馬蒂亞斯·邁耶剛剛發表了一項可能是世界上最浪費的基因組測序專案的成果。在解碼從古人類身上發現的最古老DNA的0.1%的基因組時,德國萊比錫馬克斯·普朗克進化人類學研究所的這位分子生物學家扔掉了足以繪製現代人類基因組幾十次的原始資料。
但這種浪費是必要的,因為43萬年前骨骼中的DNA已經降解並被汙染。邁耶的恢復壯舉揭示了,這些來自西班牙北部洞穴的遺骸代表著早期的尼安德特人,並將人類的古老祖先與尼安德特人分化的時間推後了(M. Meyer等人,自然http://dx.doi.org/10.1038/nature17405; 2016)。
哥本哈根丹麥自然歷史博物館的古DNA研究員盧多維克·奧蘭多說:“開始做這樣的事情已經非常雄心勃勃了,而完成它則更加令人印象深刻。我們真的達到了可能性的極限。”
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該分析解決了關於這些遺骸屬於哪個物種的困惑。一份2013年發表的報告對股骨的線粒體基因組進行了測序——線粒體基因組是由細胞能量產生結構中的DNA組成,它在細胞中的含量比核DNA更豐富。它表明,至少從遺骸中識別出的一名個體與一個被稱為丹尼索瓦人的群體(已知於西伯利亞數千公里外發現的遺骸)的關係比與歐洲尼安德特人的關係更密切(M. Meyer 等人,自然 505, 403–406; 2014)。
這是來自西班牙北部一個獨特的洞穴遺址 Sima de los Huesos 的海德堡人骨骼。
哈維爾·特魯埃瓦,馬德里科學電影
倫敦大學學院的古人類學家瑪麗亞·馬丁農-託雷斯說:“能從43萬年前的東西中獲得線粒體和核DNA,真是太好了。這就像科幻小說一樣。這是一個絕佳的機會。”
這些遺骸被稱為西瑪人,因為它們是在西班牙阿塔普爾卡山脈一個13米深的豎井 Sima de los Huesos (西班牙語意為“骨坑”)中發現的。很少有古代遺址像西瑪一樣重要或引人入勝,西瑪儲存著至少 28 個個體以及數十隻洞熊和其他動物的遺骸。這些人可能是墜落而死,但一些研究人員認為他們是被故意埋葬在那裡的。
西瑪人的頭骨具有明顯的眉脊的雛形,以及其他典型的尼安德特人特徵。但其他特徵以及他們年齡的不確定性——一些研究認為他們有 60 萬年的歷史,另一些研究則認為他們接近 40 萬年——使許多研究人員相信他們可能屬於一個被稱為海德堡人的更古老的物種。
當邁耶、他的同事斯萬特·帕博及其團隊揭示了與丹尼索瓦人的線粒體聯絡時,困惑達到了頂峰。但他們希望獲得骨骼的核DNA(它比僅從母系遺傳的線粒體DNA代表更多的祖先譜系)能夠澄清事實。
核DNA恢復
邁耶的團隊設法從五個西瑪樣本中收集了核DNA和線粒體DNA,可能代表不同的個體。邁耶說,他們成功的關鍵因素是,自2006年以來,考古學家小心地冷藏了骨坑中的牙齒和肩胛骨組織,以儲存古代DNA——等待先進的分子分析技術。
邁耶的團隊在3月14日的《自然》雜誌上報告說,核DNA表明西瑪人實際上是早期的尼安德特人。它的年代表明,人類的早期祖先與尼安德特人的分化發生在 55 萬至 76.5 萬年前,這對於兩者的共同祖先來說太久遠了,不可能是像一些人假設的那樣是海德堡人。
馬丁農-託雷斯說,研究人員現在應該尋找一個生活在 70 萬至 90 萬年前的人群。她認為,如果能在非洲或中東發現這樣的標本,那麼從西班牙 90 萬年前的遺骸中發現的先驅人是共同祖先的最有力候選人。
與此同時,該團隊最新的線粒體序列再次證實了西瑪人和丹尼索瓦人之間令人費解的聯絡。邁耶認為,這兩個群體的祖先攜帶的線粒體DNA反映在兩者身上,但在後來的尼安德特人身上卻沒有。這種消除可能是偶然發生的,但邁耶現在傾向於這樣的假設:一個來自非洲的未知物種遷移到歐亞大陸,並與尼安德特人雜交,取代了線粒體DNA譜系。(支援這一觀點的是,石器技術在大約50萬年前和25萬年前從非洲傳播到歐亞大陸)。
邁耶說,如果沒有新的資料,很難排除這些或其他觀點。西瑪人的完整或接近完整的基因組,或其他早期尼安德特人的遺傳資料將是必要的。
倫敦自然歷史博物館的古人類學家克里斯·斯特林格說:“這令人著迷,並且讓我們所有人都在努力理解這一切。”斯特林格說,如此古老的核DNA的恢復讓他充滿希望,研究人員將能夠分析追溯到更久遠的古代DNA。“我們不僅停留在解決過去 10 萬年的問題上,”他說,“我們真的可以開始從人類樹更深處的 DNA 中獲得一些年代資料。”
本文經許可轉載,並於2016年3月14日首次發表。