【環(huán)球時(shí)報(bào)報(bào)道 記者 冷舒眉】人類的起源和發(fā)展歷程向來(lái)是科學(xué)界關(guān)心的話題，但受分析方法的限制，對(duì)人類祖先群體數(shù)量變化歷史的研究多局限于最近的30萬(wàn)至10萬(wàn)年內(nèi)。而中國(guó)科學(xué)家利用的新理論發(fā)現(xiàn)，在距今約100萬(wàn)年的早、中更新世過(guò)渡期，由于氣候環(huán)境的急劇變化，人類祖先近乎滅絕。這一最新研究成果已經(jīng)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science在線發(fā)表。

用新技術(shù)對(duì)古人類進(jìn)行“人口普查”

這項(xiàng)研究由中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所李海鵬研究組與華東師范大學(xué)腦功能基因組學(xué)研究所潘逸萱研究組合作。潘逸萱接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)介紹稱，這次研究使用的是一種叫快速極小時(shí)間溯祖（FitCoal）的新理論方法，可以精確估計(jì)近期和遠(yuǎn)古的群體歷史。

據(jù)介紹，史前人口數(shù)量的變化，綜合反映了該時(shí)期氣候環(huán)境的變遷，所以通過(guò)群體遺傳學(xué)的研究方法進(jìn)行回溯，可以更深入了解現(xiàn)代人類的形成。已有化石記錄表明，最近100萬(wàn)年是人類進(jìn)化的關(guān)鍵時(shí)期，但人類群體歷史的研究多局限于最近的30萬(wàn)-10萬(wàn)年內(nèi)。因?yàn)殡m然近年古DNA測(cè)序技術(shù)迅猛發(fā)展，但由于炎熱條件不利于DNA的保存，無(wú)法從30萬(wàn)年前非洲人類祖先化石中提取古DNA。而FitCoal新理論的提出，可以突破這一限制。

研究報(bào)告表示，史前雖然沒(méi)有文字記載人類群體的數(shù)量，但有效群體大小會(huì)影響每個(gè)世代的溯祖率，也就是兩個(gè)譜系在上一世代來(lái)自同一祖先的概率。因此人類祖先曾在群體基因組中留下印記，反映當(dāng)時(shí)的群體大小。群體歷史越久遠(yuǎn)，留存至今的印記信號(hào)越微弱。為準(zhǔn)確解讀這些信號(hào)，進(jìn)而準(zhǔn)確估算百萬(wàn)年前人類群體歷史，研究人員創(chuàng)建了群體遺傳學(xué)和計(jì)算生物學(xué)新理論，從而對(duì)古人類群體進(jìn)行“人口普查”。

當(dāng)年到底發(fā)生了什么

利用FitCoal理論方法，研究人員進(jìn)一步分析了來(lái)自千人基因組計(jì)劃和HGDP-CEPH基因組計(jì)劃產(chǎn)生的、共50個(gè)現(xiàn)代人類群體的基因組數(shù)據(jù)，結(jié)果首次發(fā)現(xiàn)在距今93.0萬(wàn)年前，人類祖先由于早、中更新世過(guò)渡期的氣候劇烈變化，在短期內(nèi)喪失了約98.7%的成員個(gè)體，幾乎滅絕。在長(zhǎng)達(dá)11.7萬(wàn)年的時(shí)間里，人類祖先平均成年個(gè)體數(shù)僅為1280人。潘逸萱還表示，從千人基因組和HGDP-CEPH兩組獨(dú)立數(shù)據(jù)獲得這一群體大小的估值也幾乎完全一致，分別為1270和1300。此外，研究人員采用HGDP-CEPH數(shù)據(jù)集的兩個(gè)南部非洲群體作了進(jìn)一步驗(yàn)證，雖然樣本量?jī)H為6個(gè)和8個(gè)個(gè)體，但FitCoal依然檢測(cè)到了遠(yuǎn)古群體瓶頸。

這一嚴(yán)重的遠(yuǎn)古群體瓶頸，恰好與非洲人類祖先化石的缺失環(huán)節(jié)、非洲直立人化石的消失、新的古人類物種的形成、兩條古人類2號(hào)染色體的融合階段相對(duì)應(yīng)。進(jìn)一步說(shuō)明早、中更新世過(guò)渡期，嚴(yán)重的群體瓶頸對(duì)人類進(jìn)化具有關(guān)鍵影響，可能決定了現(xiàn)代人類許多關(guān)鍵表型的形成。

潘逸萱說(shuō)：“結(jié)合古氣候?qū)W的證據(jù)，很可能是早-中期更新世的氣候劇烈變化，造成了人類祖先人口的急速衰減。目前看來(lái)，DNA數(shù)據(jù)應(yīng)該是最為可靠的證據(jù)。”

“人類祖先種群數(shù)量減少到這么少，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)近親繁殖？”這是很多人看到這項(xiàng)研究成果后下意識(shí)會(huì)想到的問(wèn)題。對(duì)此，潘逸萱承認(rèn)，“對(duì)于小群體來(lái)說(shuō)，近親繁殖是無(wú)法避免的。但試著想象一下，對(duì)我們的祖先來(lái)說(shuō)，最重要的任務(wù)就是要設(shè)法活下去?！?/p>

人類祖先陷入滅絕危機(jī)，還產(chǎn)生了一系列直接影響現(xiàn)代人的結(jié)果。根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的報(bào)告，這一遠(yuǎn)古時(shí)期群體數(shù)量的衰減，降低了65.85%現(xiàn)代人群的遺傳多樣性，對(duì)人類生命和健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。不過(guò)潘逸萱也解釋說(shuō)，“將一個(gè)人口衰減的情況，和沒(méi)有人口衰減的情況相比，現(xiàn)代人群的遺傳多樣性必然是受到影響的。但具體某種遺傳疾病是否和這次人口衰減有關(guān)，這需要具體的詳細(xì)研究。”

與此同時(shí)，一個(gè)事物需要看到兩個(gè)方面。此次遠(yuǎn)古群體瓶頸期間，很可能通過(guò)無(wú)數(shù)的適應(yīng)性進(jìn)化，加速了新人類物種的形成，從而使得我們的祖先，有別于同一時(shí)期的其他人科物種（非人類的祖先）。從這個(gè)角度看，這次遠(yuǎn)古群體瓶頸，是除了現(xiàn)代人在10萬(wàn)年前走出非洲之外，另外一個(gè)重要的人類進(jìn)化事件。

該技術(shù)未來(lái)還有大用

除了用于研究古人類的演化歷史外，F(xiàn)itCoal這一技術(shù)還可以用來(lái)估計(jì)各種動(dòng)物、植物、微生物的群體歷史。將來(lái)或許可以用來(lái)研究腫瘤的演變，潘逸萱對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》介紹稱，“本次研究成果可以助力精準(zhǔn)分析各種生物的基因組，以得知其群體歷史，推進(jìn)‘物種’溯源新境界?！?/p>

根據(jù)潘逸萱的介紹，這項(xiàng)新的研究成果還可以用于很多疾病和人類身體結(jié)構(gòu)的研究。比如可以用于腫瘤發(fā)生發(fā)展的研究或用于探索人類腦功能進(jìn)化的軌跡。由于腦部容積擴(kuò)大是現(xiàn)代人進(jìn)化的重要標(biāo)志，在這個(gè)遠(yuǎn)古群體瓶頸期前后，人類大腦容積由879立方厘米增加到1257立方厘米。該技術(shù)用于能量代謝（例如糖代謝易感基因）相關(guān)研究，目前尚在嘗試進(jìn)一步深化。