进化分子钟
很多人一直以来都十分关注人类起源和进化问题,那生活在现代的科学家是如何了解整个人类进化的呢?很多人的第一反应就是化石。实际上也确实如此,可问题是人类找到了很多很多远古的化石,多到科学家都不知道如何进行区分它们。
它们到底是呈现线性的还是像网络一样分布开的,或者压根和现代人类没有亲缘关系,这一直都困扰着科学家。也因此,有许多假说,比如:多起源假说。
不过,支持多起源假说的科学家很少。主流科学家更能接受的是单一起源假说。当然,他们并不是毫无理由的。这源自于一项新的技术:进化分子钟。
我们都知道,我们的细胞中有DNA,它指导合成蛋白质,是遗传物质。科学家发现,DNA复制的准确性特别高,但偶尔也会出现一点点差错,比如:碱基对应的字母拼错。从整体上看去,DNA发生突变的速率是恒定的。
就拿人来说,细胞核中的DNA突变的速率是:每一代会有70对碱基发生突变。这就可以用来当做一个很有用的计时工具。
用DNA的突变数量除以突变速率,就可以知道两个物种分开了多少年。
Y染色体亚当 & 线粒体夏娃
有了进化分子钟,其实就可以帮助人们去研究祖先世袭传承关系了。
不过,人类是通过有性繁殖的,子代继承了一半父亲和一半母亲的染色体,时间长了,DNA就会面目全非。如果要仔细研究这个问题,就得找一些恒定不变的。而恰恰真的有。
男性有一个Y染色体,它传男不传女,就像传家宝一样,一直往下传,它是不受到影响的。
至于女性,也是有办法的。我们知道细胞当中有线粒体,它是能量工厂,每个人细胞中的线粒体都只来自于母亲的卵细胞,这是有性生殖过程中,父亲只提供了一半的染色体,而母亲要提供一般的染色体和所有的细胞质,也就是说线粒体是完全和父亲又没关系的。
恰恰线粒体中是含有DNA的,每个线粒体当中大概有2~10个DNA分子,每个DNA分子含有16569个碱基对,包含了37个基因。
也就是说,我们只要研究染色体和线粒体DNA所积累的突变就可以知道很多人类演化的情况。
就拿线粒体DNA来说,当一个女性的某个线粒体的基因位点发生了突变,她后代的线粒体上就会有突变的印记。反过来看,如果发现了哪个人的线粒体上有某个特点位点有这个印记,那这他一定是这个人的后代。
晚近非洲起源假说
通过分析Y染色体和线粒体DNA的变异情况,我们很可能能够往前追溯,越往前突变越少,最终能够好到一个个体,他和她不存在所有的突变,那他和她就是我们现代人类的共同祖先。
科学家从Y染色体上找到了一个共同的祖先,这被西方科学家叫做:Y染色体亚当。还从线粒体DNA上找到了一个共同的祖先叫做:线粒体夏娃。这只是个代号而已,如果你乐意,你也可以叫他们Y染色体伏羲和线粒体女娲。那科学家是如何找到它们的呢?
1987年,三位科学家在全球选了147名妇女提取了她们的线粒体DNA进行分析和统计,并绘制一个系统树,通过这个系统的分析,可以追溯到了一位距今20万~14万年前的非洲女性,她就是我们现代人类共同的祖母。同样的方法,科学家找到了一位距今6万年前的非洲男性,他就是现代人类共同的祖父。
通过研究,科学家还发现,非洲人的DNA变异积累是最多的,也就是说,人类在这里生活的时间是最长的。通过比对,科学家甚至估算出了大约距今13万年前,一群“线粒体夏娃”的后代走出非洲,来到了欧亚大路上,最开始扩散开来,并取代了很多当地土著,演化发展成现在的我们。
而对于Y染色体的研究,科学家发现了一种古老的突变型“M168”,科学家随机抽取了全国各地的近10000名男性进行分析,无一例外都找到了“M168”为基础的三组突变型。这个结果也直接支持了中国人来自于非洲的假说。
科学家甚至从尼安德特人、丹尼索瓦人以及各类古人类化石当中提出了DNA,并进行比较。
就拿尼安德特人来举例,科学家发现尼安德特人和现代人类有150万~200万个突变,通过进化分子钟一算,就发现尼安德特人和我们的祖先这大概是距今75~55万年前分道扬镳的。
通过这些进化分子钟,科学家证明了多起源假说是有问题的,而目前的理论更加支持现代人类晚近非洲起源。