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文化

古人类 DNA 科学家重写人类起源史,我们是谁,我们从哪里来?

曾梦龙2019-08-02 14:57:03

几乎没什么问题能像人类的起源一样,让我们为之如此心醉神迷。如果你想弄清过去10万年间的人类进化史,这本书就是你的最佳选择。——贾雷德·戴蒙德 《枪炮、病菌与钢铁》作者

《人类起源的故事》

内容简介

1 万年前的欧洲人就是金发碧眼吗?印度几千年的种姓制度造就了怎样的结果?人类是起源于非洲还是世界各地分别演化出来的?你知道有很多“幽灵人群”活在我们的 DNA 里吗?大卫·赖克从古人类遗骨中提取 DNA ,从基因层面还原了人类祖先的面貌。原来,我们的先祖在地球上已经上演了几百万年的“权力的游戏”:在任何一片大陆上,人群都经历了多次毁灭与更迭;所有当代人的祖先都拥有一段复杂难辨的混血史,没有人是“纯种”;千百万年来的种族、性别、阶层不平等在我们每个人的 DNA 里都留下了深深的刻痕。

作者简介

大卫·赖克,古人类 DNA 领域的世界级领跑者。哈佛医学院遗传学系教授、霍华德·休斯医学研究所研究员。荣获百万美元的“丹·大卫奖”、美国科学促进会的“纽科姆·克利夫兰奖”、美国国家科学院的“分子生物学奖”等多项殊荣。

2015 年,因为率先通过大规模测序和分析远古人类的基因组数据来揭示人类历史,被《自然》杂志评为“年度十大人物”之一。

译者简介

叶凯雄,康奈尔大学营养学博士,目前在康奈尔大学计算生物学系从事博士后研究。主要研究方向包括营养基因组学和人类进化生物学。其博士后导师阿隆·凯南曾在本书作者大卫·赖克实验室攻读博士后。曾为《我们为什么会生病》做校正。

胡正飞,资深译者。译作有《动物武器》《哪些科学观点必须去死》等。

书籍摘录

引言(节选)

古 DNA 革命对历史事件的解析、还原程度令人惊叹不已。我快博士毕业那会儿的一次晚餐,至今仍然让我念念不忘。当时跟我一起进餐的有我的博士生导师大卫·戈尔茨坦(David Goldstein)和他的妻子卡维塔·纳亚尔(KavitaNayar),他们两位都是卡瓦利- 斯福扎的学生。那是 1999  年,也就是全基因组古 DNA 技术发明的 10 年之前。我们在一起畅想,利用历史遗留下来的痕迹,我们到底可以在多大程度上将历史事件准确地重建出来。现在想想,当时如同做白日梦一般。一个手榴弹在房间里爆炸了,我们能把每一个残存的碎片都拼凑起来,把墙上的每一个弹片都考虑在内,从而得到爆炸前每一个物体的准确位置吗?一门语言早已绝迹了,我们能开启一个洞穴,利用尘封在内的、至今仍激荡着的数千年前话语的回声,把它复原出来吗?今天,古 DNA 技术使这一切细致入微的重建工作都成为可能。

如今,人类基因组变异分析在研究远古时期人口变迁中所起到的作用早已超越了传统的考古学工具——对文物的研究。这几乎对所有人都是件惊喜的事情。卡尔·齐默(Carl Zimmer)是《纽约时报》的科学记者,经常撰写这个新领域的文章。他告诉我,当初被报纸分配来报道古 DNA 研究成果的时候,他还抱着一种过来给科学报道团队帮帮忙的心理,反正他的主攻方向是演化和人体生理学,穿插着跟进一下就可以了。他本来的设想是每隔6 个月左右写篇文章,一两年之后相关的工作成果也就偃旗息鼓了。没想到,现在齐默发现,每隔几周就会有一篇重磅论文发表,而且还有愈演愈烈之势。

我们这本书所讲述的,就是在人类历史研究中的基因组革命。这场革命源自全基因组数据,由一系列连珠炮似的发现所组成。全基因组意味着对所有的遗传信息进行一次性的分析,而不是仅对其中像线粒体 DNA(mitochondrial DNA)这样的小片段进行分析。从古人类遗骸中提取全基因组 DNA 的新技术则使这一次基因组革命如虎添翼、威力大增。在本书中,我没有试图去追踪以前人们通过遗传学手段来研究历史的过程,几十年来,人们从对骨骼差异的分析起步,已经发展到对人类基因组中极少数片段的遗传差异进行研究。尽管所有这些努力都对人群间的关系和迁徙给出了新见解,但在 2009 年以后涌现出来的海量数据面前,这些见解都显得如此苍白无力。在 2009 年前后,对基因组中个别位置的研究或许凑巧会引出某些重要的发现,或者为某种假说提供一些支撑性的证据。但总的来说,在 2009 年之前,这些遗传学的证据都属于无心插柳的产物,在主流考古学中始终处于从属的地位。然而,到了 2009 年以后,全基因组数据开始大展身手,破天荒地对考古学、历史学、人类学,甚至语言学中某些习以为常的观点提出了挑战,而且还开始解决这些不同领域之间的矛盾之处。

