尼安德特人的命运

（文 / 袁越）

在DNA技术还未成熟前，寻找人类祖先的努力大都集中在考古领域。早年间出土的原始人头盖骨表明现代人类大约起源于20万年前，而更早的古猿则可以追溯到200万年以前的非洲。但古猿和现代人之间的过渡型在哪里呢？

1890年，荷兰人尤金·杜波斯（Eugene Dubois）在爪哇岛发现了几块类似黑猩猩的骨骼，但几处明显的不同表明这是一只直立行走的猿。杜波斯认为他发现的就是传说中的过渡型，于是便向世人宣称:从猿到人之间的“缺环”被找到了。后人把这一缺环叫做“直立人”（Homo erectus）。

此后，考古学家又在全世界很多地方发现了直立人的踪迹，其中最著名的算是在周口店出土的“北京人”。那时考古界公认说法是:直立人起源于非洲，200万年前开始逐渐向其他大陆迁徙，并各自独立地演变成现代人（也叫智人，Homo sapiens）。换句话说，这一理论认为尼安德特人是欧洲人的祖先，“北京人”是亚洲人的祖先。可是，该理论受到了DNA技术的强有力的挑战。

亲子鉴定

说白了，人类考古就是变相的亲子鉴定。用DNA来分析血缘关系基于一个重要事实，那就是DNA在复制的时候偶尔会出错，这些“错误”会原封不动遗传给后代。“错误”之所以打了引号，是因为它们中的大多数其实并不“错”，而是中性的，对后代没什么影响。所以，科学的说法应该是“基因多态性”，也就是说，它们都是DNA正常的状态，只不过因为复制时偶尔犯的错误而在DNA序列上呈现出一种多样性。人类基因组中这种多态性的发生频率大约是千分之一，也就是说每1000个核苷酸才会出现一个“错误”。这个数字看起来很小，但别忘了，人类基因组一共有大约30亿个核苷酸，因此人类的基因多态性位点大约是300万个。

正由于这些多态性，才使每个人不同。DNA亲子鉴定其实就是分析两人的DNA多态性，如果有50%都一样，就可以判定他俩是父子关系。值得注意的是，DNA亲子鉴定通常至少要选择16个多态性位点，太少了就会不准确。

能否通过这种方法鉴定祖孙关系？答案是肯定的，只要多分析几个位点就可以了。按照这个逻辑，是不是能用分析DNA多态性的方法找出人类的共同祖先？这可就有点难度了，原因就在于基因重组。

人有23对染色体，其中22个都是可以配对的，它们之间会发生DNA交换，也就是“重组”。

解决这个问题的办法有两个。

第一就是线粒体DNA。这是一种存在于细胞质内的环状DNA，负责编码线粒体专用的蛋白质。因为精子内是没有线粒体的，所以线粒体只能从母亲传给子女。线粒体DNA很短，但变异几率大，每100个核苷酸就有一个多态性位点，弥补了长度不足的缺陷。从理论上讲，研究线粒体的进化就能追溯到人类所有成员的母亲到底是谁。

分析表明，所有现代人都有一个共同的母亲，这个“夏娃”来自非洲。

第二个解决办法就是分析Y染色体。众所周知，只有男人体内才会有Y染色体，因此它不会发生DNA重组。Y染色体的长度比线粒体长多了，因此分析其DNA顺序的工作也要复杂得多，只有在DNA测序手段变得越来越便宜，效率越来越高的今天，这种分析才有可能进行。另外，由于数据量太大，高速计算机也是此类分析必不可少的工具。

分析表明，所有现代人都有一个共同的父亲，这个“亚当”也来自非洲。

尼安德特人的命运

上述的分析必须用到大量的数学推理法，因为原始人的基因序列很难弄到，只能通过对全世界不同种族的人的基因序列进行分析，找出规律，再倒推回去。比如，每个族群内的DNA多态性的程度是不一样的，多态性的种类越多，表明这个族群的历史就越长，就越可能是人类的发源地。非洲各族群的DNA多态性是全世界最高的，其他大陆的居民的DNA多态性都可以在非洲找到。

那么，假如能得到原始人的DNA序列数据，岂不是更好？可惜原始人的DNA数据很难得到，因为所有出土样本很难避免细菌、动植物残留，以及挖掘该标本的考古人员自身DNA的污染。与此同时，另一个领域也需要找出分析环境中微量DNA的方法，这就是法医。正是出于法医的需要，科学家才研究出一套测序方法，被称为“环境基因组学”。简单说，就是先用PCR技术放大环境中的微量DNA，然后送进DNA测序仪进行测序。这样得出的顺序再用超级计算机和各种已知DNA顺序加以对比，剔除其中的外来物质污染，剩下的就是人的序列了。

