線粒體夏娃

人類共同的母系祖先“線粒體夏娃”的歷史可追溯至20萬年前。此前科學家曾對世界不同地區和民族的女性進行線粒體DNA調查,確定現代人的線粒體來自於約15萬年前的一位女性,這位母系祖先被稱為“線粒體夏娃”。線粒體是一種微型細胞組織,其作用相當於人體細胞內的“能量工廠”,他們擁有自己的基因。線粒體內除包含很少變化的37個基因,還包含一個“超變數”區域。每個人的線粒體都來自母親,因此線粒體是從母系遺傳的角度研究人類進化的重要工具,就像Y染色體是研究父系遺傳的工具。

線粒體研究

線粒體娃線粒體娃
來自美國萊斯大學的科學家對比10組人類遺傳基因模型,得出線粒體夏娃的年代要更早,可追溯至20萬年前。科學家所研究的人類遺傳基因模型來自於全球範圍內不同遷徙的人群。該項研究發表在《理論生物學群體》雜誌網路版上。
萊斯大學統計學教授馬雷克-基梅爾(Marek Kimmel)說:“我們的最新研究將類似人口數量增長和消亡等進程因素計算在內,確定線粒體夏娃的年代具有一定的重要性,科學家能夠通過該研究更多地了解人類疾病中至關重要的關於變異、選擇和其它遺傳進程等更多的信息。”他強調指出,這是為什麼我們對遺傳基因變化性十分感興趣的原因,這對於醫學研究領域更為重要。

研究介紹

對於基因科學家而言,使用線粒體基因組計算相關性搜尋生活在早期人類祖先的方法過於簡單,這是因為人類基因組數量超過2萬個,並且對比遙遠親緣關係一些基因的差異性非常困難,即使採用現今最大、最快的超級計算機。
線粒體是一種微型細胞組織,其作用相當於人體細胞內的“能量工廠”,他們擁有自己的基因。線粒體內除包含很少變化的37個基因,還包含一個“超變數”區域。每個人的線粒體都來自母親,因此線粒體是從母系遺傳的角度研究人類進化的重要工具,就像Y染色體是研究父系遺傳的工具。此前科學家認為,線粒體DNA分子是相對穩定的,不會互相交換DNA片斷,造成它們發生變化的唯一因素是自發變異。這種變異以相對穩定的速率進行並積累,可以作為“分子鐘”使用。兩個人的線粒體DNA的差異程度,就決定了這兩個人最近的母系共同祖先生活在多少年前。

研究結果

科學家通過現代基因技術測定線粒體夏娃的年代,他們對比隨機性血液捐獻者的基因剖析圖,以及特殊基因之間的相似性和差異性。為了準確測定線粒體夏娃的年代,科學家將測量隨機血液捐獻者的相關性測試轉變為時間測量,從而確定線粒體夏娃所處年代可追溯至20萬年前,推翻了之前的觀點。

“線粒體夏娃”何時走出“伊甸園”

線粒體夏娃理論說線粒體夏娃理論說

最新人類基因研究結果顯示,當今世界最早的男性祖先“亞當”生活在距現在59000多年的舊石器時代;而人類最早的女性祖先“夏娃”,早於亞當84000年誕生在非洲。

科學家們通過研究只從母親身上繼承的基因-線粒體DNA,找到了143000年前出現的一位非洲女性。這位“線粒體夏娃”是人類共同的祖先。8個國家的科學家對來自美國、馬里、日本、印度等世界22個地理區域的1000多名男子的性染色體,也就是Y染色體進行系統分析,並且根據他們之間的差異繪製出一幅基因家譜,從中得出結論:人類確實出自非洲。

那么,為什麼男性祖先比女性祖先年輕84000歲呢?科學家們對此解釋說,人類基因藍圖的演變就像一塊拼圖,DNA會在不同時期出現並在人群中“擴散”。

在生物分類學上人類同源

人類最晚的共同祖先更有可能是一個“亞當”,而不是“夏娃”。父系氏族社會取代母系氏族社會後,一夫多妻比數男共一妻可能性更大,這是因為僅從生理上說,男性能生育幾百、甚至幾千個生命。在《金氏世界紀錄大全》中,已有生育超過1000個的紀錄,創造這一紀錄的是伊斯瑪利。女性即使在理想條件下,最多也只能生育二三十個孩子。女性生育數量較男性更均衡。少數男人的孩子可能多得荒唐可笑,但另一些男人因為不育可能連一個孩子都沒有。如果有一個人完全不能生育,這個人更可能是男人而不是女人;而如果一個人擁有很多後裔,這個人也更可能是男人。這就是人類最晚的共同祖先很可能是一個“亞當”的緣故。

線粒體夏娃藝術想像圖線粒體夏娃藝術想像圖

舉例說,誰更可能是今日摩洛哥人的祖先?是伊斯瑪利,還是他的某個妻妾?根據推測可以得出以下結論:第一,必定存在著一位可稱為“線粒體夏娃”的女性,她是所有現代人最晚的純粹母系共同祖先;第二,必定還有一個稱為“焦點祖先”的人,其性別尚不為人知,卻是所有現代人通過任何遺傳途徑而來的最近的共同祖先;第三,“線粒體夏娃”和“焦點祖先”有可能是同一個人;第四,“焦點祖先”更有可能是男性,而不是女性;第五,對於“線粒體夏娃”生活於何地尚存爭議,但從已報導的觀點看,人們仍傾向於非洲。

