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引言

 

“只要从我们口腔中取得一点粘膜,就能得到我们身体中携带的一本DNA历史书。其中所有的家族信息将会复制给儿子 、孙子和曾孙等等每一代人。所以,实际上,我们每个人都携带着一部家族延续的基因历史档案,它能帮助我们追溯到几十、几百 、几千、几万年前多少代的祖先。无论我们来自何处、长相如何不同,如果回溯人类基因树的根部,就会发现,我们都有着亲缘关系。” (美国“国家地理”电视片“The Human Family Tree—基因树”)

 

“为了追踪我们的祖 先,科学家们需要从人们DNA中千分之一的差异中去窥视。基因中一些DNA碱基字符ACGT的排列,会随时间推移,有许多随机的微小变化, 并累积留在我们体内的遗传密码中,科学家们称之为标记。标记是生活在遥远过去某时间点某个人的一瞥,如果你和什么人有同样的标记, 那你们就共有着同一个祖先。” (美国“国家地理”电视片“The Human Family Tree—基因树”)

“在过去不到20万年前的年代,我们全都是一个年轻人种群体的一员,并且有着非常密切的亲缘关系。这个事实是从研究石头、骨头以及我们的DNA中发现的。无论我们最终分散在世界的任何地方,皮肤下的我们都是非洲人。”(英国BBC 电视片《奇妙的人类旅程》“美洲部分”)

  “通过分析现在活着的个体的序列,追逆到萌生所有存在序列的祖先序列是可能的。这条祖先序列就代表了一个点,这一点就是所有现存个体的血统都交汇到的一个个体——它们所有的共同祖先。” “于是,交汇定率(coalescent principle)说明所有现代人类不论从母系还是父系都是由生活在10万至20万年前的共同祖先传下来的。”(“Principles of Genetics”作者: D. Peter Snustad, Michael J. Simmons 。“遗传学原理”中国高等教育出版社,中文版698页,美国加州大学、明尼苏达大学等7所大学教科用书)
 

“透过我们的血液,穿越时空隧道,去寻找我们的祖先。”,发现“我们都是15万年前一对父母的后代,他们是名副其实的亚当、夏娃。” (中国中央电视台电视片“谁是夏娃”下集)

 

我们没有关于进化论的绝对证据,我们只有支持它的压倒性的旁证,同时,目前还没有更好的选择。但是,如果现在有一个更好的理论出现,进化论明天就会被抛弃(节选自“22位杰出的生物学家签名的信”,见Nature Vol 290 12 March 1981 p 82)。


 

 

第一节 人类学研究的DNA解码时代

 

一.人类学研究DNA解码时代的来临

 

在十九世纪中叶,用当时最先进的显微镜来观察细胞核,它仅仅是一个小黑点,而达尔文在小猎犬号的航程中使用的单透镜显微镜,连这个能力都没有。就凭着这样的观察技术条件,他提出了进化论,并推及到对人类来源的设想。随着显微镜的发展,人们终于看到了细胞核的内部结构,发现它远比达尔文想象的要复杂得多。

 

上世纪50年代,高倍显微镜让人们看到了人类细胞核中包含着23对染色体,遗传信息的第一层秘密被揭露出来了。骡子不能产生后代不再是由于“骨盆不能开合”,而是由于骡子的染色体是奇数(骡子细胞核中是63条染色体:其中,32条来自马;31条来自驴),不能实现正常的生殖繁衍。还发现猩猩是24对染色体,与人染色体对数并不相等,这是达尔文无法想象的科学道理。

 

事实上,染色体对数的区别就阻断了猩猩和人共祖、同源进化的可能性。达尔文在“物种起源”中说:进化是“因为自然选择只是利用微细的、连续的变异而发生作用;她从来不能采取巨大而突然的飞跃,而一定是以短的、确实的、虽然是缓慢的步骤前进。”、“徜使能证明有任何复杂器官不是经过无数的、连续的、轻微的变异形成的,那么我的学说就要完全破产。但是,我还没有发见这种情形。” (“物种起源”北京商务印书馆1997中文版,第六章“学说的难点 ”第202)

 

而各种生物染色体对数的差别,成了“渐变进化”无法跨越的鸿沟。就像不可能去商店购买47.99个鸡蛋,染色体条数同样不能以非整数存在,因此,不能有染色体条数的数目一点点地渐变,例如不可能在48 (24)染色体和4623对)染色体中间,存在着47.9947.9847.97。。。。。数目染色体条数的、渐变过程中的猿人。

