观察者网对话王轲：全球人群基因组填上“最后一块拼图”，能解答人类起源了吗？

日前，东南亚基因组计划宣布构建了目前最完整的东南亚人群基因组变异数据集—SEA3K，全球人群基因组研究填上了“最后一块拼图”。就相关问题，观察者网科普作者岑少宇对话了复旦大学生命科学学院人类学系青年研究员王轲。

观察者网**：**东南亚基因组计划是人类基因组研究的一大进展，对于分析人类的演化过程，也有很重要的意义。但长期以来，一些人批评分子生物学方法比较的位点太少，那么如今的基因组计划，是否早已解决了这一质疑？

**王轲：**如今的基因组计划运用二代和三代测序技术，实现了对全基因组全面覆盖，位点太少的质疑可以打消了。

与高通量测序技术同时发展的，还有一整套生物信息学工具和方法，用于分析、比较人类的诸多基因。所利用的原理包括用生物信息学工具识别基因里的变异位点，再将个人或群体的变异位点进行统计学分析，比如计算频率、估算群体间相似度与差异。还可以通过对变异位点进行功能注释，进而推断这些变异是否影响一些基因功能、疾病等等。

**观察者网：**还有人不断宣传称，分子生物学基于“分子钟”的假设，需要设置DNA变异速率恒定、所有变异都会保留等“不靠谱”的前提，但这些质疑，是不是出自某种误解？例如变异速率恒定问题，“严格分子钟”已经是老黄历，“松散分子钟”“随机本地分子钟”等就允许速率差异甚至局部变化。那么东南亚基因组计划是不是已超越了这些常见的“刻舟求剑”的质疑？

**王轲：**东南亚基因组计划中所用的全基因组推测方法(PSMC)基于经典的溯祖理论，其理论框架本身就假设有些遗传谱系会因为遗传漂变的缘故在进化中消失，并非有人所称的变异都会保留等“不靠谱”的前提。

群体遗传学的经典假设模型认为，群体有效产生后代的大小是有限的，在基因代代相传过程中，基因位点能否传递给下一代具有随机性，在演化中有些位点会随机丢失，这就是遗传漂变。靠数学推导可以证明，它们必然会在有限群体中随机消失，而不是做的一个假设。

基因谱系消失的概率也可以依据群体的有效大小，结合一些数学公式来进行统计建模计算。例如假设当代人群体有效大小Ne，那么其中两个基因谱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。立足当代这个时间倒推，每一代其实都是这样子，有一些基因谱系具有共同祖先谱系，而另外一些没有，随着一代一代这样向上溯源，我们每一代的谱系数量在减少。由于遗传漂变中基因信息传递的随机性，每一代都有基因谱系在消失。

**观察者网：**Y染色体能够体现父系的变化，而线粒体可以体现母系的变化，所以一直都很受关注，之前就有论文探讨过东南亚地区的Y染色体。但对于Y染色体、线粒体等测序结果的解读，包括时间先后等，为何往往会有差异？

**王轲：**这涉及刚才提到的突变速率问题。一般来说，学界认为Y染色体、线粒体以及常染色体中的突变速率是不同的，基于不同数据所推断的演化速率因此也可能存在区别。鉴于突变速率是我们做出演化先后顺序推断所用到的基本假设，所以在用不同类型基因信息估算时可能确有一些差异。

基于单一视角的论断可能会忽略人类/生物演化的复杂性，将复杂多维度的生命演化旅程过度简化为单一的分类学。还是呼吁大家辩证地看待问题。

**观察者网：**在与人类演化相关的问题上，具体而言，东南亚基因组计划首次在东南亚土著人群中发现了丹尼索瓦人多次基因渗入的遗迹。请问丹尼索瓦人和现代智人有什么联系？近些年国内还产生了“连续进化附带杂交”的理论，有的人会把1-3万年前的山顶洞人纳入其中，以及约70万-20万年前的北京人，甚至包括更早的约170万年前的元谋人，这些有没有DNA证据？