但是，当把这个方法应用到人类考古时，麻烦来了。首先，大部分出土的原始人骨骼都严重腐败，很难找到完整的DNA，因此测出来的DNA序列大都很短，需要大量重复数据才能拼接起来。其次，原始人和现代人之间的DNA序列差别非常小，要想分清谁是谁，必须有超强功能的计算机。

正因为这两个原因，科学家决定先从长度较短的线粒体DNA入手。1997年，慕尼黑大学的一个研究小组终于测出了一段只有327个核苷酸的尼安德特人线粒体DNA顺序，并通过和现代人相比较，证明尼安德特人不是欧洲人的祖先。

这一结论在当时的学术界引起轰动，并遭到不少人的反对。327个核苷酸显然太短，而且属于线粒体DNA，说服力不够，必须分析尼安德特人的染色体基因组序列才能最终定案，可惜当时技术条件很难做到这一点，因为大多数标本都被工作人员的DNA严重污染了。

天无绝人之路。若干年前，考古学家从位于克罗地亚的Vindija洞穴里发现过几块尼安德特人的骨头，并存放于博物馆内。后来科学家意外发现其中一块标号为Vindija 80的雄性大腿骨只含有不到2%的现代人DNA污染。

这块骨头的发现解决了最大的障碍，剩下的事情就好办多了。今年11月，两所实验室分别用不同的方法测量了这块骨头的DNA序列，在《科学》上发表文章的美国科学家得到了65250个核苷酸序列，而在《自然》上发表文章的德国科学家得到了100万个核苷酸序列。这个数字虽然不到尼安德特人基因组的0.1%，但对于血缘分析来说则是绰绰有余了。两家实验室通过比较尼安德特人、现代人和黑猩猩的基因组，得出了相同结论:尼安德特人不是欧洲人的祖先，两者在大约37万（美国数据）和52万年（德国数据）之前就和现代人分道扬镳了。更重要的是，尼安德特人和现代人之间没有基因交流，也就是说，现代人的祖先从来没有和自己的远方亲戚有过亲密接触。

这两个年代数据是怎么得来的呢？只需要假定基因突变的发生速率是恒定的就可以了。以德国人的研究为例，他们发现现代人和尼安德特人之间多态性的差别很小，只有人和黑猩猩之间多态性差别的4%。化石研究表明，人和黑猩猩之间的分离发生在1300万年前，把这个数字乘以0.04，就得出了52万年的结论。

目前，两家实验室都在继续各自的测序工作，预计两年后就能完成尼安德特人的全部DNA测序工作。到那时，人们将会得到更多的有关尼安德特人的信息，甚至包括他们是否进化出了语言。■

结 语

这项实验为我们描绘了一个发生在很久以前的惊心动魄的故事。早在200多万年前，非洲猿人进化成为直立人。之后，他们逐渐开始向世界扩散，其中一支人马在100万年前进入欧洲。为适应欧洲严寒的天气，他们慢慢进化为身材矮壮，鼻孔粗大的尼安德特人。另一支人马翻山越岭来到亚洲，其中一部分人选择在周口店定居，这就是著名的“北京人”。

与此同时，留守非洲的直立人也在逐渐进化。大约在20万年前，一支在非洲生活的直立人进化为智人，拥有了超强的智慧。大约在5万年前，出于某种原因，一部分智人决定走出非洲，向亚欧大陆以及大洋洲进发。进入欧洲的智人和尼安德特人相遇，两者共享欧洲大陆。考古研究表明，双方的洞穴有时会靠得非常近，但没有证据表明他们之间发生过战争。

大约3万年前，出于某种原因，尼安德特人逐渐不能适应环境的变化，被自然选择淘汰出局。从此，欧洲终于变成了智人的天下，他们就是欧洲人的祖先。

那么“北京人”呢？来自DNA的证据表明他们并不是亚洲人的祖先。这些直立人虽然早在100多万年前就来到了亚洲，但却一直没能进化成为现代人。大约4万年前，来自非洲的智人进入亚洲，逐渐取代了那些一直住在这里的直立人，包括著名的“北京人”。这种取代是如何发生的？两者之间是否进行过战争？没人知道。只有一点可以肯定，那就是亚洲大陆最早的居民——直立人已经灭绝，只在各地的洞穴里留下了几块残缺的头盖骨。■ 尼安德特人命运