出品:科普中國(guó)
作者:牛長(zhǎng)泰(中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士)
監(jiān)制:中國(guó)科普博覽
編者按:為解碼生命科學(xué)最新奧秘,科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“生命新知”系列文章,從獨(dú)特的視角,解讀生命現(xiàn)象,揭示生物奧秘。讓我們深入生命世界,探索無(wú)限可能。
“如果我比別人看得更遠(yuǎn),那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟?。”—牛頓
從廣袤無(wú)垠的北極苔原到白雪皚皚的南極冰蓋,從空氣稀薄的青藏高原到1.1萬(wàn)米深的馬里亞納海溝,從飛沙走石的荒漠戈壁到潮濕炎熱的熱帶雨林,現(xiàn)代人幾乎到達(dá)了這個(gè)星球上的每一個(gè)角落,甚至征服并定居于此。
我們不禁要問(wèn),是什么讓我們現(xiàn)代人的適應(yīng)能力如此強(qiáng)大,從眾多人類物種中脫穎而出,成為地球上數(shù)量最多、生活范圍最廣,也是目前地球上唯一存在的人類物種。
是因?yàn)槲覀儞碛姓Z(yǔ)言?擁有文化?還是因?yàn)槲覀儭吧韽?qiáng)體壯”,確實(shí)可以適應(yīng)如此多的環(huán)境?
正如開(kāi)篇第一句話,不可否認(rèn)的一點(diǎn)是,我們現(xiàn)代人之所以能適應(yīng)如此廣袤的環(huán)境,看到如此多樣的風(fēng)景,從某種程度上確實(shí)是因?yàn)檎驹诹宋覀兡切┮呀?jīng)滅絕的親戚—尼安德特人和丹尼索瓦人的肩膀上。尼安德特人和丹尼索瓦人都是地質(zhì)歷史上與我們現(xiàn)代人親緣關(guān)系最近的兩種古人類,他們的共同祖先大約于80-50萬(wàn)年前與現(xiàn)代人的祖先分道揚(yáng)鑣,并在不久之后兩者之間也發(fā)生了分化。
目前的古DNA研究表明,在我們的祖先于6-5萬(wàn)年前走出非洲之后,在歐亞大陸上曾與尼安德特人和丹尼索瓦人相遇,并發(fā)生了基因交流。
現(xiàn)代人(左)與尼安德特人(右)的頭骨
(圖片來(lái)源:Wiki)
今天,所有非洲大陸以外的現(xiàn)代人,都具有約2%的尼安德特人血統(tǒng),撒哈拉沙漠以北的非洲人中也擁有最多1%的尼安德特人血統(tǒng)。今天的亞洲人群和美洲印第安人擁有約0.2%的丹尼索瓦人血統(tǒng),菲律賓尼格利陀人擁有5-6%的丹尼索瓦人血統(tǒng),美拉尼西亞和澳大利亞的土著人有約4%的丹尼索瓦人血統(tǒng)。
某種程度上來(lái)說(shuō),尼安德特人和丹尼索瓦人并未滅絕,他們?nèi)匀淮嬖谟谖覀兊幕蚪M中。
丹尼索瓦3號(hào)化石復(fù)制品
(圖片來(lái)源:Wiki)
那么我們體內(nèi)的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因,是否會(huì)對(duì)我們的身體造成影響呢?答案是肯定的。
針對(duì)這兩種古人類的古基因組的研究發(fā)現(xiàn),它們遺傳給現(xiàn)代人的基因片段,對(duì)現(xiàn)代人的免疫、代謝、生育等各個(gè)方面都有著重要的影響,有積極的也有負(fù)面的。在眾多積極的影響當(dāng)中,一個(gè)非常典型的案例是丹尼索瓦人對(duì)于今天生活于青藏高原的現(xiàn)代人適應(yīng)高海拔地區(qū)低氧生活的遺傳貢獻(xiàn)。
今天生活在青藏高原的藏族人和喜馬拉雅山南麓的尼泊爾人,其EPAS1基因發(fā)生了突變。該基因的普通類型有助于人類在體內(nèi)氧氣濃度下降時(shí)(比如運(yùn)動(dòng)過(guò)程中)產(chǎn)生更多的血紅蛋白,但是當(dāng)血液中血紅蛋白增加過(guò)多時(shí),反而會(huì)增加血液黏稠度,降低血液流動(dòng)速率。如果環(huán)境中氧氣供應(yīng)充足,則問(wèn)題不大,甚至血紅蛋白的提高有助于人體運(yùn)動(dòng)機(jī)能的提升。但如果環(huán)境中氧氣濃度低,那么黏稠的血液會(huì)導(dǎo)致血液流速變慢會(huì)加劇氧氣供應(yīng)不足,使人產(chǎn)生高原反應(yīng),同時(shí)引發(fā)高血壓、心臟病等血管疾病,也會(huì)降低新生兒的體重和存活率。藏族人和尼泊爾人的EPAS1基因突變,使得他們?cè)诘脱醐h(huán)境下,不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的血紅蛋白,這有助于降低他們血液的黏稠度,維持血液較高的流動(dòng)速率,從而提升血液運(yùn)輸氧氣的能力。
有趣的是,除了青藏高原上的現(xiàn)代人以外,世界上其他地區(qū)的現(xiàn)代人都很少能見(jiàn)到這種突變,只有漢族人群中有大約9%的人攜帶類似的基因突變。只是巧合嗎?
2014年,一項(xiàng)發(fā)表于《Nature》的研究發(fā)現(xiàn),藏族人的EPAS1基因突變與8-5萬(wàn)年前生活于阿爾泰地區(qū)的丹尼索瓦人的EPAS1基因突變非常吻合,這表明藏族人的EPAS1基因突變很可能繼承自丹尼索瓦人。由于漢族人中少部分個(gè)體也擁有類似的突變,這意味著很可能是包括藏族人和漢族人在內(nèi)的東亞人群的祖先,曾與丹尼索瓦人發(fā)生基因交流,從丹尼索瓦人那里獲得了EPAS1基因突變,而藏族人的祖先到達(dá)青藏高原之后,在低氧氣濃度的自然選擇之下,丹尼索瓦人類型的EPAS1基因突變?cè)诓刈迦酥锌焖贁U(kuò)散并成功幫助他們適應(yīng)高原環(huán)境。
那東亞人與丹尼索瓦人的基因交流,是發(fā)生在何時(shí),又是發(fā)生在何處呢?丹尼索瓦人真的具有生活于青藏高原的能力嗎?中國(guó)的古人類學(xué)家和考古學(xué)家,在青藏高原的白石崖溶洞,找到了答案。
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