**王轲：**丹尼索瓦人是我们现代人类的近亲，我们同属于人属，并共同生活过很长一段时间，没有生殖隔离，和我们人类之间有过混血儿。这些有充分的DNA证据。

中国最早的有分子DNA证据的古人是4万年前的田园洞人，对于“连续进化附带杂交”理论中所依据的更早时间的化石，尚未有古DNA数据。

东南亚人群基因组计划一期SEA3K的主要发现，右上即丹尼索瓦人基因渗入的示意 《自然》杂志

**观察者网：**之前确实有论文称，4万年前的田园洞人具有明确的东亚人基因，但被一些人在宣传“现代中国人起源于本土”时拿来做证据，这是否靠谱？

**王轲：**4万年前的田园洞人与现代东亚人有较近的遗传关系，但并非直接的遗传祖先。

在田园洞人古DNA研究中，同时也报道了这个个体与一个比利时3.5万年前个体也有一些共有基因，但这只能说明早期亚欧人之间有复杂的遗传交流历史。人的全基因组序列有32亿个碱基对，将部分共享的遗传位点作为证据并不具备说服力。

就像刚才所说，我们目前没有更早的DNA数据，来检验东亚直立人和现代东亚人之间的基因连续性，但古人类学家对于元谋人、山顶洞人等的骨骼形态有更多研究。元谋人是直立人，他们生活的时期通常被认为早于我们现代人类生活的时期，可能有一段时间的重叠。古人类学家过往发表的工作中认为，山顶洞人具备现代人形态特征,但较现代中国人具有更多原始性。

观察者网：确实在形态方面，有人总结过不少特征，其中之一是“铲形门齿”。但去年李辉教授介绍过，“东亚猿人门齿的浅浅的铲槽，与现代中国人普遍的深深的铲槽，是完全不同的基因突变造成的”，“东亚的铲形门齿‘流传有序’恐怕是一种误读”。

有些人主张，一两个特征也许是巧合，如果面孔扁平、鼻额角较大、鼻梁扁塌、眼眶呈长方形等特征集中出现，就会让“连续进化”的可信度大大提高。那么，这些现象是否真的存在？每一个都能像“铲形门齿”那样，得到科学的解释吗？

**王轲：**这个问题其实问到了表型特征出现的原因，以及遗传因素能在多大程度上解释表型的形成。

“特征集中出现即意味着连续进化”的观点暗含着这样一个假设，即这些特征全部由遗传基因决定，特征集中出现即等同于遗传基因一致。但人类性状的形成过程很复杂，既受到基因决定也受到环境影响，目前生物学界正在致力于把这些性状形成的复杂机制搞清楚。复旦表型研究院就专门来研究人的表型形成机制。

在演化领域，不同的物种由于适应相同的环境还会出现同样的性状特征，称之为趋同进化。比如说鸟类、蝙蝠和昆虫的翅膀都有适应于空中飞行的翅膀，那他们之间的亲缘关系非常近吗？并不是的，它们分别属于鸟纲、哺乳纲和昆虫纲，分别独立演化出飞行能力，是趋同进化的典型例子。而且，大家并不会由于他们都有翅膀而认为他们属于“连续进化”。

观察者网：这个“趋同进化”的例子非常经典，但飞行对于生存太关键了，开始往这个方向演化的物种，也许不得不趋同，否则只能灭绝。而在公众的普遍认知中，鼻梁扁塌、眼眶呈长方形之类，似乎并不是重要性状，如果猿人和现代人毫无关系，难以相信环境会施加足够大的进化压力，让它们在这些方面趋同。您能猜想下可能的趋同机制吗？表型研究院对这类问题，是如何开展研究的？

**王轲：**一些个人的大胆猜测可能是气候环境以及个体所处的生态位会有一定影响，像鼻梁、鼻腔形态和气候之间的关系，像寒冷干燥和湿热的环境下，不同鼻型特征对于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。

