現代分子生物學如何力證人類“非洲起源説”_風聞

本文是復旦大學金力教授在2016年應上海科協邀請，在上海書展分會場上海科學會堂所作的《人類起源之爭》演講整理。在B站上有完整版的視頻資料（包括現場問答環節——個人認為問答環節才是精華所在）https://www.bilibili.com/video/av43986382/?p=4

原文在於《科學網》http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/8/354506.shtm

       人類從何而來？這個謎題已經困擾了我們數千年，是單一起源還是多地區起源，歷來眾説紛紜。

       在神話中，大地是人類起源，女媧或普羅米修斯用泥土造就了人類。隨着現代科學的興起，迷霧逐漸被撥開。科學家們從泥土中找尋出人類起源的依據，無論是修正“非洲起源説”的路線，還是以“多地區起源説”建立全新人類起源模型，都意味着傳統人類起源學説的改變。

       8月21日，在上海書展分會場上海科學會堂，上海科協邀請到了北京大學教授饒毅、中國科學院院士分子生物學家金力、復旦大學教授李輝、上海自然博物館何鑫博士，共同討論人類起源之爭，用科學的證據來回答人類和中國人起源及遷徙的問題。

分子生物學力證人類起源於非洲 

       人類起源中，人類進化的大致過程並無太多爭議。金力院士介紹了這一過程：“人在分類學上屬動物界脊索動物門哺乳綱靈長目，黑猩猩是人類最近的近親，二者在400萬至700萬年間分離開來，人類開始獨立進化。在400萬年前出現了南方古猿，它已基本具有人類特徵。而200萬年前出現轉折，人類祖先能夠挺直地站起來了，因此這些人被稱作直立人。與黑猩猩分離而來的南方古猿以至早期直立人的化石都是在非洲被發現，但晚期直立人的化石在歐亞大陸的廣闊區域內被發現。這是直立人與其他人類祖先的不同之處，他們已經走出了非洲，這大概發生在200萬年左右。” 

       “之後早期智人出現了。早期智人以海德堡人及尼安德特人為代表，他們在歐洲大陸和西亞分佈非常廣泛，生存年代距今80到2.8萬年。而今天的人類屬於晚期智人，是解剖學上的現代人。年代比較早的晚期智人化石同樣在非洲被發現，大概是20萬年到5萬年左右。因此人類是否起源於非洲，亦或是世界多地，成為了今天研究古人類進化發展的主要爭議。”

        “非洲起源説”在1987年由美國加州大學伯克利分校教授正式提出，認為20萬年前非洲的直立人進化而來的早期智人進化為現代人，在約5萬年前這些現代人走出非洲，成為世界各地人類的祖先。        “多地區起源説”即歐洲、亞洲直立人也獨立進化，同非洲直立人一般，變成了現代人。

        金力院士告訴聽眾，“多地區起源説“在中國也有許多人主張，原因是過去幾十年裏發現了大量古人類（包括直立人、早期智人、現代人）化石。”它們在時間分佈上具有連續性，空間分佈上南、北都存在，所以支持了東亞地區有獨立起源的説法。” 隨着現代科學興起，分子生物學的運用卻產生了不同的結論。分子人類學上世紀八十年代末進入中國，在20年多的發展過程中，主要通過對DNA序列的測序和對照，為研究人類的源流開拓了新思路。成為考古學外研究人類起源、民族演化、古代人羣的遺傳結構、古代社會文化結構又一利器。

        饒毅教授介紹：“考古學家在人類起源問題上做出了很多貢獻，但是並沒有解決人類起源的所有問題。分子生物學興起之後，特別是對DNA序列可以進行良好測序和對照之後，人類起源這一問題開啓了新篇章，其中對人類共同起源這一學説提供了越來越多的證據。”

        從分子人類學來看，運用遺傳學的工具對非洲、歐洲以及亞洲人種的母系線粒體和父系Y染色體進行分析，發現不同人種共同的祖先距今天的時間為14.3－14.4萬年。金力院士表示，“如果是多起源説，那麼他們的差別應該是200萬年左右，因為約200萬年時非洲直立人走出了非洲，走向世界各地。而如果是單一起源，那麼差別應該要遠遠小於200萬年，應該是5萬年到20萬年之間——早期智人進化為今天的現代人，然後現代人再走出非洲。分子生物學的結論，為‘非洲起源説’提供了強有力的證據。”

       在該結論產生之後，金力院士的研究團隊嘗試從現代亞洲人中找到反例，證明其不是自非洲而來。“我們採集了163個羣體，覆蓋大部分東亞地區，共檢測了12127個Y染色體。但實驗完成後發現，所有個體統統來自非洲。” 

       而在中國發現的大量具有聯繫性、普遍性的古人類化石是否可以説明東亞地區有獨立起源？金力院士指出，出土化石和他們的基因分析並不矛盾。“我們通過Y染色體研究了東亞人的起源，認為他們同樣是遷徙而來，時間是3萬到4萬年以前。而東亞化石中的早期智人或許已經滅絕，現代人的祖先在那以後遷徙而來，沿着南邊進入東南亞，再往北成為了東亞現代人祖先。” 

