- 人類六萬年:基因中的人類歷史
- 張振
- 5139字
- 2020-06-15 17:29:16
只有歐洲人是雜種嗎?
1987年,“線粒體夏娃”出現之后,人類世界再也不平靜了。最著名的論戰是歐洲人的起源之戰。
考古學和人類學曾經長期陷入“人種分類”的象牙塔里,各個流派爭論不休。他們甚至爭論“為什么非洲西部沒有發現人類化石”?這不是因為人類最近才來到西非地區,而是因為熱帶雨林并非死后變成化石的好地方。任何大型猿類化石,包括大猩猩、黑猩猩和僰猿的化石,在非洲西部都未發現。如果僅僅根據化石記錄推測,只能得出它們根本不曾存在的結論,但誰都知道大猩猩、黑猩猩和僰猿至今仍然生活在非洲西部。
真正有意義的爭議只有一個——最重要的人科生物尼安德特人。歐洲的近代人類史與尼安德特人緊密相關,尼安德特人曾在很長一段時間內被認為是歐洲人的起源。
1856年,德國杜塞爾多夫的石灰開采工人在尼安德爾山谷(Neander Valley)炸開了一個小礦坑,清理碎片時發現了顱骨殘骸,然后是大腿骨、肋骨、手臂骨和肩骨等。最初人們以為這是歐洲常見的一只滅絕的穴居熊的遺骸。一個偶然的機會,他們向當地學校的老師、博物學家約翰·卡爾·富爾羅特請教。富爾羅特一看到遺骸,馬上意識到這不是穴居熊。但這些遺骸究竟是什么?爭議持續了幾年。這個顱骨不是猿,它的非常粗壯的眉脊也不屬于人類,而且,也沒有人能回答得出它存在有多少年了。

約翰·卡爾·富爾羅特(JohannKarl Fuhlrott),以發現尼安德特人而著名
發現德國尼安德特人的遺骸時,歐洲的學者們正在激烈抨擊《圣經》中“創世記”的年代計算方式,他們不能接受世界只存在幾千年的說法。尼安德特人出土3年后,1859年,達爾文的《物種起源》出版,《圣經》“創世記”的絕對真理地位開始動搖。

右:尼安德特人 左:現代人(克羅馬農人)

尼安德特人化石的分布區域
達爾文的著作和英國牛津大學的大辯論之后,人類原始祖先非常久遠的觀點開始被接受了。德國的這種尼安德特“人”,越看越像是人類原始祖先的一員。這個結論是在剔除了許多稀奇古怪的想象之后得出的。有的解釋很離奇:這是一個罹患眉骨加粗的骨骼病人頭骨;有的解釋很荒唐:這是拿破侖戰爭中受傷的一個哥薩克騎兵的骨骼,他爬進洞穴后死去了,可是他的刀劍和軍裝哪里去了?
此后一百多年里,人們又發現了同樣特征的大批尼安德特人的化石,這些“人”的特征都是身體粗壯、腦殼碩大、鼻子凸出、眉脊粗壯。第一個尼安德特人是1848年在直布羅陀出土的,比尼安德爾山谷(Neander Valley)的尼安德特人還早8年,但是當時被人們忽視了。比利時、法國和克羅地亞也陸續發現了尼安德特人的化石。出土的化石不斷增多,直到以色列、伊拉克、烏茲別克斯坦等地,分布地區非常廣泛。
世界其他地區也存在同樣的困惑。
現代中國人是北京周口店猿人的后代嗎?
爪哇直立人是否進化成了現代的澳大利亞人——巴布亞新幾內亞的土著?
多地區起源說的支持者是一批既有影響力、又敢于大膽假設的體質人類學的“權威”,他們認為,100萬年來,從身材粗壯、骨骼厚重的祖先,到身材苗條、骨骼輕盈的后代之間的人類體質特征的變化,屬于世界不同地區按照不同速率發生的漸進的適應過程。單起源說的支持者強烈地抨擊這種觀點,他們認為尼安德特人、北京周口店和印度尼西亞的化石,都是起源于非洲、一百多萬年來走出非洲、最后走入“進化死胡同”的滅絕人科生物的化石。單起源說的化石證據是4萬——5萬年前在歐洲突然出現的擁有輕巧頭顱和骨架的人種——克羅馬農人(Cro-Magnon)。克羅馬農人與現代的歐洲人已經沒有什么區別了,毫無疑問,克羅馬農人正是今天的現代人類這個亞種——現代(晚期)智人。
單起源說的支持者認為,一夜之間發生巨大的遺傳突變,尼安德特人突然變成克羅馬農人是不可思議的。克羅馬農人的石器先進,工藝精美,動物骨骼和鹿角第一次成為手工業原料。最關鍵的是藝術在克羅馬農人中誕生了,在法國和西班牙北部的200多個山洞里,發現了克羅馬農人繪制的綺麗粗獷的野生動物肖像,這些鹿、馬、猛犸、野牛的圖案并非拙劣的隨意涂畫,而是表現成熟的抽象思維和繪畫技藝。