 

24对染色体的各种器官,也不可能“渐变进化”成为23对染色体的器官。达尔文没有发现这些情况是十分合理的,因为他没有高倍显微镜,他看不见人类染色体是23对,黑猩猩染色体是24对。他也看不到其它生物染色体对数的差别,现今,是进化论破产的时候了。

 

差不多在同一时期,借助高倍显微镜和X射线衍射照片,又发现在每一个染色体中,包含着一个双螺旋结构的分子,这个长长的犹如旋转楼梯形状的分子,是由许多“楼梯的台阶”组成。构建这些台阶的仅仅是4种类型的碱基,可以用ATCG四个字符(Adenine, Thymine, Cytosine, and Guanine)代码表达,这就是人们常说的DNA分子,DNA是英文“deoxyribonucleic acid”的缩写。还发现人类细胞的细胞质中的线粒体(或称作粒腺体)也包含着DNA编码序列。进一步的研究,人们认识到人类的全部遗传信息,就是由这些DNA编码进行传递的。犹如无论多么复杂的计算机软件,其最终的执行程序都是“0”和“1”组成,人类全部遗传信息“软件”也仅仅由ATCG四个字符代码构成。人的外貌、生理特征等等,都是取决于4个字符代码的组合,总之,DNA编码序列决定了人的一切身体特征。进而知道,一切生物都是如此。

 

上世纪80年代,当人们将DNA的研究运用到医学研究并建立了“分子医学” 的同时,也开始运用到通过DNA的遗传信息去寻找人类的起源和发展,去分析不同族群的DNA上的联系和各自的特点,由此诞生了人类学研究的新学科:“分子人类学”("Molecular Anthropology")。

 

从此,人类学的研究不再局限于从骨骼解剖学上去认识,不再仅仅依靠从发掘的化石上进行考古,也从DNA编码中去寻找人类自己的故事。

 

1981年,英国剑桥大学首次测定和发布了一个普通欧洲人的线粒体DNA序列,这就是著名的“剑桥序列”(Cambridge Reference Sequence)(参看第二节第2部分:“寻找线粒体夏娃”)。这16569DNA字符代码组成的圆环状“字符代码串”,不但是分子医学的、也是分子人类学的重要里程碑。

 

1987年,美国加州大学伯克莱分校威尔逊教授的研究小组,发现不同种族群体之间,线粒体DNA平均差异率竟然只有0.32左右(相当于50个线粒体DNA字符的差异),甚至比非洲大猩猩不同群族之间的差异还小,由此提出了全世界现代人来自一个老祖母的“线粒体夏娃理论”。

 

1995年,道瑞特(RL Dorit)等三位科学家,根据不同种族的Y染色体,在基因ZFY所在区间内的729DNA字符代码居然一字不差,提出了全世界现代人来自一个老祖父的“亚当理论”, 一个人类学研究基于DNA解码的时代正式来临了。

 

这些新的理论在人类学研究中引起了巨大震撼的同时,也面对了巨大的反对声音。然而,就是凭借着对人们自身血液中存在的DNA解码,确认了亲人关系、平反了一些冤假错案、否定了北京猿人是中国人的祖先、否定了尼安德特人是欧洲人的祖先,这些建立在DNA解码上的正确结论,叫人无可推诿。

 

二.分子人类学研究的研究方向和发展

 

1.分子人类学的研究对象

 

“分子人类学”是生物人类学的一门新兴分支学科,它开辟了一个分子生物学与人类学、考古学、语言学等交叉的新兴研究领域,主要是通过研究人类的“Y染色体”、“线粒体 DNA”等遗传信息来解决人类起源、人群关系、发展历史、群体结构、迁徙方式以及人体未来是否有大的改变等问题。

 

 Y染色体”具有父系遗传的特性,在向下一代遗传中,95%以上区域的DNA不发生与母系的DNA重组;“线粒体 DNA”具有母系遗传的特性,不会在向下一代遗传中,受到父系的影响,因此被分别作为分子人类学对父系和母系的研究对象。

 

2.DNA突变形成的标记

 

随着对染色体和线粒体中的DNA序列更清晰的认识,发现DNA遗传在向下一代传递的时候,既有准确的拷贝,又会发生个别位置上的DNA字符代码的突变。

 

