080831 追溯人類的DNA足跡

轉載於雅虎新聞

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科學人 更新日期:2008-08-31 記者:撰文∕斯蒂克斯(Gary Stix) 翻譯∕王心瑩
 
人類花費數萬年光陰才從非洲一路遷徙到南美洲最南端,如今DNA提供了有史以來最清晰的圖像,讓我們一窺其中究竟。

奧薩瑪賓拉登的同父異母兄弟擁有一家開發公司,去年宣佈要建造一座橋樑,橫跨連接紅海與印度洋的曼達布海峽。這個極富野心的計畫若成真,非洲的人們將可經由這座全世界最長的橋樑前往麥加朝聖,且從數十公尺的高空重現人類歷史上最值得紀念的遷徙旅程:約在5~6萬年前,一小群非洲人(幾百或甚至幾千人)搭乘小船穿越這個海峽,再也沒有回頭。

我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因,也許是氣候發生變化,或者曾經不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當確定的:最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特徵(腦容積很大、具有語言能力)完全就是現代人類的特徵。從亞洲大陸(今天的葉門)出土的營地遺跡看來,他們在數萬年間跨越各個大陸與陸橋,一路遷徙到南美洲最南端的火地島。

科學家費盡千辛萬苦,收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具,當然能對這段遷徙歷程有比較深入的認識,但古代遺物總是太少,無法為如此久遠的歷史提供完整的圖像。過去20年來,族群遺傳學家開始能夠填補考古人類學記錄上的這塊空白了,在他們眼中,現代人類早期一路遷徙,彷彿留下一路的「遺傳麵包屑」可供追蹤。

人與人之間的DNA幾乎完全相同,也就是說,所有人的基因組都包含30億個核酸,這些「字母」有多達99.9%是相同的,但混雜其中的另外0.1%則是關鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部份的差異,便可得出人類血統的關鍵線索,以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年,在遺傳學家眼中,只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據;最新的研究更使科學家調整關注焦點,現在他們不只看少數幾段單獨的DNA,而是放寬視野,研究散佈在整個基因組裡的幾十萬個核酸。

廣泛掃描DNA的結果,已經為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖,有些研究甚至是近幾個月才剛發表。這項研究能為「現代人類起源於非洲」的說法背書,也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫,從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始,最後新生的分枝則是南美洲印第安人和太平洋島民。

人類遺傳歧異度的研究(可說是一種史學的全球定位系統)可追溯到第一次世界大戰,當時有兩位醫師研究駐紮在希臘第撒隆尼基的士兵,發現一種特定血型的出現率會依國籍不同而有所差異。1950年代,卡瓦利–斯福札(Luigi Luca Cavalli-Sforza)正式開始研究各個族群的遺傳差異,方法是檢視各自的血型蛋白,而這些蛋白質之所以不同,是因為製造它們的基因並不相同。

接著在1987年,美國加州大學柏克萊分校的肯恩(Rebecca Cann)和威爾森(Allan Wilson)發表了一篇開創性的論文,他們分析經由母系代代相承的粒線體(細胞裡製造能量的胞器)DNA後指出,人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的後代。媒體立刻以「粒線體夏娃」為頭條標題來報導這項發現(儘管以聖經人物為名,這個夏娃並不是第一個女性,只是她的血統一路傳承至今。)

一切都與夏娃有關

在粒線體當中,無益也無害的中性突變發生速度快、機率相對可預測,因此這胞器就像個「分子時鐘」,只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數量的差異(就像時鐘滴答了幾下),研究者就可繪製遺傳樹圖,回溯出兩者共同的祖先,即「粒線體夏娃」或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區不同譜系的繁衍時間長短,就可建構出人類遷徙的時間表了。

1987年之後,人類多樣性的資料庫益發擴充,又加入了只由父傳子的性染色體「Y染色體」,這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸,比只有1萬6000個核酸的粒線體DNA多了很多,大大提升了研究人員區辨各族群的能力。仔細分析各族群的粒線體DNA和Y染色體DNA,可以得到幾百個遺傳標記(指DNA出現特殊突變的位置,可用來識別特定譜系)。

人類在幾萬年間由非洲遷徙至美洲,現在我們已經可以描繪出當時的路徑,那就像是旅行者在彼此相接的高速公路上前進,只不過速度極其緩慢。我們可以借用「英文字母加數字」的道路標示方式來表示各個遺傳標記,以Y染色體來說,先由M168公路(等同遺傳標記)跨越曼達布海峽,沿著M89向北穿越阿拉伯半島,接著在M9右轉,經過美索不達米亞,一直走到中亞的興都庫什山北方區域,再於M45左轉,到了西伯利亞之後,右轉沿著M242一直向東走,最後跨越陸橋來到阿拉斯加,此時走M3,繼續前進至南美洲。

粒線體DNA和Y染色體至今仍是很有用的分析工具,美國國家地理學會、國際商業機器公司(IBM)和韋特家族基金會集資4000萬美元,預計推動一項運作至2010年的研究,便有賴這些工具來完成。這個「基因地理計畫」獲得10個區域性學術機構的協助,要在全球各地收集10萬名當地居民的DNA。計畫主持人韋爾斯(Spencer Wells)說:「我們的重點是要研究人類遷徙過程的細節。」研究人員在一份近期發表的論文中指出,經過了10萬年,南非的郭依桑人一直與其他非洲人擁有不一樣的遺傳特性。另一項研究則發現,黎巴嫩人的一部份基因庫顯示,他們同時擁有基督教十字軍和阿拉伯半島穆斯林的血統。

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部落格作者:闕小豪 作者:闕小豪

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4 Responses

  1. nctabo表示:

    http://www.wretch.cc/blog/nctabo/6722034<br />
    我有參加基因地理計畫 這是個人檢測結果

  2. dinosaurs表示:

    好像很酷呢..有機會我也來查查看..XD

  3. cabots180表示:

    真的太有趣了, 一直以為考古是老敎授的遊戲, 今日閱略大概, 才發很有意思, 我開始對考古有興趣了~謝謝你的分享~~

  4. dinosaurs表示:

    其實國外考古很多都是很年輕的帥哥喔。:)

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