《最后一個尼安德特人》
難道尼安德特人不但改變了體質和工藝,還突然變成了藝術家?雖然多地區起源說的支持者這樣認為,但是歐洲發現洞穴藝術的遺址,沒有一處是尼安德特人的遺址,其他各大洲也是如此。
長期的爭議,一直懸而未決。
化石記錄清楚地顯示,3萬——4萬年前克羅馬農人到達西歐以后,尼安德特人至少繼續存在了大約1萬年。最晚的一個尼安德特人遺骨發現于西班牙,說明最后一個尼安德特人應該已經死在了西班牙南部。線粒體DNA技術出現以后,人們檢測了世界各地群體的線粒體DNA,發現歐洲人與世界其他地方的人類的DNA差異不大,這些差異不足以認定歐洲人是尼安德特人的后代。那么,會不會是這種情況:尼安德特人和克羅馬農人雜交成功了,但是沒有產生既能存活又有繁育能力的后代?
兩個不同物種雜交產生完全健康但不育的后代的例子很多。例如,公驢和母馬雜交生下騾子。驢子和馬的基因互補,騾子很強壯健康,功能健全,但是騾子不能生育,因為驢子和馬擁有不同數量的染色體:馬有64條染色體,驢子有62條。馬的64條染色體和驢的62條染色體導致騾子有63條染色體。這對騾子的其他細胞不是問題,但騾子繁殖時就會出現混亂。63條染色體是奇數,無法準確地分成兩半,所以無法傳宗接代。
尼安德特人和克羅馬農人是不是染色體數目不同、產生了不育的混血兒?如果不是,歐洲人又是哪里來的?尼安德特人又有多少染色體呢?難道全世界都是非洲出來的純種人,只有歐洲人是現代人與尼安德特人的雜種?
是還是不是,只有一種選擇。大量尼安德特人的遺骸遍布歐洲——中亞——中東地區是事實。人們起初都不情愿接受進化的事實,此后很多年,人們不得不承認尼安德特人是歐洲人的祖先,雖然也很不情愿,歐洲人畢竟不算是雜種。但是,1987年“線粒體夏娃”的DNA檢測結果動搖了這一觀念。地球上所有的人類都是從非洲遷移到歐洲的,怎么可能是至少25萬年前的尼安德特人進化來的?
有人堅持認為“線粒體夏娃”錯了,歐洲人的祖先就是披著獸皮的尼安德特人。解決爭議的最好辦法、也許是唯一的辦法,就是恢復尼安德特人的DNA。
1997年,慕尼黑大學的教授斯萬特·帕博(Svante Paabo)領導的一個小組發布了第一個尼安德特人的DNA序列。這是人類學的圣杯之一,回答了人類學領域最古老的、爭議最大的問題之一:現代的歐洲人是否是尼安德特人進化來的?或者,尼安德特人是否被入侵的人類滅絕了?
圣杯(Holy Grail)是英國亞瑟王傳奇故事群的核心,古代英國騎士們追求的最高目標,據說是耶穌在最后的晚餐上使用的酒杯。尼安德特人的課題是歐洲人的圣杯,相對缺乏種族意識的美國人在這項研究中落在了后面。
帕博1997年開始任馬克斯·普朗克進化人類學研究所(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology)的遺傳部主任。馬普進化人類學研究所有五個部,屬于德國馬普研究院(Max Planck Society)。馬普研究院有32位諾貝爾獎獲得者,包括斯萬特·帕博的父親。1980年代,帕博和他的同行,包括找到“線粒體夏娃”的三個論文作者之一阿倫·威爾遜(Allan Wilson,1934-1991)等人,在德國和美國分別開始了古代DNA領域的研究。他們首先找出埃及木乃伊的DNA序列,然后很快轉向化石。
1984年,帕博第一次成功取得2400年前的木乃伊的基因序列。此后,帕博開始承接各式各樣的DNA序列檢測項目和工程,現在成為恢復古代DNA的世界權威。
1990年代,帕博終于開發出從遠古的樣本中提取和評測DNA的一套可靠方法。德國波恩的一家博物館里有一批140多年前出土的尼安德特人的遺骸,時間約為4萬年前。帕博經過幾年不懈的游說,終于拿到了一塊化石的右臂骨的上半部分殘骸。帕博的一個博士研究生馬提亞斯·柯林斯(Matthias Krings)參與分析這些遺骸的DNA,準備作為他的博士論文。
經過長達一年的嘗試——失誤——嘗試——失誤的枯燥單調的過程,柯林斯最終恢復出數量足夠的完整無缺的線粒體DNA,然后制作出105個堿基對的序列。柯林斯這樣描述他第一次看到可能是4萬年以上的DNA序列的情景:

斯萬特·帕博(Svante Paabo,1955-),恢復古代DNA的世界權威,曾經恢復埃及木乃伊的DNA和尼安德特人的DNA
……其實,我基本上已經把DNA序列都背熟了……如果給我一個序列,我一眼就能看出哪里發生了一個置換(DNA序列的變化)……瀏覽第一個序列的時候,我覺得我的脊梁后面一陣陣發冷。在通常只出現3個置換、最多只可能出現4個置換的一個位置上,竟然出現了8個置換。我心里想:“這真是一個異常獨特的序列。”
帕博又換了這批遺骸中的另外一塊遺骨,重新進行了一場恢復和測試工程。為了進行對比實驗,帕博把一塊遺骨快遞給賓夕法尼亞大學的馬克·斯通金(Mark Stoneking)和他的女博士生安妮·斯通(Anne Stone),這兩個實驗室開始同步進行同樣的DNA恢復和DNA檢測……大西洋兩岸的多次實驗反復證實了這個序列的有效性。又進行了幾次重復實驗之后,帕博得到327個堿基對的線粒體序列。德國和美國的這兩個實驗室里的兩個博士生——德國的馬提亞斯·柯林斯和美國的安妮·斯通,通過越洋電話一個一個核對線粒體的序列位置……美國的斯通每說出一個序列的位置,都引起德國的柯林斯的一聲歡呼,核對結束的那個夜晚,柯林斯舉行了一次Party慶賀大洋兩岸的實驗結果完全相符……幾個月后這一成果發表,一位人類學家說這篇論文“像報道人類登上火星一樣令人興奮”。