 为什么线粒体DNA可以承传母系遗传的标记呢?我们知道胎儿是由母亲的卵子和父亲的精子结合以后发育而成。父亲的精子在受精时,只把它含有细胞核的精子头钻进卵子的细胞核里去,精子的尾巴留在外面的细胞质中,精子尾中含有的线粒体DNA极少并且很快被分解消除,不会影响到卵细胞的线粒体DNA。所以子女的线粒体DNA只来自母方,父方的线粒体DNA不会遗传给子女。

 

线粒体DNA序列在几十以致上百代遗传中,可能在一个新的女婴胚胎形成过程中,受孕卵的线粒体DNA某个位点上发生突变,例如,某一点的字符代码“C”变成了“T”。于是她就在承传母亲的线粒体DNA序列其它字符代码的同时,也有了自己的标记,而且她的后代都带有这个标记,是她的女儿、孙女们将这个标记向下遗传,并一代代传递下去。突变形成了标记,标记向下遗传,再形成标记,再向下遗传,于是就形成了标记构成的遗传网络,将这个网络加以整理,就得到了母系的遗传树。

 

事实上,能从线粒体DNA遗传标记看到的古代女性是很少的,只要有一代没有女儿,这个母亲的遗传标记就消失了。线粒体DNA标记通过遗传,在现代人群中形成了许多的组合,母系树谱将全世界的人,归类为约2千多个大的族群。研究证明,我们每一个人的线粒体DNA,和那位源头“线粒体夏娃的序列”都只有几十个突变点的差别,其余的一万六千多个位点上的DNA字符代码,和那位老老祖母的线粒体DNA都是相同的。

 

Y染色体记录着父系的遗传标记,大体上和线粒体标记的情况类似,分子人类学就是建立在对这两类的遗传标记字符代码的研究上。

 

前几年(2006年)完成的“人类基因组”测序,是人类对自身认识的一个巨大工程。这里的“基因组” (Genome)不是指“人类基因的组合”,而是指人类全套染色体(包含22条常染色体、X染色体和Y染色体)所包含的全部DNA序列,是31亿DNA字符代码的组合。目前看到的基因大约有2万多个,它仅仅只占据了3%DNA区域,人类染色体97%DNA的区域,都是所谓的沙漠区(垃圾区或未知区)。

 

分子人类学主要是研究Y染色体和线粒体中的突变标记,而标记是随机地发生在任何区域,因此绝大部分标记发生在Y染色体的DNA沙漠区。就像一条穿越一个大沙漠的高速公路网,尽管有一些有人居住的小镇,但绝大多数是无人的沙漠区域因为97%的标记是位于DNA沙漠区,可以说这是记录人类“DNA历史档案”的主要区域,从这一点来看,它已经不是“垃圾区”了。

 

分子医学是研究“有人居住的小镇”,分子人类学则是研究公路的路标,不论有没有人居住,路标都会设置的。“小镇”就是基因所在区,分子生物学、分子医学只对基因有兴趣,因为目前认为,只有基因的遗传信息,才关切到人类的生理机制。

 

以上这些内容我们还要在下一节中详细讲解。

 

3.人类DNA中的“固有标记”

 

事实上,在人类的DNA序列中,存在着许多DNA长序列标记,它们是由几百、上千个DNA字符组成的长序列。这些长序列存在于每一个人的染色体中,它们不是突变形成的,而是人类产生之时就固有的。例如,在每一个男人的Y染色体的ZFY基因上,都有完全相同的729DNA编码的序列,这就是一个“固有标记”。这种固有标记,不可能是在人类繁衍中,由DNA的突变所产生,它们是人类生来具有的。因为突变是随机性质的,所以突变不可能在所有男人身上,产生完全相同的729DNA编码的序列。在常染色体上,更有许多在男人和女人身上都有的“固有标记”。固有标记不具有划分族群的作用,但可以追寻和证明人类产生的源头。

 

分子人类学研究的是DNA中的遗传标记,包含“突变标记”和“固有标记”。遗传标记是一种特殊的遗传信息,能够保留下来的标记都是“中性”的,不会对人体的生理发生影响,但它是寻找人类起源、分散和发展的依据,是人类历史档案的记录。

 

在其它的物种身上,也都有着上述的“突变标记”和“固有标记”。这些DNA的遗传标记,是物种起源、分类与迁徙最权威和最准确的依据。

 

4.生物DNA的信息库-GenBank

 

