觀察者網對話王軻：全球人羣基因組填上“最後一塊拼圖”，能解答人類起源了嗎？

日前，東南亞基因組計劃宣佈構建了目前最完整的東南亞人羣基因組變異數據集—SEA3K，全球人羣基因組研究填上了“最後一塊拼圖”。就相關問題，觀察者網科普作者岑少宇對話了復旦大學生命科學學院人類學系青年研究員王軻。

觀察者網**：**東南亞基因組計劃是人類基因組研究的一大進展，對於分析人類的演化過程，也有很重要的意義。但長期以來，一些人批評分子生物學方法比較的位點太少，那麼如今的基因組計劃，是否早已解決了這一質疑？

**王軻：**如今的基因組計劃運用二代和三代測序技術，實現了對全基因組全面覆蓋，位點太少的質疑可以打消了。

與高通量測序技術同時發展的，還有一整套生物信息學工具和方法，用於分析、比較人類的諸多基因。所利用的原理包括用生物信息學工具識別基因裏的變異位點，再將個人或羣體的變異位點進行統計學分析，比如計算頻率、估算羣體間相似度與差異。還可以通過對變異位點進行功能註釋，進而推斷這些變異是否影響一些基因功能、疾病等等。

**觀察者網：**還有人不斷宣傳稱，分子生物學基於“分子鐘”的假設，需要設置DNA變異速率恆定、所有變異都會保留等“不靠譜”的前提，但這些質疑，是不是出自某種誤解？例如變異速率恆定問題，“嚴格分子鐘”已經是老黃曆，“鬆散分子鐘”“隨機本地分子鐘”等就允許速率差異甚至局部變化。那麼東南亞基因組計劃是不是已超越了這些常見的“刻舟求劍”的質疑？

**王軻：**東南亞基因組計劃中所用的全基因組推測方法(PSMC)基於經典的溯祖理論，其理論框架本身就假設有些遺傳譜系會因為遺傳漂變的緣故在進化中消失，並非有人所稱的變異都會保留等“不靠譜”的前提。

羣體遺傳學的經典假設模型認為，羣體有效產生後代的大小是有限的，在基因代代相傳過程中，基因位點能否傳遞給下一代具有隨機性，在演化中有些位點會隨機丟失，這就是遺傳漂變。靠數學推導可以證明，它們必然會在有限羣體中隨機消失，而不是做的一個假設。

基因譜系消失的概率也可以依據羣體的有效大小，結合一些數學公式來進行統計建模計算。例如假設當代人羣體有效大小Ne，那麼其中兩個基因譜系源自同一祖先的概率是1/2Ne，找不到共同祖先的概率是1-1/2Ne。立足當代這個時間倒推，每一代其實都是這樣子，有一些基因譜系具有共同祖先譜系，而另外一些沒有，隨着一代一代這樣向上溯源，我們每一代的譜系數量在減少。由於遺傳漂變中基因信息傳遞的隨機性，每一代都有基因譜系在消失。

**觀察者網：**Y染色體能夠體現父系的變化，而線粒體可以體現母系的變化，所以一直都很受關注，之前就有論文探討過東南亞地區的Y染色體。但對於Y染色體、線粒體等測序結果的解讀，包括時間先後等，為何往往會有差異？

**王軻：**這涉及剛才提到的突變速率問題。一般來説，學界認為Y染色體、線粒體以及常染色體中的突變速率是不同的，基於不同數據所推斷的演化速率因此也可能存在區別。鑑於突變速率是我們做出演化先後順序推斷所用到的基本假設，所以在用不同類型基因信息估算時可能確有一些差異。

基於單一視角的論斷可能會忽略人類/生物演化的複雜性，將複雜多維度的生命演化旅程過度簡化為單一的分類學。還是呼籲大家辯證地看待問題。

**觀察者網：**在與人類演化相關的問題上，具體而言，東南亞基因組計劃首次在東南亞土著人羣中發現了丹尼索瓦人多次基因滲入的遺蹟。請問丹尼索瓦人和現代智人有什麼聯繫？近些年國內還產生了“連續進化附帶雜交”的理論，有的人會把1-3萬年前的山頂洞人納入其中，以及約70萬-20萬年前的北京人，甚至包括更早的約170萬年前的元謀人，這些有沒有DNA證據？