古 DNA 革命正在以摧枯拉朽之势改变着我们对人类历史的看法。然而,目前还没有一位正投身于这场革命的遗传学家开始撰写书籍,阐述其影响、解释其机制,并描绘出新的科学方法是怎样帮助科学家们去伪存真的。古 DNA 革命的方方面面需要从晦涩难懂、充满术语的科学论文中提炼出来,更不用说这些论文有时还带着几百页密密麻麻的描述实验方法的附件了!因此,本书的目标是以古 DNA 这个非凡的视角,向读者提供一个人类历史的清晰画卷——一本专家和外行都能雅俗共赏的、讲述古 DNA 的故事的书籍。我无意于写一本集大成的综述,因为在这个领域里,变化一日千里,当本书到达读者的手中时,它所描述的一些先进的东西或许已经落伍,甚至被推翻了。在我写作此书的 3 年中,又有许多新的发现爆发出来,所以我在这里所描述的大部分内容都是我开始写作后才显现的成果。因此,我希望读者能够将本书中的话题看作是全基因组研究所能发挥的爆发性威力的例子,而不是看作对科学的一个阶段性总结。

在本书中,我将引领读者一起来进行一场发现之旅。每一章节都像是一场讨论会,每个读者在一开始时或许都有自己的一个观点,而结束一个章节时,读者会发现结论大相径庭。其实这就是本书的目的。我会以讲述自己的相关工作为主,因为在这上面,我有极大的发言权。不过,我也会讲述一些我没有参与的、对整个故事都至关重要的工作。这种讲故事的方式不成比例地突出了我的实验室的成果,对此我表示道歉,特别是对那些做出了同样重要贡献、而我没有提及名字的人士。我的首要任务不是书写一篇科学综述,而是通过讲述基因组革命的奇妙和精彩,让读者沉浸在一个个引人入胜的故事里。

我还强调了一些正在浮出水面的主题,尤其是人们发现,在人类历史上,高度分化人群之间的混血曾经反复出现、屡见不鲜。今天,许多人仍认为,人类可以按照生物学特征归类到各种“原始”(primeval)群体中去,这与“种族”(race)的概念相对应,种族的起源就是数万年前分居的人群。但是,过去几年里,在新的数据面前,长期以来的“种族”观点已经被证明是错误的。而且,这一新的批判与过去百年间人类学家对“种族”概念的批判截然不同。基因组革命带来了一个令人震惊的发现,也就是即便在相对近期的时代里,人群之间虽然一直存在着巨大的差异,但彼此的分界线却是今非昔比。从 1 万年前的人类遗骸中提取的 DNA 告诉我们,当时的人群结构与今日有着本质的不同。今日的人类是过去的人群混血的结果,而过去的人类同样也是混血的结果。所以,人群的大融合才是主线,不管是非洲裔美国人,还是美洲的拉丁裔人群,他们都只是这条主线上的最新一代而已。

本书分为 3 个部分。

第一部分,“人类的历史深处”,描述了人类基因组不仅提供了受精卵发育所需的所有信息,还包含了我们物种的历史。第 1 章,“我们是谁”,提出基因组革命的意义不在于揭示了人类和其他动物相比所具有的特质,而在于揭示了人类形成的历史过程:人类的迁徙与融合。第 2 章,“尼安德特人”,叙述了人们是如何利用古 DNA 技术,突破性地获取了尼安德特人的基因数据,从而发现人类的这个大脑袋亲戚是怎样与非洲以外的现代人祖先发生混血的。第 3 章,“丹尼索瓦人”,着重强调了古 DNA 如何帮助我们发现意想不到的历史事件,以及古 DNA如何初战告捷,发现了考古学家从未预言过的古老型人类——丹尼索瓦人。而在当代新几内亚人身上,也发现了其祖先与丹尼索瓦人发生过混血的痕迹。丹尼索瓦人的基因组序列同时带动了一系列古人类种群及其混种的发现,这确切地证明了,大融合才是人类发展的中心要素。

