加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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跟著DNA“神探”來(lái)一場(chǎng)尋根之旅

中國(guó)科學(xué)家揭開(kāi)南北方人群遷徙與混合之歷史

2020-05-19 中國(guó)青年報(bào) 邱晨輝
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語(yǔ)音播報(bào)

  我們是誰(shuí),我們從何而來(lái)?這些人類(lèi)苦苦追尋的起源問(wèn)題,如今有了一種最新認(rèn)識(shí)。

  5月15日,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》在線(xiàn)發(fā)表一項(xiàng)關(guān)于華夏族群探源的突破性研究成果,該研究由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所研究員付巧妹團(tuán)隊(duì)主導(dǎo),利用古DNA技術(shù)開(kāi)啟了一趟尋根之旅,歷經(jīng)8年艱辛探索,逐步揭開(kāi)東亞尤其是中國(guó)史前人群南北格局、遷徙擴(kuò)散及遺傳混合的“神秘面紗”。

  中國(guó)南北方人群究竟從哪里來(lái),經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展變遷,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)演化史的研究又有什么意義?記者采訪(fǎng)了付巧妹團(tuán)隊(duì)。

  打開(kāi)古代生命奧秘的鑰匙

  近年來(lái),與東亞毗鄰的東南亞、西伯利亞等地的古代人類(lèi)遺傳演化研究已取得很多成果,但迄今為止,東亞尤其是中國(guó)南北方,史前人類(lèi)基因組的相關(guān)信息卻所知甚少。

  這時(shí),古DNA技術(shù)登場(chǎng)了。

  所謂古DNA技術(shù),就是通過(guò)現(xiàn)代分子生物學(xué)的手段,提取和分析保存在古代人類(lèi)和動(dòng)植物遺骸中的古DNA分子,用來(lái)研究人類(lèi)起源與遷徙路線(xiàn)、人類(lèi)遺骸的性別鑒定等內(nèi)容,解決了許多傳統(tǒng)手段無(wú)法解決的科學(xué)問(wèn)題,被譽(yù)為打開(kāi)古代生命奧秘的鑰匙。

  不過(guò),這把鑰匙并非誰(shuí)都能用好,付巧妹說(shuō),運(yùn)用古DNA技術(shù)需要非常謹(jǐn)慎地判斷和細(xì)致地操作,原因在于古DNA極易被污染。

  事實(shí)上,這項(xiàng)研究工作自2012年起就已籌備開(kāi)展,在2014年,付巧妹和團(tuán)隊(duì)成員便成功獲得北方山東和南方島嶼亮島的幾個(gè)關(guān)鍵樣本基因組數(shù)據(jù),在東亞南北方古人群遺傳特點(diǎn)上,也得出了“非常有價(jià)值”的研究進(jìn)展。

  然而,其中一個(gè)細(xì)節(jié)卻始終讓付巧妹存疑,那就是“亮島作為島嶼的特殊地理位置”。她說(shuō),“亮島個(gè)體能否代表典型南方人群,他們與南方大陸人群會(huì)否存在巨大差異?”

  于是,付巧妹帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)6年的南方大陸樣品“攻堅(jiān)戰(zhàn)”。

  “我國(guó)南方大陸炎熱潮濕的氣候?qū)е履戏降臉颖静牧喜粌H稀少,而且微生物DNA污染嚴(yán)重,人類(lèi)DNA被高度甚至完全降解?!备肚擅谜f(shuō),原本要從年代久遠(yuǎn)的人類(lèi)骨骼遺骸中提取到內(nèi)源DNA已是不易,而南方樣本更是讓相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究難上加難。

  在之后近4年里,他們專(zhuān)注于南方樣本的采集和古DNA實(shí)驗(yàn)。

  其間,科研團(tuán)隊(duì)還和我國(guó)南方多家博物館及考古機(jī)構(gòu)聯(lián)絡(luò)深度合作,也曾因古DNA樣品難獲得而吃“閉門(mén)羹”;他們深入南方30多個(gè)遺址,采集了257例古代人類(lèi)樣本,卻常常遇到“樣本完全不含古DNA”,或是“保存條件太差而無(wú)法提取”的情況。

  他們?cè)诠臘NA技術(shù)方面不斷摸索,最終取得突破,能夠從大量土壤微生物DNA里“釣取”極其微量的人類(lèi)內(nèi)源DNA,可成功捕獲僅占0.03%的人類(lèi)核DNA。

  “我們參與的古DNA短片段提取技術(shù),將非冰凍層人類(lèi)古DNA破譯的時(shí)間推進(jìn)到40萬(wàn)年前?!备肚擅谜f(shuō),這些技術(shù)極大擴(kuò)展了可用于古DNA研究的樣本范圍。

  9500年前就有南北方人之分了

  有了古DNA技術(shù)這把鑰匙,付巧妹團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多家科研機(jī)構(gòu),成功捕獲并測(cè)序了我國(guó)北方山東、內(nèi)蒙古及南方福建、毗鄰亮島和鎖港等地11個(gè)遺址的個(gè)體基因組。

  “這些古老的證據(jù),為大時(shí)空框架下研究東亞古人群,尤其是現(xiàn)代人的遷徙與演化歷史提供了重要的遺傳學(xué)證據(jù)?!备肚擅谜f(shuō)。

  這也是科學(xué)家第一次針對(duì)我國(guó)南北方人群開(kāi)展的時(shí)間跨度最大的系統(tǒng)性古基因組研究。

  結(jié)果發(fā)現(xiàn),在沿著黃河流域直到西伯利亞?wèn)|部草原的人群里,至少?gòu)?500年前起,他們就攜帶一種以新石器時(shí)代山東為代表的古北方人群成分,而中國(guó)大陸沿海及臺(tái)灣海峽島嶼人群,至少?gòu)?400年前起,就攜帶一種以新石器時(shí)代福建及其毗鄰島嶼為代表的古南方人群成分,而且這兩種成分截然不同。

