私生子如何一步一步地主宰地球？
編寫|唐波（中國農業大學國家動物遺傳學研究中心）
随着國産科幻電影《流浪地球》票房突破40億元，不少影迷對兩個多月前上映的美國奇幻電影《海王》仍記憶猶新。這部電影在全球的票房收入超過11.3億美元，中國市場貢獻了約3億美元，使其成為世界曆史上票房最高的20部電影之一。
在海王講述的故事中，亞特蘭蒂斯女王和一位美國燈塔守護者墜入愛河，并在梅拉公主（歐姆的未婚妻）的幫助下生下了一個男孩亞瑟，對抗他的兄弟歐姆，後者想要主宰海洋并吞并陸地，最終擊敗了強大的歐姆，成為七海之王。
亞瑟·庫裡，海王
對于純海出生的哥哥歐姆來說，亞瑟隻是一個半陸基、半海生的"雜交種"。歐姆一開始并沒有把弟弟亞瑟當回事，但正是亞瑟打敗了自己，奪回了王位，把美女帶回家了。這樣的故事在中外神話和文學作品中很常見，雖然是虛構的，但它們蘊含着深刻的科學真理，即雜交種的表現有時比純種更好。
自從奧地利牧師、現代遺傳學之父格雷戈爾·孟德爾（Gregor Mendel）通過豌豆實驗發現了生命這種遺傳規律以來，遺傳學家和育種者已經開發出一系列雜交作物和新的動物物種，這些作物和新的動物物種已成為農業生産的支柱，養活了地球上如此龐大的人口和無數的家畜。植物和動物不禁會說，是人類自己，也得益于雜交種的優勢，才能繁衍生息，進化成為地球的主人。
今天，我們來講的是人類"雜交"發展的曆史。
<h1>走出非洲</h1>
大約700萬年前，在非洲的某個地方，人類祖先與猿類分道揚镳，開始了工具的獨特進化，直立行走，說話和講故事。
從那時起，人類的祖先，如南方猿類，有能力的人和工匠已經遍布整個非洲，要麼是因為缺乏食物，要麼是因為動物好奇心的本能，一百多萬年前，真正的直立開始從非洲向歐亞大陸移動。這些直立人包括生活在中國廣袤土地上的元謀、藍天和北京人，但這些從非洲出來的早期人類都不是現代人類的直系祖先。
幾十年來，大多數研究人類進化史的科學家認為，現代人類起源于留在非洲南部某處的單個種群，而人類的分支在大約20萬年前開始迅速進化，成為同質的，是現代人類的直系祖先。然而，這一理論正受到一些新發現的挑戰。
2017年6月，由德國馬克斯普朗克進化人類學研究所的Jean-Jacques Hublin博士上司的一個國際研究小組在《自然》雜志上連續發表了兩篇重要論文。他們在北非摩洛哥的一個洞穴中發現了一個315，000年前的智人頭骨，不僅将現代人類的曆史推進了10萬年，而且還推測智人并非起源于南部非洲的單一起源，而是與分布在非洲許多地方的不同種族混合在一起。換句話說，智人在離開非洲之前就已經開始"雜交"，這樣由此産生的"雜交種"後代就可以從非洲出來，走遍全球的每一個角落。
在非洲發展了兩千三百萬年後，這些現代人類祖先，和早期的人類祖先一樣，一直在努力逃避好奇心和食物的誘惑，不斷試圖走出非洲，最後，5萬年前，一小群現代人類祖先幸運地取得了前所未有的勝利。
現代人類祖先的進化成功，除了他們自己的努力之外，還歸功于早期從非洲出來的同質後代的幫助，包括基因的貢獻。大約5萬到10萬年前，現代人類祖先從非洲走出來，首先遇到了一些直立人進化而來的，熟悉并适應歐亞環境的神秘物種，而随着這些神秘物種開啟了數千年的愛情殺滅，才造就了今天人類動物的孤獨。
<h1>愛上大頭尼安德特人</h1>
1856年，在達爾文出版《物種起源》的三年前，德國杜塞爾多夫市以東12公裡處尼安德特山谷一個采石場的采石場勞工在他們的工作中發現了一個人形的頭骨和一些骨頭，考古學家将其确定為科學家稱為尼安德特人的滅絕物種的遺骸。考古學家後來從歐洲和中東發掘了數百具尼安德特人的遺骸。
尼安德特人在解剖學上與早期智人有顯着不同。他們的四肢短，強壯，皮膚淺色，更具體地說，他們的大腦容量比現代人類祖先大，他們制作石器，他們使用火，他們可能在某些文化中玩耍，例如埋葬親人。
現代人類頭骨和尼安德特人頭骨（照片：theverge.com）
日本骨頭 圖檔：維基
長期以來，科學家們一直在争論尼安德特人在分類學中的地位，一些人認為尼安德特人屬于與智人完全不同的物種，另一些人則認為尼安德特人屬于智人，一個子部門，大多數科學家普遍認為尼安德特人對現代人類沒有遺傳貢獻，直到2009年第一張尼安德特人基因組圖譜發表。
