现代分子生物学如何力证人类“非洲起源说”_风闻

本文是复旦大学金力教授在2016年应上海科协邀请，在上海书展分会场上海科学会堂所作的《人类起源之争》演讲整理。在B站上有完整版的视频资料（包括现场问答环节——个人认为问答环节才是精华所在）https://www.bilibili.com/video/av43986382/?p=4

原文在于《科学网》http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/8/354506.shtm

       人类从何而来？这个谜题已经困扰了我们数千年，是单一起源还是多地区起源，历来众说纷纭。

       在神话中，大地是人类起源，女娲或普罗米修斯用泥土造就了人类。随着现代科学的兴起，迷雾逐渐被拨开。科学家们从泥土中找寻出人类起源的依据，无论是修正“非洲起源说”的路线，还是以“多地区起源说”建立全新人类起源模型，都意味着传统人类起源学说的改变。

       8月21日，在上海书展分会场上海科学会堂，上海科协邀请到了北京大学教授饶毅、中国科学院院士分子生物学家金力、复旦大学教授李辉、上海自然博物馆何鑫博士，共同讨论人类起源之争，用科学的证据来回答人类和中国人起源及迁徙的问题。

分子生物学力证人类起源于非洲 

       人类起源中，人类进化的大致过程并无太多争议。金力院士介绍了这一过程：“人在分类学上属动物界脊索动物门哺乳纲灵长目，黑猩猩是人类最近的近亲，二者在400万至700万年间分离开来，人类开始独立进化。在400万年前出现了南方古猿，它已基本具有人类特征。而200万年前出现转折，人类祖先能够挺直地站起来了，因此这些人被称作直立人。与黑猩猩分离而来的南方古猿以至早期直立人的化石都是在非洲被发现，但晚期直立人的化石在欧亚大陆的广阔区域内被发现。这是直立人与其他人类祖先的不同之处，他们已经走出了非洲，这大概发生在200万年左右。” 

       “之后早期智人出现了。早期智人以海德堡人及尼安德特人为代表，他们在欧洲大陆和西亚分布非常广泛，生存年代距今80到2.8万年。而今天的人类属于晚期智人，是解剖学上的现代人。年代比较早的晚期智人化石同样在非洲被发现，大概是20万年到5万年左右。因此人类是否起源于非洲，亦或是世界多地，成为了今天研究古人类进化发展的主要争议。”

        “非洲起源说”在1987年由美国加州大学伯克利分校教授正式提出，认为20万年前非洲的直立人进化而来的早期智人进化为现代人，在约5万年前这些现代人走出非洲，成为世界各地人类的祖先。        “多地区起源说”即欧洲、亚洲直立人也独立进化，同非洲直立人一般，变成了现代人。

        金力院士告诉听众，“多地区起源说“在中国也有许多人主张，原因是过去几十年里发现了大量古人类（包括直立人、早期智人、现代人）化石。”它们在时间分布上具有连续性，空间分布上南、北都存在，所以支持了东亚地区有独立起源的说法。” 随着现代科学兴起，分子生物学的运用却产生了不同的结论。分子人类学上世纪八十年代末进入中国，在20年多的发展过程中，主要通过对DNA序列的测序和对照，为研究人类的源流开拓了新思路。成为考古学外研究人类起源、民族演化、古代人群的遗传结构、古代社会文化结构又一利器。

        饶毅教授介绍：“考古学家在人类起源问题上做出了很多贡献，但是并没有解决人类起源的所有问题。分子生物学兴起之后，特别是对DNA序列可以进行良好测序和对照之后，人类起源这一问题开启了新篇章，其中对人类共同起源这一学说提供了越来越多的证据。”

        从分子人类学来看，运用遗传学的工具对非洲、欧洲以及亚洲人种的母系线粒体和父系Y染色体进行分析，发现不同人种共同的祖先距今天的时间为14.3－14.4万年。金力院士表示，“如果是多起源说，那么他们的差别应该是200万年左右，因为约200万年时非洲直立人走出了非洲，走向世界各地。而如果是单一起源，那么差别应该要远远小于200万年，应该是5万年到20万年之间——早期智人进化为今天的现代人，然后现代人再走出非洲。分子生物学的结论，为‘非洲起源说’提供了强有力的证据。”

       在该结论产生之后，金力院士的研究团队尝试从现代亚洲人中找到反例，证明其不是自非洲而来。“我们采集了163个群体，覆盖大部分东亚地区，共检测了12127个Y染色体。但实验完成后发现，所有个体统统来自非洲。” 

       而在中国发现的大量具有联系性、普遍性的古人类化石是否可以说明东亚地区有独立起源？金力院士指出，出土化石和他们的基因分析并不矛盾。“我们通过Y染色体研究了东亚人的起源，认为他们同样是迁徙而来，时间是3万到4万年以前。而东亚化石中的早期智人或许已经灭绝，现代人的祖先在那以后迁徙而来，沿着南边进入东南亚，再往北成为了东亚现代人祖先。” 

