jìn)入朝鮮、日本，向北穿過白令海峽踏上美洲，逐漸形成了分布在中亞、東北亞乃至南北美洲的現(xiàn)代人類的先民。再往后，大約從一萬年前開始，在舊石器文化的基礎(chǔ)上，世界上一些相對先進(jìn)的人類活動點(diǎn)或人群社會，相繼開始跨入新石器時代的門檻。人類進(jìn)入到文明時代。

參考文獻(xiàn)：

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6.杰弗里巴勒克拉夫主編《泰晤士世界歷史地圖集》（中文版），三聯(lián)書店1985年版。

作者單位：四川大學(xué)歷史文化學(xué)院（旅游學(xué)院）