美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information (NCBI))掌管的GenBank,是全球最大的生物DNA的信息库。这是30多年来,由数以万计科学研究人员的努力,花费了数以亿计的金钱,得到的数以亿计的生物DNA编码序列资料库。这些编码序列,包含了人类和其它十几万种生物类型的遗传信息,它们分别来自世界各地的实验室。

 

世界各地的研究者,可以直接向GenBank提交他们得到的生物DNA序列。但是,收到这些数据后,并不立即公布。必须经该组织的专家进行对比和验证后,才公布发表,从而保证了数据的可信度。

 

同时,世界各地的任何人,都可以直接从GenBank查询所有的DNA信息。有了这些信息,就实现了人类对自身、对所有生物内在秘密认识的飞跃,并开创了人类学和其它生物学研究的DNA解码时代。

 

本科学联盟忠实地引用了这些科学资料,建立起了“DNA编码与解码之物种起源”的理论。

 

5.现代分子人类学的发展

 

分子人类学的发展是十分艰难的。为什么学习分子人类学的人这么少?因为这门科学很难得到经济的效益,是“冷门”科学,在项目经费上,与那些“热门”科研相比,也相差甚远,因此,大学中很少设立这个专业。

 

尽管如此,近20年来,分子人类学的队伍仍然在不断壮大,含括了许多历来享有盛名的学术机构和团体。目前,在世界上已经有两组非常权威的分子人类学成果发布机构, 这里对他们作一点简单的介绍:

 

(1)冷泉港实验室The Cold Spring Harbor Laboratory,缩写CSHL):此机构位于美国纽约州长岛上的冷泉港,其主要成就为分子生物学领域,在该研究所一共诞生了7位诺贝尔奖得主。  

 

(2)美国国家地理学会基因地理

2005年, IBM公司与美国国家地理学会共同开始了基因地理工程,已经花费了上亿美元的经费,其任务在于寻求: 我们是谁?我们是怎样起源的?我们怎么来到世界各地?等答案。有11个著名研究实验室和大学的相关学科专家参加这个项目。

 

几年来,他们已经在全世界测试了58万多人的DNA样本,目前仍以每月采集近一万人的速度增长。在基因地理网站上看到他们已经得出的答案是:“我们都是那14万年以前生活在非洲共同祖先的后裔

参看网页:

https://genographic.nationalgeographic.com/science-behind/

他们已经绘制出人类走出非洲,分布到全世界的路线和时间旅程。

 

 (3)家族树DNA公司

基因地理网站是这样介绍该公司的:
家庭树DNAfamily tree dna -- FTDNA)公司是一个领先的基因检测公司,它从事收集公众的DNA标本和进行测试,是基因地理工程项目的合作伙伴。同时也以帮助公众去寻找自己的祖先和家族的来源。

www.familytreedna.com

 

(4)基因组研究期刊

基因组研究期刊是冷泉港实验室出版社出版的电子期刊,许多重要的分子人类学研究成果都可以在它的网站上找到:

http://genome.cshlp.org/

 

(5)国际遗传谱系协会The International Society of Genetic Genealogy (ISOGG)

http://www.isogg.org/

主要成员机构有:美国美国麻省理工Whitehead 生物研究所,中国科学院生物信息研究所,美国斯坦福大学,亚利桑那大学,日本医学科技局,巴基斯坦生物与科学研究中心,爱丁堡大学,佛罗里达州大学研究所等。该协会于20053月建立,目前有8000成员,他们居住在美国、英国、中国、法国、德国、澳大利亚、印度等70多个国家和地区,很多是知名的分子人类学家。

 

(6)线粒体谱系树网(PhyloTree.org) 

http://www.phylotree.org/

本网站由荷兰鹿特丹大学医学中心建立和更新、维护。目前发布的是线粒体母系树的资料,它包含的数据库相当庞大,资料完整,是线粒体研究的重要参照系统。


(7)已经收集和测试的DNA样本统计

全世界已经有很多机构和公司,在从事基于“Y染色体亚当”和“线粒体夏娃”理论的DNA谱系检测,以帮助人们寻求自己来自何处,可以统计的样本数已经超过2百万个。

 

可以看出,分子人类学是建立在大量DNA解码上的理论,是可信的。本网所引用的一些结论都是来自一些重要期刊上的研究报告,多数内容都是目前教科书上还没有的,如果这些新的科学研究成果出您的意料之外,您不必惊异。因为在人类基因组研究之初,各国达成了一个共识:所有成果公开和共享。所以,绝大多数引用的资料都会在网上查到,您尽可以去分辨真伪。

 

 

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