第二部分,“人类的演化之路”,讲述了基因组革命和古 DNA 如何改变了我们对现代人支系的认知,并以人类群体大融合为主旨,带领读者开始周游世界。第 4 章,“‘幽灵人群’”,介绍了这样一种思路:人们可以借由遗留在当代人身上的遗传物质,从蛛丝马迹出发,重建那些早已不知踪迹、未经混血的“纯种”的人类群体。第 5 章,“现代欧洲的形成”,解释了当代欧洲人是如何从 3 个高度分化的人类群体传承下来,以及这 3 个人类群体如何在过去 的 9000 年中逐渐融合在一起。在古 DNA 技术产生之前,考古学家们做梦也没想到这一点。第 6 章,“碰撞中诞生的印度”,揭示了在不同时间、不同地点下,南亚人类群体的产生与欧洲人何其相似。两者都经历了两次大融合。第一次是 9000 年前的近东地区农民的大规模移民,这些移民与原住的采猎者相融合。第二次是 5000 年前来自欧亚大草原的大规模移民,这一次又给南亚人类群体带来了另一个祖先。与之同行的,也许还有印欧语系的语言。第 7 章,“追寻美洲原住民的祖先”,展示了如何通过对现代 DNA 和古 DNA 的分析证明,在欧洲人到来之前,美洲原住民的祖先可以追溯到来自亚洲的好几波移民。第 8 章,“东亚人的基因组起源”,描述了东亚人的祖先有多少是源于中国的农业中心地带的人口扩张。第 9 章,“不可或缺的非洲人类史”,特别讲述了古 DNA 的研究如何掀开蒙在非洲大陆之上的层层面纱,揭示了过去几千年来农民的大规模扩张,以及农民与原住民之间要么此长彼消、要么相互融合的深厚历史。

第三部分,“颠覆性的基因组”,则将重点放在了基因组革命的社会意义上。我们将如何看待自己在世上的位置?如何构建与同样活在当下的超过 70 亿人口的关系?前有古人,后有来者,我们和他们又有何牵连?针对这些问题,基因组革命都能给我们一些新的启示。第 10 章,“基因组中的不平等”,展现了古 DNA 研究如何揭露人群之间、性别之间、同一人群内不同个体之间社会权力不平等的深层历史,以及这种不平等是如何决定了繁殖的成败。第 11 章,“基因组中的种族和身份”指出, 20 世纪出现的一种所谓正统观念早该寿终正寝了,这种观念认为,人群之间的关系是如此的紧密,以至于平均说来,它们之间不可能存在着实质性的生物学差异。不过,本章同时也表明,长期以来种族主义的世界观更是与遗传学数据告诉我们的事实天差地别。本章中也提出了一种新的看待人类群体差异性的方式——一种由基因组革命所启迪的方式。第 12 章,“古 DNA 的未来”,这是关于基因组革命下一步何去何从的讨论。借助于古 DNA ,基因组革命终于实现了卢卡·卡瓦利- 斯福扎的梦想。作为一种研究过去的人类群体的工具,古 DNA 一点也不比传统的考古学和历史语言学逊色。而且,古 DNA 和基因组革命还可以回答过去无法解决的深层次问题:发生了什么,也就是古人类之间有何等恩怨情仇,人类迁徙又如何促成了考古学记录中的沧海桑田。古DNA 技术对考古学家们来说应该是一种解放性的手段,考古学家们离这些问题的答案越近,他们就越能充分地研究最感兴趣的话题,也就是,为什么会有这些变化?

在读者全心投入本书之前,请容我讲一个 2009 年我在麻省理工学院的一次客座讲座中遇到的事情。我的那次讲座是一门课程在学期末的最后几堂课之一,目的是给该课程增加一些趣味性。这门课程旨在向学生们介绍,在寻找疾病治愈手段的过程中如何借助计算机进行基因组研究。我提到了印度人群的历史,当时一位坐在前排中间的本科生一直盯着我看。我在做总结的时候,她笑着问我:“你是怎么获得研究资金来干这事的?”

我嘟囔了一些关于人类历史对遗传变异的影响,以及为了识别疾病的风险因素,了解人类的历史是如何如何重要之类的话。我举了一个例子,讲到在印度存在着数千个不同的人群,其中某种疾病的发病率很高,原因是导致这种疾病的遗传突变恰好是由其人群奠基者所携带的,随着群体规模不断扩大,这种突变的频率也在群体内大大增加了。后来,当我向美国国家卫生研究院提出基金申请的时候,我就是顺着这种思路,建议找出在不同人群中发生频率不同的疾病风险因素。自从2003 年我组建实验室以来,这类资助支持了我大部分的工作。

诚然,这些话都没错,但我希望当时我能够理直气壮地给出不同的回应。我们科学家,受困于科研资助体制,经常要证明我们的研究工作在卫生或科技方面有实用价值。但是,人类的好奇心本身难道不应该被认可吗?对人类来说,回答“我们是谁”这样的基本问题难道不应该作为我们这个物种的头等大事吗?一个开明、进步的社会,难道不应该推崇、重视智力活动吗?哪怕这些活动可能没有直接的经济或者其他实用价值。我再次呼吁,对人类自身历史的研究至关重要,无论是艺术、音乐、文学,还是宇宙学等。这些研究,可以让我们对人类的共同处境保持警醒的认知。这些认知越是在意料之外,对人类就越是举足轻重。


题图来自:pixabay

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