2009年2月12日，由德國馬克斯普朗克進化人類學研究所的Svante Päbo上司的一個國際研究小組宣布，他們首次破譯了尼安德特人基因組的草圖，這些素描是從克羅地亞北部溫迪加洞穴中出土的屬于不同尼安德特人的三塊小骨頭中提取的。總共有大約20億個尼安德特人基因組資訊的堿基對，約占其整個基因組的60%。更令人震驚的是，科學家發現，歐洲和亞洲人口中含有1%至4%的尼安德特人特有基因組資訊，而非洲原住民則沒有，這表明現代人類與尼安德特人一起從非洲出來，這些混合後代成為現代人類的祖先。科學家們選擇在2月12日發表他們的尼安德特人基因組素描，以紀念進化論的創始人達爾文誕辰200周年。尼安德特人基因組素描的細節發表在2010年5月的《科學》雜志上。
尼安德特人的頭骨和Swant Pabo教授（照片：華盛頓郵報）
四年後，研究小組從俄羅斯西伯利亞南部阿爾泰山脈一個名為Denisova的洞穴中發現了一塊尼安德特人的腳趾骨，并從中提取了基因組DNA，測量了阿爾泰尼亞人的整個基因組，發現現代人類基因組僅包含尼安德特人遺傳資訊的1.5-2.1%。2017年，《科學》雜志上的一篇論文發現，尼安德特人遺傳資訊在東亞基因組中所占的比例略高于西歐，西歐2.3%至2.6%的東亞基因組來自尼安德特人，而尼安德特人對西歐基因組的貢獻僅為1.8%至2.4%。
科學家推測，尼安德特人生活在大約40萬至4萬年前的歐亞大陸，而早期的現代人類大約在5萬年前從非洲出來。許多研究表明，在50，000至60，000年前，早期的現代人類剛剛離開非洲和中東，遇到了居住在附近的尼安德特人，他們可能在歐亞大陸共同生活了長達5，000年。沒有直接證據表明雙方之間存在大規模沖突，但通過比較古代人類的遺傳資訊，科學家推測尼安德特人和早期現代人互相愛和混淆。
中國科學院古脊椎動物與古人類學研究所的傅巧梅博士在2015年發表在《自然》雜志上的文章說，研究人員分析了大約4萬年前羅馬尼亞早期現代人類的DNA，發現尼安德特有的基因組資訊占人類基因組的9%。換句話說，這個男人的曾祖父母可能是尼安德特人。這也是科學家在早期現代人類中發現與尼安德特人密切關系的最新時間。
事實上，早期的現代人類不僅從尼安德特人那裡獲得了遺傳天賦，而且在10萬年前就成功地将他們的遺傳資訊傳遞給了尼安德特人。2016年2月，來自德國馬克斯普朗克進化人類學研究所在内的一個國際研究小組的研究人員在《自然》雜志上宣布，他們首次在俄羅斯阿爾泰山脈一個偏遠洞穴中發現了一名女性尼安德特人基因組中特有的現代人類祖先的遺傳資訊。 推測10萬年前，少數現代人類祖先已經與東亞尼安德特人混血，但現代人類的遺傳資訊已經消失了。
<h1>與神秘的"丹尼索瓦人"勾結</h1>
然而，不僅尼安德特人與現代人類的祖先有遺傳交流。讓我們回到前面提到的位于俄羅斯，中國和蒙古邊界的阿爾泰山脈的丹尼索瓦洞穴，那裡不僅居住着尼安德特人，而且還庇護着現代人類的祖先，并生活在一個神秘的種族中。
就在尼安德特人基因組的第一張草圖發表在《科學》雜志上的一個月前，由馬克斯普朗克進化人類學研究所的Svante Pablo和俄羅斯科學院的Anatoly P. Derevianko上司的一個團隊在《自然》雜志上寫道，他們發現了另一個滅絕的新物種。研究人員對Jerevyanko兩年前從Denisova洞穴中挖掘出的一小塊指骨進行了線粒體DNA的遺傳分析。他們從小骨頭中提取線粒體DNA并對其進行測序，将其與早期現代人，尼安德特人，倭黑猩猩和黑猩猩的線粒體DNA進行比較，并驚訝地發現小骨頭碎片既不屬于早期現代人類，也不屬于尼安德特人，也不屬于倭黑猩猩和黑猩猩。進一步的分析顯示，小骨頭碎片的主人與一百萬年前的早期現代人和尼安德特人有着相同的祖先，導緻研究人員推測骨頭碎片屬于一個已滅絕的新物種。
2010年底，研究小組進一步分析了指骨的基因組DNA，推測新物種與尼安德特人密切相關，可能是64萬年前的一個家族，而與現代非洲人的差異可能是在84萬年前進化而來的。
可識别為"丹尼索瓦人"的臼齒（照片：David Reich等人，2010年）
不久之後，研究人員在同一洞穴中從不同個體中挖掘出骨頭碎片，所有這些人的遺傳背景都與新物種相似，并稱他們為"丹尼索瓦人"。