**王軻：**丹尼索瓦人是我們現代人類的近親，我們同屬於人屬，並共同生活過很長一段時間，沒有生殖隔離，和我們人類之間有過混血兒。這些有充分的DNA證據。

中國最早的有分子DNA證據的古人是4萬年前的田園洞人，對於“連續進化附帶雜交”理論中所依據的更早時間的化石，尚未有古DNA數據。

東南亞人羣基因組計劃一期SEA3K的主要發現，右上即丹尼索瓦人基因滲入的示意 《自然》雜誌

**觀察者網：**之前確實有論文稱，4萬年前的田園洞人具有明確的東亞人基因，但被一些人在宣傳“現代中國人起源於本土”時拿來做證據，這是否靠譜？

**王軻：**4萬年前的田園洞人與現代東亞人有較近的遺傳關係，但並非直接的遺傳祖先。

在田園洞人古DNA研究中，同時也報道了這個個體與一個比利時3.5萬年前個體也有一些共有基因，但這隻能説明早期亞歐人之間有複雜的遺傳交流歷史。人的全基因組序列有32億個鹼基對，將部分共享的遺傳位點作為證據並不具備説服力。

就像剛才所説，我們目前沒有更早的DNA數據，來檢驗東亞直立人和現代東亞人之間的基因連續性，但古人類學家對於元謀人、山頂洞人等的骨骼形態有更多研究。元謀人是直立人，他們生活的時期通常被認為早於我們現代人類生活的時期，可能有一段時間的重疊。古人類學家過往發表的工作中認為，山頂洞人具備現代人形態特徵,但較現代中國人具有更多原始性。

觀察者網：確實在形態方面，有人總結過不少特徵，其中之一是“鏟形門齒”。但去年李輝教授介紹過，“東亞猿人門齒的淺淺的鏟槽，與現代中國人普遍的深深的鏟槽，是完全不同的基因突變造成的”，“東亞的鏟形門齒‘流傳有序’恐怕是一種誤讀”。

有些人主張，一兩個特徵也許是巧合，如果面孔扁平、鼻額角較大、鼻樑扁塌、眼眶呈長方形等特徵集中出現，就會讓“連續進化”的可信度大大提高。那麼，這些現象是否真的存在？每一個都能像“鏟形門齒”那樣，得到科學的解釋嗎？

**王軻：**這個問題其實問到了表型特徵出現的原因，以及遺傳因素能在多大程度上解釋表型的形成。

“特徵集中出現即意味着連續進化”的觀點暗含着這樣一個假設，即這些特徵全部由遺傳基因決定，特徵集中出現即等同於遺傳基因一致。但人類性狀的形成過程很複雜，既受到基因決定也受到環境影響，目前生物學界正在致力於把這些性狀形成的複雜機制搞清楚。復旦表型研究院就專門來研究人的表型形成機制。

在演化領域，不同的物種由於適應相同的環境還會出現同樣的性狀特徵，稱之為趨同進化。比如説鳥類、蝙蝠和昆蟲的翅膀都有適應於空中飛行的翅膀，那他們之間的親緣關係非常近嗎？並不是的，它們分別屬於鳥綱、哺乳綱和昆蟲綱，分別獨立演化出飛行能力，是趨同進化的典型例子。而且，大家並不會由於他們都有翅膀而認為他們屬於“連續進化”。

觀察者網：這個“趨同進化”的例子非常經典，但飛行對於生存太關鍵了，開始往這個方向演化的物種，也許不得不趨同，否則只能滅絕。而在公眾的普遍認知中，鼻樑扁塌、眼眶呈長方形之類，似乎並不是重要性狀，如果猿人和現代人毫無關係，難以相信環境會施加足夠大的進化壓力，讓它們在這些方面趨同。您能猜想下可能的趨同機制嗎？表型研究院對這類問題，是如何開展研究的？