  這意味著,早在9500年前,我國(guó)的南北方人群就已經(jīng)分化了。

  當(dāng)然,隨著時(shí)間的推移,南北方人之間的差異性和分化程度,又逐漸縮小了。付巧妹說(shuō),這種變化暗示著,自新石器時(shí)代以來(lái),南北方人之間已經(jīng)有了頻繁的遷移與混合。至少在8000年前,南北人群融合與文化交流的進(jìn)程即已開(kāi)始,4800年前出現(xiàn)強(qiáng)化趨勢(shì),至今仍在延續(xù)。

  有意思的是,在這個(gè)過(guò)程中,古北方人群成分對(duì)現(xiàn)在的東亞人顯示出更多的影響。付巧妹說(shuō),在新石器時(shí)代之后,可以非常明顯地看到古北方人對(duì)整個(gè)中國(guó)南北方人群的影響。

  有關(guān)東亞與東南亞祖先人群,學(xué)術(shù)界有一個(gè)“兩層假說(shuō)”,即距今5000年及以前,中國(guó)福建奇和洞人與臺(tái)灣海峽亮島人等古南方人群,屬于“第一層”人群,他們與從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的“第二層”農(nóng)業(yè)人群,也就是現(xiàn)代東亞人,是截然不同的。

  不過(guò),付巧妹團(tuán)隊(duì)通過(guò)這次古DNA研究卻發(fā)現(xiàn),在至少8400年前,組成現(xiàn)今東亞人群、南島語(yǔ)系人群基因結(jié)構(gòu)的主要祖先群體之一,已經(jīng)在東南沿海出現(xiàn)。

  “這表明,最早的南島語(yǔ)系人群,起源于與我國(guó)南方的福建及其毗鄰地區(qū)相關(guān)人群,并且這一時(shí)間可以明確追溯到8400年前?!备肚擅谜f(shuō)。

  這也是科學(xué)家第一次通過(guò)古基因組數(shù)據(jù),明確了中國(guó)8000多年前的古南方人群是南島語(yǔ)系人群的祖先來(lái)源。

  沒(méi)有外來(lái)人群的“大換血”

  另一個(gè)有意思的發(fā)現(xiàn)是,我國(guó)南北方人的這種演化互動(dòng),和歐洲人群截然不同。

  在約9000年前農(nóng)業(yè)出現(xiàn)以來(lái),歐洲人群就不斷遭遇近東遷徙而來(lái)的農(nóng)業(yè)人群,以及歐亞草原人群等外來(lái)群體的“大換血”。換言之,外來(lái)人群長(zhǎng)期在重構(gòu)歐洲人群遺傳信息,對(duì)現(xiàn)今歐洲人產(chǎn)生重要影響。

  我國(guó)的情況卻有所不同。根據(jù)這次研究可以看到,雖然早在9500年前,我國(guó)南北方人群已經(jīng)分化,但南北方同期人群的演化,基本是連續(xù)的。

  “這說(shuō)明我們沒(méi)有受到明顯的外來(lái)人群影響,遷徙互動(dòng),也主要發(fā)生在東亞區(qū)域內(nèi)各人群間?!备肚擅谜f(shuō)。據(jù)她推斷,這可能與我國(guó)是稻作和粟作農(nóng)業(yè)的獨(dú)立起源中心有關(guān),不需要外來(lái)人群帶來(lái)農(nóng)業(yè),就能夠較好地自給自足。

  如今,取得這一突破,付巧妹認(rèn)為一個(gè)關(guān)鍵的原因,還是在于古DNA技術(shù)的創(chuàng)新。

  在科研團(tuán)隊(duì)借助這一技術(shù)成功獲取相關(guān)基因組數(shù)據(jù)后,審稿專(zhuān)家給出高度評(píng)價(jià):“研究提供了非常珍貴的基因組數(shù)據(jù),其代表的時(shí)間和區(qū)域,是前所未有而又必不可少的?!?/p>

  在5月14日中科院和國(guó)家文物局聯(lián)合舉行的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)與研究成果發(fā)布會(huì)上,中科院院長(zhǎng)白春禮院士專(zhuān)門(mén)向這一研究成果致賀信,其中談到他的評(píng)價(jià):這項(xiàng)成果對(duì)于“探索中國(guó)史前人群的遷徙歷史、遺傳格局及內(nèi)部融合過(guò)程,對(duì)于明確現(xiàn)今主要生活在中國(guó)臺(tái)灣及太平洋島嶼等地的南島語(yǔ)系人群的祖先來(lái)源,具有重大的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義”。

  在接受記者采訪(fǎng)時(shí),付巧妹說(shuō),這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了東方尤其是中國(guó)史前人類(lèi)遺傳、演化、適應(yīng)方面的重要信息。她也坦言,該研究只是揭開(kāi)人類(lèi)演化史的冰山一角,同時(shí)提出更多、更深層的追問(wèn)——

  舊石器時(shí)代,中國(guó)南北方人群有著怎樣的互動(dòng)與交流?新石器時(shí)代,北方沿海人群與內(nèi)陸人群是否存在較大差異?中國(guó)南北方人群的遷移,與農(nóng)業(yè)技術(shù)的傳播與擴(kuò)散有何關(guān)聯(lián)?

  付巧妹希望利用古DNA技術(shù),未來(lái)能一一破解這些謎團(tuán),“期待著新一輪中國(guó)史前人群研究帶來(lái)新的解答。”

 ?。ㄔd于《中國(guó)青年報(bào)》 2020-05-19 12版)

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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