第五條需科學證據檢驗,而前4條只需藉助常理推斷即可。人類是已知生物群中有思維能力的最高級靈長類動物,人類的起源、遷移、進化和適應的模式,遠比其他任何生物種群複雜得多。

在生物分類學上,人類只有一個種。換言之,人類沒有種間所存在的生殖隔離,甚至黃種人、白種人和黑種人之間連亞種都不存在。因而可以說,人類在歷史上向地球的任何一處遷移的可能性都是合理的。常說的“人種”,充其量不過是大的族群。

人類雖然在形態上有很大差別,但在分子水平上並沒有特別大的不同。某些特定的DNA片段在不同族群呈現出明顯的差異,這些差異正是人們用以區別不同地區、跨越不同時代的人群的主要研究指標。

線粒體“夏娃”和Y染色體“亞當”之謎

人的基因有數萬個,絕大部分位於細胞核的染色體上,但是有極少數(確切地說是37個)位於細胞質的線粒體中。每個細胞中都有成千上萬個線粒體,它們是細胞的“呼吸器官”,為細胞活動提供能量。

在精子生成過程中,絕大多數的線粒體都被去除了,只保留極少數的線粒體提供精子運動的能量。在受精時,精子細胞核進入卵子,與卵子細胞核融合,而精子中殘餘的線粒體則被擋在外頭,不進入卵子。因此,下一代的細胞核基因,一半來自精子,一半來自卵子,但線粒體基因則全部來自卵子。也就是說,線粒體基因屬於母系遺傳的。如果一位母親沒有生下女兒,那么她的線粒體基因就失傳了。

在生成精子、卵子的過程中,細胞核的基因會發生重組,把原來的排列都打亂了。但是線粒體的基因卻不會重組,因此它的傳遞是相當忠實的。不過,並不存在百分之百的完全忠實的遺傳,線上粒體基因的傳遞過程中,就象細胞核的基因一樣,還是會發生罕見的基因突變,改變了基因序列。隨著時間的推移,線粒體基因積累的突變越來越多,後代個體之間線粒體基因序列的差異也就越大。一般說來,兩位個體之間線粒體基因序列差別越大,表明他們與共同祖先分離的時間越長,親緣越疏,反之則越近。

這樣,通過比較現在各個個體之間線粒體基因序列的差異,我們就可以比較他們的親緣關係是怎么樣的,然後根據基因的突變率,就可以算出這些個體的共同祖先生活在什麼時候。時間越向前推移,突變越多,但是如果越往後追溯,則突變越少,最後必然要達到一點,即不存在現存的所有突變,而只有一種原型。這時候我們就說找到了現在所有人的線粒體的共同祖先了。通過追蹤線粒體基因的譜系,發現在大約14萬年前出現了交叉點,表明現存所有人的線粒體基因都傳自14萬年前的一名女性。她被形象地稱為“線粒體夏娃”。

細胞核中決定男性性別的Y染色體也是單性遺傳的,只不過它是父系遺傳,由父親傳給兒子。通過比較各個個體之間Y染色體序列的差異,我們也可以計算出現在所有人的Y染色體都來自大約6萬年前的一名男性。他被稱為“Y染色體亞當”。

所謂“夏娃”、“亞當”本來只是一種比喻說法,但是一般人都誤會了這個發現,以為它意味著在當時只存在一個女人或一個男人。原教旨基督徒甚至把這個發現當成了《聖經》的亞當、夏娃的故事真實可靠的證明。當然也有人很奇怪“亞當”和“夏娃”生活的年代怎么會相距好幾萬年。

這當然是無稽之談。這個發現,絕不意味著14萬年前只有一個女人或6萬年前只有一個男人。恰恰相反,當時肯定同時生活著許多女人和許多男人,只不過她們的線粒體基因和他們的Y染色體基因沒有遺傳到現在而已。但是她們或他們遺傳下了其他的基因。“線粒體夏娃”和“Y染色體亞當”除了遺傳下線粒體和Y染色體,很可能沒有其他基因一直遺傳到現在。

不僅是線粒體基因或Y染色體才存在這種情形。我們隨便拿一個基因,只要把它們的突變過程追溯得足夠遠,總能找到一個共同祖先,只不過,這些祖先生活的時間可能各不相同。這些祖先甚至未必是人,有的可能要追溯到人進化出來之前的某個動物。

可以說,這是統計學上的一個假象,原因就在於越往前追溯,每個人的祖先越多:你有兩個父母,四個祖父母,八個曾祖父母……如果這么翻倍下去,幾十代後就會成了個天文數字。但是每一代人的人數又是固定的,實際上越早期人數會越少,所以,只要追溯得足夠遠,當時以及在那以前生活著的、到現在還有後代的所有的人就都會成了你的祖先,依次類推,人人如此。所以,如果我們以全世界的人所共有的某項特徵為據(比如線粒體基因、Y染色體或某種基因)往前追溯,最後全世界的人總能找到一個共同的祖宗,但是這絕不意味著當時就沒有其他的人了,更不意味著這個老祖宗的遺傳貢獻就比其他的同時代的人都大。

用姓的遺傳打個比方就很容易理解了。我們拿著方氏家譜一代代往前數,最後找到了方家始祖,但是這絕不意味著方家的所有遺傳都只來自方氏始祖夫婦,在方家幾千年的演變中,不斷地加入了外家族的血液,而這些人的血緣,都可以追溯到與方氏始祖同時期的人身上,這些人中,有的對方家血緣的貢獻,說不定還超過了方氏始祖。只不過,當我們以“方”姓為標誌來研究方家血緣時,把這些來自外姓的血緣都忽略掉了。

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