走出非洲後的人類發生了什麼？      

       人類走出非洲是5萬年到7萬年前，而早期智人尼安德特人在歐洲到中亞的分佈最晚是在2.8萬年前。那麼當我們的祖先走出非洲後，是不是碰到了尼安德特人呢，碰到後發生了什麼嗎？金力院士説，“我們選擇基因保存比較好的尼安德特人化石，成功提取了DNA。通過對這些尼安德特人的全基因組進行測序發現，現代人的祖先出了非洲以後，跟早期智人發生了關係，不僅發生了關係，還產生了後代，而這個後代還在我們的人羣當中，在每一個人的基因組中存在。他們佔的比例不多，大概佔整個基因組的2.4%。我們的基因97%以上是從非洲來的，但是還有2.4%的東西是在非洲以外的早期智人的，準確説是尼安德特人的基因貢獻的。”        

       “後來又發現另外一種人叫丹人，丹人和尼人有同一個祖先，也是來自非洲。亞洲人的基因組中除了尼安德特人的基因外，還有丹人的基因。也就是説亞洲人的基因組裏，早期智人的成份比例略高於歐洲人。” 

       那麼這些早期智人的基因片段到了我們的基因組裏，究竟是好是壞呢？金力教授説，“我們通過研究發現，大部分現代人基因組中的早期智人片段跟環境應答有關，即這些早期智人片段能夠在某種程度上幫助我們的祖先適應新環境。我們祖先原是非洲的，出了非洲以後到了歐亞大陸，這個環境對他們來説是新的，會水土不服，但是當地的土人，即早期智人尼人和丹人已經在歐亞大陸生存了50萬年以上，他們的基因幫助我們適應了當地環境。不過也有一種爭議認為尼安德特人的基因跟我們的某些疾病有關，這種觀點還待進一步的研究。” 

       尼安德特人雖然有很好適應環境的能力，但何鑫表示現代人的能力實際強過尼安德特人，“一些化石證據表明，在同一個區域內，現代人類的歲數要超過尼安德特人。現代人的羣體內部分級已經很明確，有祖父祖母參與哺育後代，並且在羣體中有知識的積累和傳播，這使得現代人的祖先比尼安德特人具有更強的適應能力。在以後漫長的歲月裏，遭遇氣候變化時尼安德特人滅絕了，而現代人存活下來了。”

人類為什麼走出非洲？

        金力院士告訴聽眾，人類有三次走出了非洲。“最早是200萬年前的直立人，然後是50—80萬年左右尼人祖先海德堡智人，最後是現代人祖先走出非洲。為什麼要走出非洲？有一個假説叫撒哈拉泵假説，即假設撒哈拉沙漠由滄海變成桑田。撒哈拉大沙漠本來和阿拉伯沙漠聯繫在一起，遠古氣候潮濕的時候，撒哈拉是大草原，人類在東非這裏起源，但有的人類跟着動物跑到了撒哈拉以外的地區去了。後來氣候變得乾燥，草原變成了沙漠。那批遠走的人回不來了，唯一的去向就是往東、往北走。這樣的事件在過去幾百萬年裏發生過若干次，我們看到跟人類起源有關的至少有三次。”

        但金力院士亦表示，三個月前的一次研討會中，諸位專家對人類祖先走出非洲的得與失進行了探討，“出走非洲，可能對現在東亞人羣的疾病和健康狀況產生了非常深刻的影響，我們很多疾病回過頭去追蹤會發現，其實跟我們的祖先走出非洲有關係，所以我的結論是我們的祖先可能是不應該走出非洲的。”

 分子生物學真的獨擅勝場嗎？

        眾所周知，歷史學、人類學、語言學都對研究人類進化做出了很大的貢獻。比起其他學科，分子生物學真的獨擅勝場？今後又該如何對待人類起源的研究呢？

        李輝教授表示，“人類進化的過程非常複雜，受到多方面因素的影響，我們沒有辦法一步到位。但人類起源必然是科學問題，科學問題要用科學去思考，所以我們必須科學還給科學，把情感還給情感。分子生物學使‘非洲起源説’成為了一個很硬性的結論，其他的證據只能做更多的解釋，並不能推翻這一結論。” 

       “不過，任何一個問題如果從單一領域研究，我們看到的只能是片面。大家都對，關鍵是要把不同角度看到的圖象有機地結合在一起。我們現在看到的化石證據和基因證據的矛盾也不見得是真的矛盾。洞穴經常坍塌，水流翻轉的影響，也會影響對化石年代的判斷。所以我們即便看到很多證據和現象，也要想想是不是有其他解釋。”

        在談及進化的時候，人類都存在一個潛在的心態，即希望證明我們的延續是因為具有某種優勢，這也是達爾文進化論裏隱含的意思。但金力教授表示，“一個物種如果能生存下來，只有一個理由，好死不如賴活着。”何鑫説，“希望更多人瞭解到，其實和其他物種一樣，不是因為我們現在在這裏，就是這裏永遠的主人，其實和人類一路走來始終面臨着滅亡的威脅，這是我們研究人類起源更深層次的內涵。”     

       金力院士表示，“儘管直立人進化成現代人這件事看起來是很簡單的事情，但是它實際上在科學研究當中的複雜程度，遠遠超出了我們的早期預期。而科學研究不是去站立場，科學是理智而温和的，它基於觀察，但觀察往往會受到觀察者本身的侷限性的影響，所以對科學家來説我們要探索真理，事實是怎麼樣就是怎麼樣，不需要堅持我們的觀點，我們早期的觀點如果是錯的就是錯的，重要的是根據觀察你能不能得出符合觀察的結論。我們需要對更多的古代樣本進行分析，這樣才會不斷提高人類對自身起源的認識。”