**王軻：**一些個人的大膽猜測可能是氣候環境以及個體所處的生態位會有一定影響，像鼻樑、鼻腔形態和氣候之間的關係，像寒冷乾燥和濕熱的環境下，不同鼻型特徵對於生存有利程度可能不同。越有利生存的越可能朝着相似鼻型演化。

至於生態位，像開闊草原、灌木、林木這樣不同的生境，對視覺上能獲得的視野有影響，這就或許與眼框大小有關。但這些都只是個人猜測。

當然，也可能控制面部骨骼形態形成/發育過程的一些基因或調控因子，確實在演化上較為保守，在不同靈長類中都編碼同樣的表型。關於這些編碼和調控機制問題目前業界還在探索。

表型研究院建有諸多環境模擬艙，比如有專門的艙模擬低氧環境，來探究生物機體適應低氧環境的調控機制，當然不止這一種環境，還有其他環境，目前科技足以支持人工模擬這些環境。

觀察者網：可能很多關心人類起源問題的朋友，還會有一個困惑，從分子證據看，無論是單一的“非洲起源説”，還是單一的“本土起源説”，都已經被證否了。但比較新的“連續進化附帶雜交”這個假説，光從名稱並看不出，連續進化的人到底是從哪裏來的，“附帶雜交”到底起了多少作用。您能否從分子證據解釋下，根據最新的證據，“附帶雜交”的比例究竟是多少？

**王軻：**我們現有的分子證據，都來自於生活在不同時間尺度的“現代人類”（即從4-5萬年前至今的智人）。依據分子證據看，羣體遺傳學界公認非洲大陸人羣中有着全球最高的遺傳多樣性和現存最古老的現代人類基因譜系，仍然認為“現代人類”起源自非洲。

就古人類學家提到的“連續進化”，我們還沒有東亞直立人的DNA證據，可以去測試直立人到現代人類是否有直接的演化關係。

而古人類學家提出的“附帶雜交”，我個人理解是指現代人類中來自丹尼索瓦人、尼安德特人的基因貢獻，目前估算的尼安德特人對現代人的基因貢獻平均值在2%左右。之所以用平均值是因為，他們對於不同大陸人羣的貢獻程度不是完全一致。丹尼索瓦人對現代人類的貢獻，普遍認為對大洋洲人羣的遺傳貢獻較高，在3-6%左右，而對於其他大陸人羣可能在0.1%。

一般來説，這個估算的比例其實受到人羣複雜演化歷程的影響，像人羣遷徙到一個新地方經歷瓶頸效應、或是附帶雜交給現代人帶來的基因不利於生存也可能被負選擇掉。

近幾年大家還開始發現一些超級古老（Super-Archaic）人類留在現代人類中的基因貢獻，以及也可能留在了丹尼索瓦人中，雖然目前還沒有化石證據證實這個超級古老人類羣體，所以也被稱為“幽靈”早期智人（Archaic Homo，“ghost”）。現代人和這些已滅絕的早期智人（包括丹尼索瓦/尼安德特人這些有化石證據的）之間沒有生殖隔離，所以可能出現過混合並不奇怪。

左側分支即為“幽靈”早期智人 《自然》雜誌

觀察者網：最後再回到東南亞基因組的研究，它為什麼會成為全球人羣基因組研究的“最後一塊拼圖”？是否因為西方研究機構長期忽視？

**王軻：**歐美一直處於“西方中心論”的視角下，對於亞洲人的羣體基因組學研究長期忽視。但從人類演化的角度看，東南亞人羣遺傳多樣性高，地理位置處在早期現代人“走出非洲”後遷徙路線上的重要節點和分叉口，由於獨特的熱帶雨林氣候出現了對當地生態獨有的適應性進化及相關疾病的遺傳應對策略。其基因組信息對於業界研究東亞人羣中潛在疾病相關遺傳位點具有關鍵啓發。

最後，還是再次呼籲大家辯證地、開放地看待問題，科學是在不斷發展的，當新的研究證據不斷補充進來，學界也在不斷地修正先前的假説與認識，人類對於世界的認識就是這樣在一步步證實和證偽假説中進步的。在科學地探索這個世界時，東亞學界要在全球舞台上發出自己的聲音，從我們東亞人自己的視角去講好東亞的故事，這也是這項東南亞基因組研究工作的可貴之處，這也是東亞各個研究領域的學者們在一直堅持努力做的事情。

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