早期的DNA檢測是手工對比紫外熒光照片,現在是自動檢測儀器和電腦系統
最終檢測結果顯示,這批遺骨的線粒體mtDNA,既不屬于現代人,也不屬于其他類人猿,而是屬于一種類人動物,這種動物在50萬年以前曾與人類分享同一個先祖。(后校正為80萬年左右)這個時間與古人類學家預測的另外一種稀疏分布在歐洲的所謂“遠古人”(即早期智人)(archaic humans)的時代相吻合,古人類學家曾經預測它們是從非洲來到歐洲的。
這個結論證明,尼安德特人不是現代人的直接先祖,他們只是區域性分布的古代智人的一個亞種,后來被現代人取代了。尼安德特人和現代人沒有發生過混血。此前已經在全世界檢測了數萬個現代人的線粒體序列,沒有一個人是從柯林斯看到的尼安德特人序列分離出來的。尼安德特人遠遠處于人類的所有變種類型范圍之外。一切證據都表明,尼安德特人是另一個物種。尼安德特人DNA的結論,為多起源說的棺材,釘上了最后一根釘子。

人科生物進化
邁克爾·克萊頓(Michael Crichton,1942-2008)的小說《侏羅紀公園》(Jurassic Park,后改編為系列電影)的靈感,正是來自帕博早期恢復DNA的探索工作。當時的人們幻想找出6,500萬年前滅絕的恐龍的DNA序列。事實上,這種DNA的恢復極其困難。生物死亡后,分子很快分解消失了。找到完整分子的希望非常渺茫。如果只能找到殘缺的分子,恢復工作更加困難。而超過100萬年,DNA都碎成最基本單位,根本不成序列了。

類人猿(大猩猩、黑猩猩和紅猩猩)是人類最近的靈長類親戚,它們比人類多一對染色體。可能500萬——700萬年前,人類與其他人科生物從共同的祖先分道揚鑣
歐洲人終于平反了,他們不是人與尼安德特人的雜種。這是一個人科種群被另一個人科種群完全替代的例證。現代歐洲人的先祖在非洲,世界上每個人都起源于非洲。那么尼安德特人的取代者,究竟是一批什么樣的人類呢?智人——現代人——人類——人,雖然具體的定義仍然存在爭議,但有幾點是公認的:
第一,現代人免疫系統非常發達。人類對很多疾病可以終身免疫,壽命較長。尼安德特人平均活不過30歲,它們的化石大都發生了骨折,說明狩獵采集技能較低,體質很差,生活條件艱難。現代人在史前時代的壽命可以達到50歲左右,老人可以為青壯勞力帶孫子,口頭傳授各種知識經驗,有利于壯大族群。
第二,從尼安德特人的化石可以看到,尼安德特人死后大都被同類吃掉,它們的骨頭很多都有被啃咬或石器刮過的痕跡。所有的現代人類群體,全部自發產生了宗教,建立了倫理道德體系。很多哺乳動物的共同生活群體的數量很少,抵抗外來攻擊的能力很差。現代人類的宗教和倫理道德體系可以建立幾百人——幾千人——幾萬人的群體,最后建立幾千萬人甚至幾億人的社會組織。
第三,人類是唯一自發產生藝術的生物,亦即人類具備抽象思維和想象力等能力。在非洲——中東——歐洲——亞洲——澳大利亞——南北美洲都發現了史前人類的藝術作品。最早的一件藝術作品出土于非洲南部,這是一個大約7.5萬年的小型石刻。最豐富的藝術作品是歐洲南部的幾百個洞穴壁畫藝術,在確認非洲是人類起源地之后,在已經成為沙漠的撒哈拉沙漠里,竟然發現了數萬年前的三萬多處史前石刻和壁畫。

《克羅馬農人》
第四,人類是唯一具有語言能力的動物。其他動物也可以用聲音溝通,黑猩猩經過訓練,最多表達1-2個單詞。但是,只有人類可以運用復雜的語言。
歐洲的問題解決了。亞洲的化石比歐洲少得多,由于種種原因,亞洲直立人也全部消失了。沒有任何證據表明,亞洲的現代智人和滅絕的直立人曾經共同存在于同一時期。中國地區在10萬——4萬年前有一個化石記錄的斷層,亞洲的直立人可能在現代人類抵達之前已經滅絕了。在澳大利亞和南北美洲,也沒有找到直立人存在的任何化石證據,說明人類是這兩塊大陸的第一批定居者。