走出非洲后的人类发生了什么？      

       人类走出非洲是5万年到7万年前，而早期智人尼安德特人在欧洲到中亚的分布最晚是在2.8万年前。那么当我们的祖先走出非洲后，是不是碰到了尼安德特人呢，碰到后发生了什么吗？金力院士说，“我们选择基因保存比较好的尼安德特人化石，成功提取了DNA。通过对这些尼安德特人的全基因组进行测序发现，现代人的祖先出了非洲以后，跟早期智人发生了关系，不仅发生了关系，还产生了后代，而这个后代还在我们的人群当中，在每一个人的基因组中存在。他们占的比例不多，大概占整个基因组的2.4%。我们的基因97%以上是从非洲来的，但是还有2.4%的东西是在非洲以外的早期智人的，准确说是尼安德特人的基因贡献的。”        

       “后来又发现另外一种人叫丹人，丹人和尼人有同一个祖先，也是来自非洲。亚洲人的基因组中除了尼安德特人的基因外，还有丹人的基因。也就是说亚洲人的基因组里，早期智人的成份比例略高于欧洲人。” 

       那么这些早期智人的基因片段到了我们的基因组里，究竟是好是坏呢？金力教授说，“我们通过研究发现，大部分现代人基因组中的早期智人片段跟环境应答有关，即这些早期智人片段能够在某种程度上帮助我们的祖先适应新环境。我们祖先原是非洲的，出了非洲以后到了欧亚大陆，这个环境对他们来说是新的，会水土不服，但是当地的土人，即早期智人尼人和丹人已经在欧亚大陆生存了50万年以上，他们的基因帮助我们适应了当地环境。不过也有一种争议认为尼安德特人的基因跟我们的某些疾病有关，这种观点还待进一步的研究。” 

       尼安德特人虽然有很好适应环境的能力，但何鑫表示现代人的能力实际强过尼安德特人，“一些化石证据表明，在同一个区域内，现代人类的岁数要超过尼安德特人。现代人的群体内部分级已经很明确，有祖父祖母参与哺育后代，并且在群体中有知识的积累和传播，这使得现代人的祖先比尼安德特人具有更强的适应能力。在以后漫长的岁月里，遭遇气候变化时尼安德特人灭绝了，而现代人存活下来了。”

人类为什么走出非洲？

        金力院士告诉听众，人类有三次走出了非洲。“最早是200万年前的直立人，然后是50—80万年左右尼人祖先海德堡智人，最后是现代人祖先走出非洲。为什么要走出非洲？有一个假说叫撒哈拉泵假说，即假设撒哈拉沙漠由沧海变成桑田。撒哈拉大沙漠本来和阿拉伯沙漠联系在一起，远古气候潮湿的时候，撒哈拉是大草原，人类在东非这里起源，但有的人类跟着动物跑到了撒哈拉以外的地区去了。后来气候变得干燥，草原变成了沙漠。那批远走的人回不来了，唯一的去向就是往东、往北走。这样的事件在过去几百万年里发生过若干次，我们看到跟人类起源有关的至少有三次。”

        但金力院士亦表示，三个月前的一次研讨会中，诸位专家对人类祖先走出非洲的得与失进行了探讨，“出走非洲，可能对现在东亚人群的疾病和健康状况产生了非常深刻的影响，我们很多疾病回过头去追踪会发现，其实跟我们的祖先走出非洲有关系，所以我的结论是我们的祖先可能是不应该走出非洲的。”

 分子生物学真的独擅胜场吗？

        众所周知，历史学、人类学、语言学都对研究人类进化做出了很大的贡献。比起其他学科，分子生物学真的独擅胜场？今后又该如何对待人类起源的研究呢？

        李辉教授表示，“人类进化的过程非常复杂，受到多方面因素的影响，我们没有办法一步到位。但人类起源必然是科学问题，科学问题要用科学去思考，所以我们必须科学还给科学，把情感还给情感。分子生物学使‘非洲起源说’成为了一个很硬性的结论，其他的证据只能做更多的解释，并不能推翻这一结论。” 

       “不过，任何一个问题如果从单一领域研究，我们看到的只能是片面。大家都对，关键是要把不同角度看到的图象有机地结合在一起。我们现在看到的化石证据和基因证据的矛盾也不见得是真的矛盾。洞穴经常坍塌，水流翻转的影响，也会影响对化石年代的判断。所以我们即便看到很多证据和现象，也要想想是不是有其他解释。”

        在谈及进化的时候，人类都存在一个潜在的心态，即希望证明我们的延续是因为具有某种优势，这也是达尔文进化论里隐含的意思。但金力教授表示，“一个物种如果能生存下来，只有一个理由，好死不如赖活着。”何鑫说，“希望更多人了解到，其实和其他物种一样，不是因为我们现在在这里，就是这里永远的主人，其实和人类一路走来始终面临着灭亡的威胁，这是我们研究人类起源更深层次的内涵。”     

       金力院士表示，“尽管直立人进化成现代人这件事看起来是很简单的事情，但是它实际上在科学研究当中的复杂程度，远远超出了我们的早期预期。而科学研究不是去站立场，科学是理智而温和的，它基于观察，但观察往往会受到观察者本身的局限性的影响，所以对科学家来说我们要探索真理，事实是怎么样就是怎么样，不需要坚持我们的观点，我们早期的观点如果是错的就是错的，重要的是根据观察你能不能得出符合观察的结论。我们需要对更多的古代样本进行分析，这样才会不断提高人类对自身起源的认识。”