至于生态位，像开阔草原、灌木、林木这样不同的生境，对视觉上能获得的视野有影响，这就或许与眼框大小有关。但这些都只是个人猜测。

当然，也可能控制面部骨骼形态形成/发育过程的一些基因或调控因子，确实在演化上较为保守，在不同灵长类中都编码同样的表型。关于这些编码和调控机制问题目前业界还在探索。

表型研究院建有诸多环境模拟舱，比如有专门的舱模拟低氧环境，来探究生物机体适应低氧环境的调控机制，当然不止这一种环境，还有其他环境，目前科技足以支持人工模拟这些环境。

观察者网：可能很多关心人类起源问题的朋友，还会有一个困惑，从分子证据看，无论是单一的“非洲起源说”，还是单一的“本土起源说”，都已经被证否了。但比较新的“连续进化附带杂交”这个假说，光从名称并看不出，连续进化的人到底是从哪里来的，“附带杂交”到底起了多少作用。您能否从分子证据解释下，根据最新的证据，“附带杂交”的比例究竟是多少？

**王轲：**我们现有的分子证据，都来自于生活在不同时间尺度的“现代人类”（即从4-5万年前至今的智人）。依据分子证据看，群体遗传学界公认非洲大陆人群中有着全球最高的遗传多样性和现存最古老的现代人类基因谱系，仍然认为“现代人类”起源自非洲。

就古人类学家提到的“连续进化”，我们还没有东亚直立人的DNA证据，可以去测试直立人到现代人类是否有直接的演化关系。

而古人类学家提出的“附带杂交”，我个人理解是指现代人类中来自丹尼索瓦人、尼安德特人的基因贡献，目前估算的尼安德特人对现代人的基因贡献平均值在2%左右。之所以用平均值是因为，他们对于不同大陆人群的贡献程度不是完全一致。丹尼索瓦人对现代人类的贡献，普遍认为对大洋洲人群的遗传贡献较高，在3-6%左右，而对于其他大陆人群可能在0.1%。

一般来说，这个估算的比例其实受到人群复杂演化历程的影响，像人群迁徙到一个新地方经历瓶颈效应、或是附带杂交给现代人带来的基因不利于生存也可能被负选择掉。

近几年大家还开始发现一些超级古老（Super-Archaic）人类留在现代人类中的基因贡献，以及也可能留在了丹尼索瓦人中，虽然目前还没有化石证据证实这个超级古老人类群体，所以也被称为“幽灵”早期智人（Archaic Homo，“ghost”）。现代人和这些已灭绝的早期智人（包括丹尼索瓦/尼安德特人这些有化石证据的）之间没有生殖隔离，所以可能出现过混合并不奇怪。

左侧分支即为“幽灵”早期智人 《自然》杂志

观察者网：最后再回到东南亚基因组的研究，它为什么会成为全球人群基因组研究的“最后一块拼图”？是否因为西方研究机构长期忽视？

**王轲：**欧美一直处于“西方中心论”的视角下，对于亚洲人的群体基因组学研究长期忽视。但从人类演化的角度看，东南亚人群遗传多样性高，地理位置处在早期现代人“走出非洲”后迁徙路线上的重要节点和分叉口，由于独特的热带雨林气候出现了对当地生态独有的适应性进化及相关疾病的遗传应对策略。其基因组信息对于业界研究东亚人群中潜在疾病相关遗传位点具有关键启发。

最后，还是再次呼吁大家辩证地、开放地看待问题，科学是在不断发展的，当新的研究证据不断补充进来，学界也在不断地修正先前的假说与认识，人类对于世界的认识就是这样在一步步证实和证伪假说中进步的。在科学地探索这个世界时，东亚学界要在全球舞台上发出自己的声音，从我们东亚人自己的视角去讲好东亚的故事，这也是这项东南亚基因组研究工作的可贵之处，这也是东亚各个研究领域的学者们在一直坚持努力做的事情。

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