丹尼索瓦人和尼安德特人是近親，他們大約17%的遺傳資訊來自後者。德國馬克斯普朗克進化人類學研究所的Viviane Slon和Svante Päbo于2018年8月報道，一個國際研究小組由俄羅斯阿爾泰山脈Denisova洞穴的一小塊骨頭上司，發現它屬于9萬年前至少13歲的女孩，更令人驚訝的是， 他的母親是尼安德特人。父親是丹尼索瓦人，科學家第一次發現尼安德特人和丹尼索瓦人的直接雜交種，這表明這些不同的種族在見面後互相混合是很常見的。
丹尼索瓦人可能比尼安德特人更早與現代人混合，他們的基因不像後者那樣廣泛分布。丹尼索瓦人的遺傳資訊主要存在于現代亞洲人的基因組中，包括生活在東南亞附近太平洋島嶼上的美拉尼西亞基因組，其中包含4%至6%的丹尼索瓦人遺傳資訊。2016年的一項研究将這一比例降至1.1%，并推測另一個滅絕的人類可能貢獻了遺傳資訊。其他研究人員發現，今天分散在東南亞島嶼上的澳洲的一些土着人民，以及東亞大陸和美洲土着人的基因組，都促成了丹尼索瓦人。
西雅圖華盛頓大學和普林斯頓大學的研究人員于2018年3月在《細胞》雜志上撰文表示，他們使用一種新的，非引用的基因組測試來分析來自歐亞大陸和大洋洲的5，639個人類全基因組序列，發現丹尼索瓦人在東亞人群中留下的遺傳資訊與南亞和大洋洲人群的存在顯着不同。這使得現代人與其他古代人的混合複雜化。
到目前為止，科學家們隻在俄羅斯阿爾泰山脈的丹尼索瓦洞穴中發現了丹尼索瓦人的遺骸，他們從未發現過任何更完整的遺骸，這使得科學家很難推測丹尼索瓦人的樣子，更不用說他們的習慣和生活領域了。但和尼安德特人一樣，他們通過與現代人類祖先的融合，長期保留了現代人類的一些基因組，為這些現代人适應環境并最終統治地球帶來了意想不到的好處。
<h1>假裝堅強</h1>
在與現代人類祖先一起生活的歲月裡，尼安德特人和丹尼索瓦人也積累了大量有害的基因突變，這些突變不可避免地遺傳給他們與現代人類雜交的後代，以及其他原因。雖然并非所有來自尼安德特人和丹尼索瓦人的遺傳天賦都對現代人類有益，但在漫長的進化史上，現代人類在能夠攀登高原，前往上海島，環遊世界，甚至探索宇宙之前，并沒有逐漸消除不利基因并保留有益基因。
衆所周知，5萬年前現代人類的祖先第一次走出非洲時，尼安德特人和丹尼索瓦人已經在歐亞大陸生活了30萬多年，對當地的氣候、食物、病原微生物等環境具有很強的适應性，最終形成了一些适應環境的獨特基因型。現代人與這些古人類混雜在一起，有利于引入這些古人類相應的有益基因型，顯然可以幫助第一批現代人類迅速适應環境，如歐洲寒冷的氣候，進而打開枝葉，遍布世界各地。
來自深圳華大遺傳學研究所、加州大學和華南理工大學的研究人員發現，中國的藏人可能已經适應了西藏4000多米的高海拔、低氧環境，因為藏人從丹尼索瓦人或其近親那裡遺傳了與缺氧适應相關的EPAS1基因突變。 發表于2014年7月号《自然》雜志。
德國馬克斯普朗克進化人類學研究所的研究人員分析了112，000名英國人的基因組，發現一些與膚色，頭發顔色，身高，睡眠模式甚至吸煙相關的基因來自尼安德特人。
2018年10月，亞利桑那大學的David Enard和斯坦福大學的Dmitri A. Petrov在《細胞》雜志上報道，尼安德特人和古代智人不僅在混合性行為中互相傳播病毒，而且還将病毒傳播給混合後代。VIP蛋白具有多種功能，如參與免疫反應，抵抗特定病毒的入侵，特别是RNA病毒。由于基因突變，一些尼安德特人VIP能夠抵抗某些病毒的入侵，特别是RNA病毒。通過這種方式，繼承尼安德特人VIP基因的智人後代将獲得對更多病毒的抵抗力，即遺傳适應性，以在後來的大規模瘟疫中生存，而非混合後代将被逐漸淘汰。《福布斯》作家詹妮弗·拉夫（Jennifer Raff）博士将這種現象比作尼安德特人和古代智人互相毒害，并為對方提供解毒劑。
尼安德特人和現代祖先互相毒害，互相提供"解毒劑"（圖檔來源：David Enard et al.， 2018， Cell）
雖然尼安德特人和丹尼索瓦人作為人類已經完全滅絕，但他們與現代人類祖先的愛情故事已經深深地銘刻在我們的基因組中，再也無法抹去或抹去。
引用
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感謝傅巧梅博士對本文的審閱和修改。
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